SMD LED 17-21/G6C-AP1Q1B/3T Datenblatt - Größe 1,6x0,8x0,6mm - Spannung 1,75-2,35V - Brillantes Gelbgrün - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die 17-21/G6C-AP1Q1B/3T ist eine Oberflächenmontage-LED (SMD), die für hochdichte, miniaturisierte Anwendungen konzipiert ist. Sie nutzt einen AlGaInP-Chip (Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid), um ein brillantes gelbgrünes Licht zu erzeugen. Diese LED ist in einem kompakten Gehäuse mit den Abmessungen 1,6 mm x 0,8 mm x 0,6 mm untergebracht, was im Vergleich zu herkömmlichen bedrahteten Bauteilen erheblichen Platz auf Leiterplatten (PCBs) spart. Ihre geringe Größe und ihr geringes Gewicht machen sie ideal für moderne Elektronik, bei der Miniaturisierung eine zentrale Designanforderung ist.

Das Bauteil entspricht den wichtigsten Umwelt- und Sicherheitsstandards, einschließlich RoHS (Beschränkung gefährlicher Stoffe), EU REACH-Verordnungen und ist als halogenfrei klassifiziert (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). Es wird auf 8 mm breitem Trägerband geliefert, das auf 7-Zoll-Spulen aufgewickelt ist, und ist somit voll kompatibel mit automatischen Bestückungsanlagen. Die LED eignet sich sowohl für Infrarot- als auch für Dampfphasen-Reflow-Lötprozesse.

2. Detaillierte technische Spezifikationen

2.1 Absolute Maximalwerte

Die absoluten Maximalwerte definieren die Grenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Diese Werte gelten bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C. Die maximale Sperrspannung (VR) beträgt 5V. Der Dauer-Vorwärtsstrom (IF) sollte 25mA nicht überschreiten. Für gepulsten Betrieb ist ein Spitzen-Vorwärtsstrom (IFP) von 60mA bei einem Tastverhältnis von 1/10 bei 1kHz zulässig. Die maximale Verlustleistung (Pd) beträgt 60mW. Das Bauteil hält einer elektrostatischen Entladung (ESD) von 2000V gemäß Human Body Model (HBM) stand. Der Betriebstemperaturbereich (Topr) liegt zwischen -40°C und +85°C, während der Lagerungstemperaturbereich (Tstg) etwas weiter ist, von -40°C bis +90°C. Das Löttemperaturprofil (Tsol) ist kritisch: Beim Reflow-Löten sollte die Spitzentemperatur 260°C für maximal 10 Sekunden nicht überschreiten; beim Handlöten sollte die Lötspitzentemperatur 350°C oder weniger für maximal 3 Sekunden pro Anschluss betragen.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Die elektro-optischen Eigenschaften werden bei Ta=25°C und einem Betriebsstrom (IF) von 20mA gemessen, was der Standardtestbedingung entspricht. Die Lichtstärke (Iv) hat einen typischen Bereich von 45,0 mcd bis 90,0 mcd, wobei konkrete Werte durch den Binning-Code bestimmt werden (siehe Abschnitt 3). Der Abstrahlwinkel (2θ1/2) beträgt typischerweise 140 Grad und bietet ein breites Strahlprofil. Die Spitzenwellenlänge (λp) liegt bei etwa 575 nm. Die dominante Wellenlänge (λd), die die wahrgenommene Farbe definiert, liegt zwischen 569,5 nm und 577,5 nm. Die spektrale Bandbreite (Δλ) beträgt etwa 20 nm. Die Vorwärtsspannung (VF) liegt zwischen 1,75V und 2,35V, ebenfalls abhängig vom Binning. Der Sperrstrom (IR) beträgt maximal 10 μA bei einer angelegten Sperrspannung (VR) von 5V. Es ist entscheidend zu beachten, dass das Bauteil nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt ist; die VR-Angabe dient ausschließlich IR-Testzwecken.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um Farb- und Helligkeitskonsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs anhand wichtiger Parameter in Bins sortiert. Dies ermöglicht es Entwicklern, Bauteile auszuwählen, die spezifische Anwendungsanforderungen erfüllen.

3.1 Binning der Lichtstärke

Die Lichtstärke wird bei IF=20mA in drei Hauptcodes eingeteilt: P1 (45,0-57,0 mcd), P2 (57,0-72,0 mcd) und Q1 (72,0-90,0 mcd). Das Suffix \"Q1\" in der Artikelnummer 17-21/G6C-AP1Q1B/3T zeigt an, dass sie zum hellsten Q1-Bin gehört.

