SMD LED 17-21/G6C-FP1Q1B/3T Datenblatt - Größe 1,6x0,8x0,6mm - Spannung 1,75-2,35V - Leistung 60mW - Leuchtendes Gelbgrün - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die 17-21/G6C-FP1Q1B/3T ist eine oberflächenmontierbare (SMD) LED, die auf AlGaInP-Chip-Technologie basiert und ein leuchtendes gelbgrünes Licht emittiert. Diese Komponente ist für hochintegrierte Leiterplattenanwendungen konzipiert, bei denen Platz und Gewicht kritische Einschränkungen darstellen. Ihr kompakter Bauraum von 1,6 mm x 0,8 mm x 0,6 mm ermöglicht im Vergleich zu herkömmlichen LED-Bauteilen mit Anschlussdrähten eine signifikante Reduzierung der Leiterplattengröße und der Geräteabmessungen.

Die LED ist auf 8 mm breitem Trägerband verpackt, das auf einer Rolle mit 7 Zoll Durchmesser aufgewickelt ist, und ist somit voll kompatibel mit automatischen Bestückungsanlagen. Sie ist für Standard-Lötverfahren wie Infrarot- und Dampfphasenreflowlöten qualifiziert. Das Bauteil ist als einfarbiger Typ mit einer wasserklaren Kunststofflinse ausgeführt. Es wird als bleifreies Produkt hergestellt und erfüllt wichtige Umweltvorschriften, darunter RoHS, EU REACH und halogenfreie Standards (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Der primäre Vorteil dieser LED ist ihre Miniaturgröße, die direkt zu einer höheren Packungsdichte auf Leiterplatten, reduziertem Lagerplatzbedarf und letztlich der Entwicklung kleinerer Endgeräte führt. Ihre leichte Bauweise macht sie zudem ideal für tragbare und miniaturisierte Elektronikanwendungen.

Die Zielanwendungen sind vielfältig und konzentrieren sich auf Anzeige- und Hintergrundbeleuchtungsfunktionen. Zu den Hauptmärkten gehören Automobilinnenräume (z.B. Armaturenbrett- und Schalterbeleuchtung), Telekommunikationsgeräte (z.B. Anzeige- und Hintergrundbeleuchtung in Telefonen und Faxgeräten) sowie allgemeine Elektronik, die eine flache Hintergrundbeleuchtung für LCDs, Schalter und Symbole erfordert.

2. Vertiefung der technischen Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Ein Betrieb unter oder an diesen Grenzen wird nicht garantiert.

• Sperrspannung (V_R):5 V. Das Überschreiten dieser Spannung in Sperrrichtung kann zum Durchbruch des pn-Übergangs führen.
• Durchlassstrom (I_F):25 mA Gleichstrom. Der Dauerbetriebsstrom sollte diesen Wert nicht überschreiten.
• Spitzendurchlassstrom (I_FP):60 mA. Dies ist nur unter gepulsten Bedingungen mit einem Tastverhältnis von 1/10 bei 1 kHz zulässig.
• Verlustleistung (P_d):60 mW. Dies ist die maximale Leistung, die das Gehäuse bei einer Umgebungstemperatur (T_a) von 25 °C abführen kann.
• Elektrostatische Entladung (ESD):Bewertung nach Human Body Model (HBM) von 2000 V. Richtige ESD-Handhabungsverfahren sind zwingend erforderlich.
• Betriebstemperatur (T_opr):-40 °C bis +85 °C. Das Bauteil funktioniert garantiert innerhalb dieses Umgebungstemperaturbereichs.
• Lagertemperatur (T_stg):-40 °C bis +90 °C.
• Löttemperatur (T_sol):Für Reflowlöten wird eine Spitzentemperatur von 260 °C für maximal 10 Sekunden spezifiziert. Für Handlötung muss die Lötspitzentemperatur unter 350 °C liegen, und die Kontaktzeit pro Anschluss darf maximal 3 Sekunden betragen.

2.2 Elektro-optische Kenngrößen

Diese Parameter werden bei T_a=25 °C gemessen und definieren die typische Leistung des Bauteils.

• Lichtstärke (I_v):Liegt im Bereich von 45,0 mcd (min) bis 90,0 mcd (max) bei einem Durchlassstrom (I_F) von 20 mA. Der typische Wert liegt innerhalb dieses Binning-Bereichs.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):Ein typisch weiter Abstrahlwinkel von 140 Grad.
• Spitzenwellenlänge (λ_p):Typischerweise 575 nm.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):Liegt im Bereich von 570,0 nm (min) bis 574,5 nm (max) und definiert die wahrgenommene Farbe als leuchtendes Gelbgrün.
• Spektrale Bandbreite (Δλ):Typischerweise 20 nm, gemessen bei halber Spitzenintensität (FWHM).
• Durchlassspannung (V_F):Liegt im Bereich von 1,75 V (min) bis 2,35 V (max) bei I_F=20 mA.
• Sperrstrom (I_R):Maximal 10 μA bei einer angelegten Sperrspannung (V_R) von 5 V.Wichtiger Hinweis:Das Bauteil ist nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt; diese Testbedingung dient nur zur Charakterisierung des Leckstroms.

