SMD LED 19-217/R6C-P1Q2/3T Datenblatt - Brillantes Rot - 20mA - 2.0V - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die 19-217 ist eine oberflächenmontierbare (SMD) LED, die für allgemeine Anzeige- und Hintergrundbeleuchtungsanwendungen konzipiert ist. Sie nutzt einen AlGaInP-Chip, um ein brillantes rotes Licht zu erzeugen. Ihr kompaktes SMD-Gehäuse bietet erhebliche Vorteile im modernen Elektronikdesign, darunter reduzierter Leiterplattenplatz, höhere Bauteilpackungsdichte und eine allgemeine Miniaturisierung der Endgeräte. Das Bauteil entspricht wichtigen Umwelt- und Sicherheitsstandards, einschließlich RoHS, REACH und halogenfreien Anforderungen.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Die primären Vorteile dieser LED ergeben sich aus ihrer miniaturisierten SMD-Bauform. Im Vergleich zu herkömmlichen LEDs mit Anschlussrahmen ermöglicht sie kleinere Leiterplatten (PCB)-Designs, reduzierten Lagerplatzbedarf und leichtere Endprodukte. Dies macht sie besonders geeignet für Anwendungen, bei denen Platz und Gewicht kritische Einschränkungen sind. Das Bauteil zielt auf einen breiten Markt ab, einschließlich Unterhaltungselektronik, Telekommunikationsgeräten (z.B. Telefone, Faxgeräte), Automobil-Cockpit- und Schalter-Hintergrundbeleuchtung sowie allgemeinen Anzeigeanwendungen, bei denen eine zuverlässige, kompakte rote Lichtquelle benötigt wird.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Interpretation der im Datenblatt definierten Schlüsselparameter für Elektrik, Optik und Wärme. Das Verständnis dieser Grenzwerte und typischen Werte ist entscheidend für ein zuverlässiges Schaltungsdesign.

2.1 Absolute Grenzwerte

Die absoluten Grenzwerte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Dies sind keine Betriebsbedingungen.

• Sperrspannung (VR): 5V- Das Anlegen einer Sperrspannung über 5V kann zum Sperrschichtdurchbruch führen.
• Durchlassstrom (IF): 25mA- Der maximale kontinuierliche Gleichstrom, der durch die LED fließen darf.
• Spitzendurchlassstrom (IFP): 60mA- Ein gepulster Stromgrenzwert (1/10 Tastverhältnis, 1kHz) für kurze, hochintensive Blitze. Das Überschreiten des Dauerstromgrenzwerts ohne geeignete Pulsung führt zu Überhitzung.
• Verlustleistung (Pd): 60mW- Die maximale Leistung, die das Gehäuse als Wärme abführen kann, berechnet als Durchlassspannung (VF) * Durchlassstrom (IF).
• ESD (HBM): 2000V- Die LED hat eine elektrostatische Entladungsfestigkeit (Human Body Model) von 2kV. Während der Bestückung sind geeignete ESD-Schutzmaßnahmen erforderlich.
• Betriebs- & Lagertemperatur: -40°C bis +85°C / -40°C bis +90°C- Spezifiziert den gesamten Umgebungsbereich für den Betrieb und die Lagerung im nicht betriebsbereiten Zustand.
• Löttemperatur:Das Bauteil hält Reflow-Lötung mit einer Spitzentemperatur von 260°C für bis zu 10 Sekunden oder Handlötung bei 350°C für bis zu 3 Sekunden pro Anschluss aus.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Diese Parameter werden unter Standardtestbedingungen von Ta=25°C und IF=20mA gemessen, sofern nicht anders angegeben. Sie definieren die typische Leistung der LED.