3.2 Binning der dominanten Wellenlänge

Die dominante Wellenlänge, die den genauen Farbton von Gelbgrün bestimmt, wird in vier Codes eingeteilt: C16 (569,5-571,5 nm), C17 (571,5-573,5 nm), C18 (573,5-575,5 nm) und C19 (575,5-577,5 nm). Das Suffix \"C\" in der Artikelnummer entspricht dieser Farbort- und Wellenlängenklassifizierung.

3.3 Binning der Vorwärtsspannung

Die Vorwärtsspannung wird eingeteilt, um die Schaltungsauslegung, insbesondere die Berechnung des Vorwiderstands, zu unterstützen. Die Bins sind: 0 (1,75-1,95 V), 1 (1,95-2,15 V) und 2 (2,15-2,35 V). Das Suffix \"B\" in der Artikelnummer gibt die Vorwärtsspannungs-Klasse an.

4. Analyse der Leistungskurven

Während spezifische grafische Kurven im vorliegenden Text nicht detailliert sind, würden typische Leistungskurven für solche LEDs den Zusammenhang zwischen Vorwärtsstrom (IF) und Vorwärtsspannung (VF) zeigen, der die exponentielle Natur der Diode darstellt. Der Zusammenhang zwischen Lichtstärke und Vorwärtsstrom ist im Betriebsbereich im Allgemeinen linear. Die Temperaturabhängigkeit der Lichtstärke zeigt typischerweise eine Abnahme der Ausgangsleistung mit steigender Sperrschichttemperatur. Die spektrale Verteilungskurve würde einen einzelnen Peak bei etwa 575 nm mit der spezifizierten 20 nm Bandbreite zeigen und bestätigt die monochromatische gelbgrüne Ausgabe.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED ist in einem standardmäßigen 17-21 SMD-Gehäuse untergebracht. Die Hauptabmessungen sind: Länge 1,6 mm, Breite 0,8 mm und Höhe 0,6 mm. Das Gehäuse verfügt über eine Kathodenmarkierung zur korrekten Polungserkennung während der Montage. Alle nicht spezifizierten Toleranzen betragen ±0,1 mm. Die kompakte Größe ist ein Hauptvorteil und ermöglicht hochdichte Leiterplattenlayouts.

5.2 Polungserkennung

Die korrekte Polung ist für den Betrieb unerlässlich. Das Gehäuse enthält eine deutliche Kathodenmarkierung. Ein Einbau der LED in Sperrrichtung kann aufgrund der niedrigen maximalen Sperrspannung (5V) zu sofortigem Ausfall führen.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Die LED ist mit bleifreiem (Pb-free) Reflow-Löten kompatibel. Das empfohlene Temperaturprofil ist kritisch: Das Vorwärmen sollte zwischen 150°C und 200°C für 60-120 Sekunden erfolgen. Die Zeit oberhalb der Liquidustemperatur des Lotes (217°C) sollte 60-150 Sekunden betragen. Die Spitzentemperatur darf 260°C nicht überschreiten, und die Zeit bei oder über 255°C sollte auf maximal 30 Sekunden begrenzt sein. Die maximale Aufheizrate sollte 6°C/Sek. betragen, die maximale Abkühlrate 3°C/Sek. Das Reflow-Löten sollte nicht mehr als zweimal am selben Bauteil durchgeführt werden.

6.2 Handlöten

Falls Handlöten notwendig ist, muss äußerste Vorsicht walten. Die Lötspitzentemperatur sollte unter 350°C liegen, und die Kontaktzeit mit jedem Anschluss sollte 3 Sekunden nicht überschreiten. Die Lötkolbenleistung sollte 25W oder weniger betragen. Zwischen dem Löten jedes Anschlusses sollte ein Mindestintervall von 2 Sekunden eingehalten werden, um Wärmeableitung zu ermöglichen und thermische Schäden zu verhindern.