Toleranzen:Das Datenblatt spezifiziert Fertigungstoleranzen: Lichtstärke (±11%), dominante Wellenlänge (±1 nm) und Durchlassspannung (±0,1 V).

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um Farb- und Helligkeitskonsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs anhand wichtiger Parameter in Bins sortiert.

3.1 Lichtstärke-Binning

Die Bins werden durch die Codes P1, P2 und Q1 definiert, gemessen bei I_F=20 mA.

• P1:45,0 – 57,0 mcd
• P2:57,0 – 72,0 mcd
• Q1:72,0 – 90,0 mcd

3.2 Binning der dominanten Wellenlänge

Die Bins werden durch die Codes CC2, CC3 und CC4 definiert, gemessen bei I_F=20 mA.

• CC2:570,00 – 571,50 nm
• CC3:571,50 – 573,00 nm
• CC4:573,00 – 574,50 nm

3.3 Durchlassspannungs-Binning

Die Bins werden durch die Codes 0, 1 und 2 definiert, gemessen bei I_F=20 mA.

• 0:1,75 – 1,95 V
• 1:1,95 – 2,15 V
• 2:2,15 – 2,35 V

Die spezifische Artikelnummer 17-21/G6C-FP1Q1B/3T beinhaltet diese Bincodes, wobei "FP1Q1B" wahrscheinlich auf spezifische Intensitäts- (Q1) und andere Merkmals-Bins hinweist.

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt verweist auf typische elektro-optische Kennlinien. Obwohl im bereitgestellten Text nicht dargestellt, umfassen solche Kurven typischerweise:

• Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom (I_F):Zeigt, wie die Lichtleistung mit dem Strom ansteigt, typischerweise in einer sublinearen Beziehung, die bei höheren Strömen sättigt.
• Durchlassspannung vs. Durchlassstrom (I-V-Kennlinie):Zeigt die exponentielle Beziehung, die für den Entwurf von Strombegrenzungsschaltungen entscheidend ist.
• Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Zeigt die Abnahme der Lichtleistung mit steigender Sperrschichttemperatur, ein wichtiger Aspekt für das Wärmemanagement.
• Spektrale Verteilung:Eine Darstellung der relativen Intensität gegenüber der Wellenlänge, die das Maximum bei ~575 nm und die ~20 nm FWHM-Bandbreite zeigt.

Diese Kurven sind für Entwickler unerlässlich, um die Leistung unter nicht standardmäßigen Bedingungen (unterschiedliche Ströme, Temperaturen) vorherzusagen und die Ansteuerschaltung zu optimieren.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die 17-21 SMD LED hat ein kompaktes rechteckiges Gehäuse. Wichtige Abmessungen (in mm, Toleranzen ±0,1 mm, sofern nicht anders angegeben) umfassen eine Bauteilgröße von etwa 1,6 mm Länge, 0,8 mm Breite und 0,6 mm Höhe. Das Datenblatt enthält eine detaillierte Maßzeichnung, die das Pad-Layout, die Bauteilkontur und die Position der Kathodenkennzeichnung zeigt.

5.2 Polaritätskennzeichnung

Eine klare Kathodenmarkierung ist in der Gehäusezeichnung angegeben. Während der Montage muss die korrekte Polarität beachtet werden, um eine Sperrspannungsverbindung zu verhindern, die die LED beschädigen kann.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Ein bleifreies (Pb-free) Reflow-Profil ist spezifiziert:

• Vorwärmen:150 °C bis 200 °C für 60-120 Sekunden.
• Zeit oberhalb Liquidus (217 °C):60-150 Sekunden.
• Spitzentemperatur:Maximal 260 °C.
• Zeit innerhalb 5 °C der Spitze:Maximal 10 Sekunden.
• Aufheizrate:Maximal 6 °C/Sekunde.
• Zeit oberhalb 255 °C:Maximal 30 Sekunden.
• Abkühlrate:Maximal 3 °C/Sekunde.

Kritische Hinweise:Reflowlöten sollte nicht mehr als zweimal durchgeführt werden. Während des Erhitzens sollte keine mechanische Belastung auf die LED ausgeübt werden. Die Leiterplatte sollte nach dem Löten nicht verzogen sein.