• Lichtstärke (Iv): 45,0 - 112 mcd (Typ. nicht spezifiziert)- Die Menge des abgegebenen sichtbaren Lichts. Der große Bereich zeigt an, dass ein Binning-System verwendet wird (siehe Abschnitt 3). Der Teststrom beträgt 20mA.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2): 120° (Typisch)- Der Winkel, bei dem die Lichtstärke halb so groß ist wie bei 0° (auf der Achse). Dies ist ein sehr weiter Abstrahlwinkel, geeignet für Anwendungen, die eine breite Sichtbarkeit erfordern.
• Spitzenwellenlänge (λp): 632 nm (Typisch)- Die Wellenlänge, bei der die optische Ausgangsleistung maximal ist. Für AlGaInP rote LEDs liegt diese typischerweise im orange-roten bis roten Bereich.
• Dominante Wellenlänge (λd): 624 nm (Typisch)- Die einzelne Wellenlänge, die das menschliche Auge wahrnimmt und die der Farbe des LED-Lichts entspricht. Sie ist bei roten LEDs oft etwas kürzer als die Spitzenwellenlänge.
• Spektrale Bandbreite (Δλ): 20 nm (Typisch)- Die Breite des emittierten Spektrums bei halber Maximalleistung (FWHM). Ein Wert von 20nm deutet auf eine relativ reine Farbe hin.
• Durchlassspannung (VF): 1,7V - 2,4V (Typ. 2,0V)- Der Spannungsabfall über der LED bei einem Betriebsstrom von 20mA. Entwickler müssen diesen Wert verwenden, um den erforderlichen Vorwiderstand zu berechnen. Der typische Wert von 2,0V ist ein wichtiger Designparameter.
• Sperrstrom (IR): 10 μA Max.- Der kleine Leckstrom, der fließt, wenn die spezifizierte Sperrspannung (5V) angelegt wird.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Datenblatt beschreibt ein Lichtstärke-Binning-System, um eine gleichmäßige Helligkeit für Produktionsanwendungen sicherzustellen. Der spezifische Bauteilcode "P1Q2" in der Artikelnummer bezieht sich auf sein Bin.

• Bin-Code P1:Lichtstärke von 45,0 mcd bis 57,0 mcd.
• Bin-Code P2:Lichtstärke von 57,0 mcd bis 72,0 mcd.
• Bin-Code Q1:Lichtstärke von 72,0 mcd bis 90,0 mcd.
• Bin-Code Q2:Lichtstärke von 90,0 mcd bis 112 mcd.

Das Suffix "P1Q2/3T" in der Artikelnummer zeigt an, dass dieses spezifische Bauteil in das Q2-Bin für Lichtstärke fällt. Entwickler können das geeignete Bin basierend auf dem für ihre Anwendung erforderlichen Helligkeitsniveau auswählen. Das Datenblatt vermerkt auch eine allgemeine Toleranz von ±11% für die Lichtstärke innerhalb eines Bins.

4. Analyse der Leistungskurven

Während das PDF auf "Typische elektro-optische Kennlinienkurven" verweist, sind die spezifischen Grafiken im Text nicht enthalten. Basierend auf dem Standardverhalten von LEDs würden diese Kurven typischerweise Folgendes umfassen:

• IV-Kurve (Strom vs. Spannung):Zeigt die exponentielle Beziehung zwischen Durchlassspannung und Durchlassstrom. Die "Knie"-Spannung liegt bei etwa der typischen VF von 2,0V. Diese Kurve ist für das Design der Treiberschaltung wesentlich.
• Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Zeigt, wie die Lichtausgabe mit dem Strom zunimmt, typischerweise in einem nahezu linearen Verhältnis innerhalb des Betriebsbereichs, bevor die Effizienz bei sehr hohen Strömen aufgrund von Erwärmung abfällt.
• Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Zeigt die Reduzierung der Lichtausgabe mit steigender Sperrschichttemperatur. Bei den meisten LEDs nimmt die Ausgabe mit steigender Temperatur ab.
• Spektrale Verteilung:Eine Darstellung der relativen Intensität gegenüber der Wellenlänge, die das Maximum bei ~632nm und die ~20nm Bandbreite zeigt.