6.3 Lagerung und Feuchtigkeitssensitivität

Die LEDs sind in feuchtigkeitsbeständigen Barrieretüten mit Trockenmittel verpackt. Die Tüte darf erst geöffnet werden, wenn die Bauteile einsatzbereit sind. Nach dem Öffnen sollten unbenutzte LEDs bei 30°C oder weniger und 60% relativer Luftfeuchtigkeit (RH) oder weniger gelagert werden. Die \"Floor Life\" nach dem Öffnen beträgt 168 Stunden (7 Tage). Wird diese Zeit überschritten oder hat sich der Trockenmittel-Indikator verfärbt, müssen die LEDs vor der Verwendung 24 Stunden bei 60 ±5°C getrocknet werden, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und \"Popcorning\" während des Reflow-Lötens zu verhindern.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Das Bauteil wird in feuchtigkeitsbeständiger Verpackung geliefert. Es ist in ein 8 mm breites Trägerband eingelegt, das auf eine 7-Zoll-Spule aufgewickelt ist. Jede Spule enthält 3000 Stück. Die Verpackungsetiketten enthalten wichtige Informationen: Kundenteilenummer (CPN), Artikelnummer (P/N), Packungsmenge (QTY), Lichtstärke-Klasse (CAT), Farbort/Wellenlängen-Klasse (HUE), Vorwärtsspannungs-Klasse (REF) und Losnummer (LOT No).

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Die brillante gelbgrüne Farbe und die kompakte Größe machen diese LED für verschiedene Anzeige- und Hintergrundbeleuchtungsanwendungen geeignet. Häufige Einsatzgebiete sind Hintergrundbeleuchtung für Instrumententafeln und Folientastaturen, Statusanzeigen und Tastaturbeleuchtung in Telekommunikationsgeräten (Telefone, Faxgeräte), flache Hintergrundbeleuchtung für kleine LCDs und Symbole sowie allgemeine Anzeigeanwendungen in der Konsum- und Industrielektronik.

8.2 Designüberlegungen

Strombegrenzung:Ein externer strombegrenzender Widerstand ist zwingend erforderlich. Die LED ist ein stromgesteuertes Bauteil, und selbst eine kleine Erhöhung der Vorwärtsspannung kann einen großen, möglicherweise zerstörerischen Stromanstieg verursachen. Der Widerstandswert muss basierend auf der Versorgungsspannung, der Vorwärtsspannungs-Klasse der LED (Vf) und dem gewünschten Betriebsstrom (z.B. 20mA) berechnet werden.

Thermisches Management:Obwohl die Verlustleistung gering ist, kann eine ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte um die thermischen Pads (falls vorhanden) oder die mit Anode und Kathode verbundenen Leiterbahnen helfen, Wärme abzuführen und die LED-Leistung sowie Lebensdauer zu erhalten, insbesondere in Umgebungen mit hoher Umgebungstemperatur.

ESD-Schutz:Obwohl die LED eine ESD-Festigkeit von 2000V HBM aufweist, sollten während der Montage und Handhabung die üblichen ESD-Vorsichtsmaßnahmen beachtet werden.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Der Hauptvorteil dieser 17-21 LED ist ihr extrem kleiner Platzbedarf (1,6x0,8mm), der deutlich kleiner ist als bei herkömmlichen 3mm oder 5mm Durchsteck-LEDs und Miniaturisierung ermöglicht. Die Verwendung von AlGaInP-Technologie bietet im Vergleich zu älteren Technologien hohe Effizienz und eine gesättigte gelbgrüne Farbe. Der breite Abstrahlwinkel von 140 Grad bietet gute Sichtbarkeit außerhalb der Achse. Ihre Konformität mit modernen Umweltstandards (RoHS, halogenfrei) macht sie für globale Märkte mit strengen Vorschriften geeignet.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Was ist der Zweck der Binning-Codes (P1, C17, B usw.)?

A: Binning sorgt für Konsistenz. Entwickler können einen Bin-Code spezifizieren, um sicherzustellen, dass die LEDs in ihrer Produktion nahezu identische Helligkeit (P1/Q1), Farbe (C16-C19) und Vorwärtsspannung (0-2) aufweisen, was zu einem einheitlichen Erscheinungsbild und Leistung im Endprodukt führt.

F: Kann ich diese LED ohne strombegrenzenden Widerstand betreiben?

A: Nein. Das direkte Ansteuern einer LED von einer Spannungsquelle ist eine häufige Ursache für sofortigen Ausfall. Die Vorwärtsspannung hat eine Toleranz, und eine leichte Überspannung verursacht einen Überstrom, der die LED zerstört. Ein Vorwiderstand ist immer erforderlich.