6.2 Handlöten

Falls Handlöten notwendig ist, verwenden Sie einen Lötkolben mit einer Spitzentemperatur unter 350 °C und einer Leistung von weniger als 25 W. Die Kontaktzeit pro Anschluss darf 3 Sekunden nicht überschreiten. Lassen Sie zwischen dem Löten jedes Anschlusses ein Intervall von mehr als 2 Sekunden. Handlöten birgt ein höheres Risiko für thermische Schäden.

6.3 Lagerung und Feuchtigkeitssensitivität

Das Produkt ist in einer feuchtigkeitsbeständigen Barrieretüte mit Trockenmittel verpackt.

• Öffnen Sie die Tüte erst bei Gebrauchsbereitschaft.
• Nach dem Öffnen müssen unbenutzte LEDs bei ≤ 30 °C und ≤ 60 % relativer Luftfeuchtigkeit gelagert werden.
• Die "Floor Life" nach dem Öffnen der Tüte beträgt 168 Stunden (7 Tage).
• Wird die Expositionszeit überschritten oder hat sich der Trockenmittel-Indikator verfärbt, ist vor dem Reflowlöten ein Ausheizen bei 60 ± 5 °C für 24 Stunden erforderlich.

6.4 Reparatur

Eine Reparatur nach dem Löten wird dringend abgeraten. Falls absolut unvermeidbar, muss ein Zweispitzen-Lötkolben verwendet werden, um beide Anschlüsse gleichzeitig zu erhitzen und thermische Belastung zu vermeiden. Die Auswirkung auf die LED-Kennwerte muss vorab überprüft werden.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Rollen- und Band-Spezifikationen

Die LEDs werden in geprägter Trägerbandverpackung auf Rollen mit 7 Zoll Durchmesser geliefert. Jede Rolle enthält 3000 Stück. Detaillierte Maßzeichnungen für die Trägerbandtaschen und die Rolle werden bereitgestellt, um die Kompatibilität mit automatischen Zuführern sicherzustellen.

7.2 Etikettenerklärung

Das Rollenetikett enthält mehrere wichtige Felder: Kundeneigene Artikelnummer (CPN), Hersteller-Artikelnummer (P/N), Packmenge (QTY), Lichtstärkenklasse (CAT), Farbort-/Dominante-Wellenlängen-Klasse (HUE), Durchlassspannungsklasse (REF) und Losnummer (LOT No).

8. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen

8.1 Strombegrenzung ist zwingend erforderlich

LEDs sind stromgesteuerte Bauteile.Ein Vorwiderstand in Reihe (oder eine Konstantstromquelle) ist absolut erforderlich.Die Durchlassspannung hat einen negativen Temperaturkoeffizienten und eine Fertigungstoleranz. Ein leichter Anstieg der Versorgungsspannung ohne Stromregelung kann zu einem großen, möglicherweise zerstörerischen Anstieg des Durchlassstroms führen.

8.2 Wärmemanagement

Obwohl das Gehäuse klein ist, müssen in Anwendungen mit hoher Umgebungstemperatur oder hohem Strom die Verlustleistung (max. 60 mW) und die Entwertung der Lichtstärke mit der Temperatur berücksichtigt werden. Eine ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte unter den LED-Pads kann als Kühlkörper wirken.

8.3 ESD-Schutz

Obwohl für 2000 V HBM ausgelegt, ist die Implementierung von ESD-Schutzdioden auf empfindlichen Signalleitungen, die mit der LED-Anode/Kathode verbunden sind, eine gute Praxis, insbesondere bei Handgeräten oder häufig angeschlossenen Geräten.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Das 17-21-Gehäuse bietet einen deutlich kleineren Bauraum als herkömmliche 3-mm- oder 5-mm-Rund-LEDs (z.B. 1,6x0,8 mm vs. 5 mm Durchmesser). Im Vergleich zu anderen SMD-LEDs wie den Größen 0402 oder 0603 kann die 17-21 aufgrund einer möglicherweise größeren Chipgröße innerhalb ihres Gehäuses eine höhere Lichtleistung bieten. Die Verwendung von AlGaInP-Technologie bietet im gelbgrünen Spektralbereich eine hohe Effizienz im Vergleich zu älteren Technologien. Ihre Konformität mit halogenfreien und REACH-Vorschriften macht sie für umweltbewusste Designs geeignet, die in der modernen Elektronik erforderlich sind.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Welchen Widerstandswert sollte ich für eine 5-V-Versorgung verwenden?