Entwickler sollten die vollständige grafische Datenblattversion des Herstellers für diese detaillierten Kurven konsultieren, um die Leistung über Temperatur- und Ansteuerbedingungen zu optimieren.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED ist in einem Standard-SMD-Gehäuse untergebracht. Die Zeichnung im Datenblatt liefert kritische Abmessungen, einschließlich Gehäuselänge, -breite, -höhe und der Positionierung der Kathoden-/Anodenanschlüsse. Die Kathode wird typischerweise durch eine visuelle Markierung wie eine Kerbe, einen grünen Punkt oder eine abgeschnittene Ecke am Gehäuse gekennzeichnet. Die Maßtoleranz beträgt in der Regel ±0,1mm, sofern nicht anders angegeben. Ein präzises Footprint-Layout ist für eine erfolgreiche automatisierte Pick-and-Place-Bestückung und Lötung notwendig.

5.2 Polaritätskennzeichnung

Die korrekte Polarität ist für den Betrieb der LED unerlässlich. Das Gehäusediagramm im Datenblatt zeigt eindeutig den Kathoden- (negativen) Anschluss. Das Montieren der LED in Sperrrichtung verhindert das Leuchten und kann, wenn die Sperrspannungsgrenze überschritten wird, das Bauteil beschädigen.

6. Richtlinien für Lötung und Bestückung

Eine ordnungsgemäße Handhabung ist entscheidend für die Zuverlässigkeit. Das Datenblatt enthält detaillierte Anweisungen.

6.1 Lagerung und Feuchtigkeitsempfindlichkeit

Die LEDs sind in einer feuchtigkeitsbeständigen Beutel mit Trockenmittel verpackt. Der Beutel sollte erst geöffnet werden, wenn die Bauteile verwendet werden sollen. Wenn der Beutel geöffnet und die Bauteile nicht sofort verwendet werden, haben sie eine "Floor Life" von 1 Jahr unter kontrollierten Bedingungen (≤30°C, ≤60% rel. Luftfeuchtigkeit). Wird diese überschritten oder ändert der Trockenmittelindikator seine Farbe, ist vor der Reflow-Lötung eine Trocknung (60±5°C für 24 Stunden) erforderlich, um "Popcorning"-Schäden durch verdampfende Feuchtigkeit zu verhindern.

6.2 Reflow-Lötprofil

Ein bleifreies Reflow-Profil wird spezifiziert:

• Vorwärmen:150-200°C für 60-120 Sekunden.
• Zeit über Liquidus (217°C):60-150 Sekunden.
• Spitzentemperatur:260°C maximal, nicht länger als 10 Sekunden gehalten.
• Aufheizrate:Maximal 6°C/Sekunde.
• Abkühlrate:Maximal 3°C/Sekunde.

Reflow-Lötung sollte nicht mehr als zweimal durchgeführt werden. Die Leiterplatte sollte während oder nach dem Löten nicht verformt oder unter Spannung stehen.

6.3 Handlötung und Nacharbeit

Falls Handlötung notwendig ist, muss die Lötspitzentemperatur unter 350°C liegen und pro Anschluss nicht länger als 3 Sekunden angewendet werden. Ein Lötkolben mit geringer Leistung (≤25W) wird empfohlen. Zwischen dem Löten jedes Anschlusses sollte eine Abkühlpause von mindestens 2 Sekunden eingehalten werden. Nacharbeit wird stark abgeraten, aber falls unvermeidbar, sollte ein spezieller Doppelspitzen-Lötkolben verwendet werden, um beide Anschlüsse gleichzeitig zu erhitzen und mechanische Belastung der Lötstellen zu vermeiden.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Verpackungsspezifikation

Die LEDs werden in einer industrieüblichen 8mm breiten, geprägten Trägerbahn geliefert, die auf eine 7-Zoll-Spule aufgewickelt ist. Jede Spule enthält 3000 Stück. Die Abmessungen von Spule, Trägerbahn und Deckband sind im Datenblatt angegeben, um die Kompatibilität mit automatisierten Bestückungsgeräten sicherzustellen.

7.2 Etikettenerklärung

Das Spulenetikett enthält mehrere wichtige Felder:

• P/N:Artikelnummer (z.B. 19-217/R6C-P1Q2/3T).
• QTY:Packungsmenge (3000 Stück).
• CAT:Lichtstärke-Klasse (z.B. Q2).
• HUE:Farbortkoordinaten & Dominante Wellenlängen-Klasse.
• REF:Durchlassspannungs-Klasse.
• LOT No:Fertigungslosnummer für die Rückverfolgbarkeit.