F: Das Datenblatt zeigt einen Maximalstrom von 25mA, aber eine Testbedingung von 20mA. Welchen sollte ich verwenden?

A: Für einen zuverlässigen Langzeitbetrieb ist es üblich, Bauteile zu unterdimensionieren. Der Betrieb bei 20mA bietet einen Sicherheitsspielraum unterhalb des absoluten Maximums von 25mA, was die Lebensdauer und Zuverlässigkeit verbessert. 20mA ist der empfohlene Betriebsstrom.

F: Warum sind die Lagerung und der Trocknungsprozess so wichtig?

A: SMD-Gehäuse können Feuchtigkeit aus der Luft aufnehmen. Während der hohen Hitze des Reflow-Lötens kann diese Feuchtigkeit schnell zu Dampf werden und innere Delamination oder Risse (\"Popcorning\") verursachen. Der Trocknungsprozess entfernt diese Feuchtigkeit sicher.

11. Praktische Design- und Anwendungsbeispiele

Beispiel 1: Armaturenbrett-Anzeige:In einem Automobil-Armaturenbrett können mehrere 17-21 LEDs hinter lichtdurchlässigen Symbolen (z.B. Motorkontrollleuchte, niedriger Kraftstoffstand) platziert werden. Die Verwendung von LEDs aus denselben Lichtstärke- (Q1) und dominanten Wellenlängen-Bins (z.B. C18) stellt sicher, dass alle Symbole mit gleicher Helligkeit und identischer Farbe leuchten, was ein professionelles, einheitliches Erscheinungsbild bietet. Eine einfache Schaltung mit einer 12V-Versorgung, einem für ~18mA berechneten Vorwiderstand (um Fahrzeugspannungsschwankungen zu berücksichtigen) und einem durch das Fahrzeugsteuergerät (ECU) gesteuerten Treibertransistor wäre typisch.

Beispiel 2: Hintergrundbeleuchtung für tragbare Geräte:Für die Hintergrundbeleuchtung einer Tastatur eines Handgeräts ist die geringe Bauhöhe (0,6 mm) der 17-21 LED entscheidend. Sie kann direkt unter einer dünnen Gummimatte oder einem Lichtleiter platziert werden. Die Stromversorgung erfolgt über eine Niederspannungsbatterie (z.B. 3,3V). Die Vorwärtsspannungs-Klasse (z.B. Bin 1: 1,95-2,15V) muss verwendet werden, um den Vorwiderstandswert genau zu berechnen und eine gleichmäßige Helligkeit beim Entladen der Batterie beizubehalten.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Diese LED ist ein Halbleiter-Photonikbauteil. Der Kern ist ein Chip aus auf einem Substrat gewachsenen AlGaInP-Schichten. Wenn eine Vorwärtsspannung angelegt wird, die die Schwellenspannung der Diode (ca. 1,8-2,0V) überschreitet, werden Elektronen und Löcher in den aktiven Bereich des Chips injiziert. Wenn diese Ladungsträger rekombinieren, setzen sie Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der AlGaInP-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts definiert – in diesem Fall brillantes Gelbgrün bei etwa 575 nm. Die den Chip umgebende Epoxidharzlinse ist \"wasserklar\", um die Lichtauskopplung zu maximieren und den Strahl auf den 140-Grad-Abstrahlwinkel zu formen.

13. Technologietrends und Kontext

Das 17-21-Gehäuse repräsentiert einen Schritt im anhaltenden Trend der Miniaturisierung elektronischer Bauteile. Da Endprodukte wie Smartphones, Wearables und IoT-Geräte schrumpfen, steigt die Nachfrage nach kleineren, flacheren LEDs. Der Wechsel von älteren Technologien wie GaAsP zu AlGaInP bietet höhere Effizienz, was bedeutet: hellere Lichtausbeute bei gleichem Strom oder gleiche Helligkeit bei geringerem Stromverbrauch – ein entscheidender Faktor für batteriebetriebene Geräte. Darüber hinaus wird der branchenweite Übergang zu bleifreiem Löten und halogenfreien Materialien, wie bei diesem Bauteil, durch globale Umweltvorschriften und die Verbrauchernachfrage nach \"grünerer\" Elektronik vorangetrieben. Zukünftige Trends könnten noch kleinere Gehäuse, höhere Effizienz und integrierte Lösungen, die die LED-Treiberelektronik im Gehäuse kombinieren, vorantreiben.