A: Unter Verwendung des Ohmschen Gesetzes: R = (V_Versorgung- V_F) / I_F. Für eine typische V_Fvon 2,0 V bei 20 mA: R = (5 - 2,0) / 0,02 = 150 Ω. Verwenden Sie stets die maximale V_Faus dem Bin (2,35 V), um den minimalen Widerstandswert zu berechnen, um sicherzustellen, dass der Strom 20 mA nicht überschreitet: R_min= (5 - 2,35) / 0,02 = 132,5 Ω (verwenden Sie 150 Ω oder 180 Ω als Normwert).

F: Kann ich sie mit einer 3,3-V-Versorgung betreiben?

A: Ja, da die typische V_F(1,75-2,35 V) unter 3,3 V liegt. Die Berechnung für den Widerstand wäre: R = (3,3 - V_F) / I_F.

F: Warum ist der Abstrahlwinkel so groß (140°)?

A: Die wasserklare Kunststofflinse wirkt als Linse. Die Chip-Positionierung und die Linsenform sind darauf ausgelegt, ein breites, lambertstrahlerähnliches Abstrahlmuster zu bieten, ideal für Anzeigeanwendungen, bei denen Sichtbarkeit aus großen Winkeln erforderlich ist.

F: Was bedeutet "leuchtendes Gelbgrün" in Bezug auf den Farbort?

A: Dies ist ein beschreibender Name für die Farbe, die durch den Bereich der dominanten Wellenlänge von 570-574,5 nm definiert ist. Sie liegt zwischen reinem Grün (~555 nm) und reinem Gelb (~585 nm).

11. Design- und Anwendungsfallstudie

Szenario: Entwurf eines Statusanzeigepanels für ein Netzwerkgerät.

Das Panel benötigt 10 unabhängige Status-LEDs (Strom, Link, Aktivität usw.) auf einem sehr begrenzten Platz auf der vorderen Leiterplatte. Die Verwendung von 5-mm-Rund-LEDs wäre unmöglich. Die 17-21 SMD LED wird ausgewählt. Der Entwickler erstellt einen Footprint gemäß der Gehäusezeichnung im Datenblatt. Auf der Platine steht eine 5-V-Schiene zur Verfügung. Die GPIO-Pins des Mikrocontrollers können 20 mA liefern. Der Entwickler berechnet einen 150-Ω-Vorwiderstand für jede LED (basierend auf dem ungünstigsten V_F-Fall). Die LEDs werden mit einem Raster von 0,1 Zoll (2,54 mm) platziert, sodass alle 10 in einer Reihe von nur 25,4 mm Länge Platz finden. Der breite 140°-Abstrahlwinkel stellt sicher, dass die Anzeigen auch bei seitlicher Betrachtung des Panels sichtbar sind. Die pick-and-place-kompatible Band- und Rollenverpackung ermöglicht eine vollautomatische Bestückung, was die Herstellungskosten und -zeit reduziert.

12. Einführung in das Technologieprinzip

Diese LED basiert auf AlGaInP (Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid)-Halbleitermaterial, das auf einem Substrat gewachsen wird. Wird eine Durchlassspannung angelegt, werden Elektronen und Löcher in den aktiven Bereich injiziert, wo sie rekombinieren und Energie in Form von Photonen (Licht) freisetzen. Das spezifische Verhältnis von Aluminium, Gallium und Indium im Kristallgitter bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts definiert. Für diese leuchtend gelbgrüne LED ist die Zusammensetzung so eingestellt, dass Photonen mit einer Wellenlänge um 575 nm erzeugt werden. Der wasserklare Epoxidharz-Verguss schützt den Halbleiterchip, wirkt als Linse zur Formung des Lichtstrahls und bietet mechanische Stabilität.

13. Technologietrends

Der allgemeine Trend bei Anzeige-LEDs geht weiterhin in Richtung kleinerer Gehäusegrößen (z.B. 01005, Micro-LEDs) für ultrahochintegrierte Anwendungen. Es gibt auch einen starken Trend zu höherer Effizienz (mehr Lumen pro Watt) über alle Farben hinweg. Für AlGaInP-basierte LEDs konzentriert sich die Forschung auf die Verbesserung der internen Quanteneffizienz und der Lichteinkopplungseffizienz aus dem Chip. Integration ist ein weiterer Trend, wobei Mehrfarben-LEDs (RGB) oder LED-Arrays in einzelnen, etwas größeren SMD-Gehäusen verfügbar werden. Darüber hinaus beeinflusst die Nachfrage nach breiterer Umweltkonformität (über RoHS hinaus bis hin zu vollständigen Materialdeklarationen und geringerem CO2-Fußabdruck) die Fertigungsprozesse und Materialauswahl.