8. Anwendungsdesign-Vorschläge

8.1 Typische Anwendungsschaltungen

Die gebräuchlichste Ansteuerungsmethode ist ein einfacher Vorwiderstand. Der Widerstandswert (R) wird mit dem Ohmschen Gesetz berechnet: R = (Versorgungsspannung - VF) / IF. Zum Beispiel, mit einer 5V-Versorgung, einer typischen VF von 2,0V und einem gewünschten IF von 20mA: R = (5V - 2,0V) / 0,020A = 150 Ω. Die Nennleistung des Widerstands sollte mindestens (Versorgungsspannung - VF) * IF = 0,06W betragen; ein 1/8W oder 1/10W Widerstand ist ausreichend. Dieser Widerstand istzwingend erforderlichum Überstrom zu verhindern, da die exponentielle IV-Kennlinie der LED bedeutet, dass eine kleine Spannungserhöhung einen großen Stromstoß verursacht, der das Bauteil sofort zerstören kann.

8.2 Designüberlegungen

• Stromansteuerung:Immer mit einem Konstantstrom oder einer Spannungsquelle mit einem Vorwiderstand ansteuern. Niemals direkt an eine Spannungsquelle anschließen.
• Wärmemanagement:Obwohl das Gehäuse klein ist, hilft eine ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte um die thermischen Pads (falls vorhanden) oder eine allgemeine Belüftung der Platine, eine niedrigere Sperrschichttemperatur aufrechtzuerhalten, was Lichtausgabe und Lebensdauer erhält.
• ESD-Schutz:Implementieren Sie ESD-Schutz auf den Eingangsleitungen, wenn die LED an einem benutzerzugänglichen Ort ist, und befolgen Sie ESD-sichere Handhabungsverfahren während der Bestückung.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die primäre Unterscheidung der 19-217 liegt in der Kombination aus einem sehr weiten 120-Grad-Abstrahlwinkel und ihrem spezifischen brillanten Rotpunkt (λd ~624nm) aus dem AlGaInP-Materialsystem. Im Vergleich zu älteren Technologien oder LEDs mit engerem Winkel bietet sie eine gleichmäßigere Sichtbarkeit außerhalb der Achse, was vorteilhaft für Panel-Anzeigen und Hintergrundbeleuchtung ist, bei denen der Betrachter möglicherweise nicht direkt vor dem Bauteil sitzt. Ihre Konformität mit modernen Umweltstandards (RoHS, Halogenfrei) ist ebenfalls eine Schlüsselanforderung für die meisten zeitgenössischen Elektronikfertigungen.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Kann ich diese LED mit 30mA für mehr Helligkeit betreiben?

A: Nein. Der absolute Grenzwert für den kontinuierlichen Durchlassstrom beträgt 25mA. Das Überschreiten dieses Grenzwerts riskiert Überhitzung und vorzeitigen Ausfall. Für höhere Helligkeit wählen Sie eine LED aus einem höheren Lichtstärke-Bin (z.B. Q2) oder ein anderes Produkt, das für höheren Strom ausgelegt ist.

F: Das Datenblatt zeigt eine typische VF von 2,0V, aber meine Schaltung misst 2,2V. Ist das normal?

A: Ja. Die Durchlassspannung hat einen spezifizierten Bereich von 1,7V bis 2,4V. Ein Wert von 2,2V liegt gut innerhalb des maximalen Grenzwerts und ist aufgrund von Fertigungstoleranzen normal. Ihre Vorwiderstandsberechnung sollte die maximale VF (2,4V) verwenden, um sicherzustellen, dass der Strom unter ungünstigsten Bedingungen niemals 25mA überschreitet.

F: Muss ich die LEDs trocknen, wenn der Beutel eine Woche lang geöffnet war?

A: Das hängt von der Lagerumgebung ab. Wenn sie unter kontrollierten Bedingungen gelagert wurden, die den Floor-Life-Bedingungen entsprechen (≤30°C, ≤60% rel. Luftfeuchtigkeit), ist eine Trocknung möglicherweise nicht erforderlich. Wenn die Lagerbedingungen jedoch unbekannt oder feucht sind, ist das Durchführen der empfohlenen Trocknung (60°C für 24 Stunden) eine sichere Praxis, um Lötfehler zu verhindern.

11. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Szenario: Design eines Statusanzeigepanels mit mehreren roten LEDs.

Ein Entwickler erstellt ein Bedienpanel, das 10 einheitliche rote Statusanzeigen benötigt. Er wählt die 19-217/Q2-Bin-LED für gleichmäßige Helligkeit. Das Panel wird von einer 3,3V-Schiene versorgt. Unter Verwendung der maximalen VF von 2,4V, um sicheren Betrieb unter allen Bedingungen zu gewährleisten, berechnet er den Vorwiderstand: R = (3,3V - 2,4V) / 0,020A = 45 Ω. Der nächstgelegene Standardwert ist 47 Ω. Der tatsächliche Strom bei einer typischen VF von 2,0V wäre ~27,7mA, was leicht über dem absoluten Maximum liegt. Um daher unter allen Bedingungen innerhalb der 25mA-Grenze zu bleiben, sollte ein größerer Widerstand verwendet werden. Neuberechnung mit einem Ziel von 20mA bei max. VF: R = (3,3V - 2,4V) / 0,020A = 45 Ω. Bei typischer VF (2,0V) wäre der Strom (3,3V-2,0V)/47Ω = 27,7mA, was zu hoch ist. Ein besserer Ansatz ist, für den typischen Fall zu entwerfen, aber den Maximalstrom zu überprüfen: Wähle R = (3,3V - 2,0V) / 0,020A = 65 Ω (verwende 68 Ω). Maximalstrom bei VF_min (1,7V) = (3,3V-1,7V)/68Ω = 23,5mA (sicher). Dieses Beispiel unterstreicht die Bedeutung, den gesamten VF-Bereich in der Widerstandsberechnung zu berücksichtigen.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Leuchtdioden (LEDs) sind Halbleiterbauelemente, die Licht durch Elektrolumineszenz emittieren. Wenn eine Durchlassspannung an den p-n-Übergang angelegt wird, werden Elektronen aus dem n-dotierten Bereich und Löcher aus dem p-dotierten Bereich in den aktiven Bereich injiziert. Wenn diese Ladungsträger (Elektronen und Löcher) rekombinieren, setzen sie Energie frei. In einer AlGaInP (Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid) LED wie der 19-217 wird diese Energie hauptsächlich als Photonen (Licht) im roten Teil des sichtbaren Spektrums freigesetzt. Die spezifischen Wellenlängen (Maximum bei 632nm, dominant bei 624nm) werden durch die präzise Bandlückenenergie des Halbleitermaterials bestimmt, die während des Kristallwachstumsprozesses eingestellt wird. Der weite 120-Grad-Abstrahlwinkel wird durch die Form und das Material der Epoxidharzlinse erreicht, die den Halbleiterchip umgibt.

13. Technologietrends und Entwicklungen

Der Trend bei SMD-Anzeige-LEDs geht weiterhin in Richtung höherer Effizienz, kleinerer Gehäusegrößen und verbesserter Zuverlässigkeit. Während die 19-217 eine bewährte AlGaInP-Technologie für Rot verwendet, können neuere Materialien und Chipdesigns eine höhere Lichtausbeute (mehr Licht pro elektrischem Watt) bieten. Es wird auch zunehmend Wert auf engere Binning-Toleranzen sowohl für Farbe als auch Intensität gelegt, um den Anforderungen von Anwendungen mit hoher Gleichmäßigkeit, wie Vollfarbdisplays und Automobil-Lichtclustern, gerecht zu werden. Darüber hinaus hält der Trend zur Miniaturisierung an und treibt Gehäuse kleiner als den traditionellen 2,0mm x 1,25mm Footprint voran. Die in diesem Datenblatt hervorgehobenen Umweltkonformitätsstandards (Halogenfrei, REACH) sind inzwischen Grundvoraussetzungen für praktisch alle weltweit verkauften elektronischen Bauteile.