SMD LED 19-22/G6R6C-A31/2T Datenblatt - Gehäuse 2.0x1.25x0.8mm - Spannung 2.0V - Mehrfarbig - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die 19-22 SMD LED ist ein kompaktes, oberflächenmontierbares Bauteil, das für hochintegrierte Leiterplattenanwendungen konzipiert ist. Sie nutzt AlGaInP-Chip-Technologie, um brillante gelbe (G6) und rote (R6) Farben zu erzeugen. Der Hauptvorteil dieser Komponente ist ihr deutlich reduzierter Platzbedarf im Vergleich zu herkömmlichen LEDs mit Anschlussdrähten. Dies ermöglicht eine Miniaturisierung der Endgeräte, eine höhere Packungsdichte auf Leiterplatten und geringere Lageranforderungen. Ihr geringes Gewicht macht sie besonders geeignet für tragbare und miniaturisierte elektronische Geräte.

1.1 Kernmerkmale und Konformität

Das Bauteil wird auf 8-mm-Trägerband geliefert, das auf 7-Zoll-Durchmesser-Spulen aufgewickelt ist, um Kompatibilität mit Standard-Automatikbestückungsgeräten zu gewährleisten. Es ist für den Einsatz mit Infrarot- und Dampfphasen-Reflow-Lötverfahren ausgelegt. Das Produkt entspricht wichtigen Umwelt- und Sicherheitsvorschriften: Es ist bleifrei (Pb-frei), erfüllt die EU-RoHS-Richtlinie, entspricht den EU-REACH-Verordnungen und erfüllt halogenfreie Standards (Brom <900 ppm, Chlor <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). Die Mehrfarben-Variante bietet Designflexibilität innerhalb eines einzigen Gehäuse-Footprints.

2. Detaillierte technische Parameter

2.1 Absolute Grenzwerte

Ein Betrieb des Bauteils außerhalb dieser Grenzwerte kann dauerhafte Schäden verursachen. Die maximale Sperrspannung (VR) beträgt für beide Farbtypen 5V. Der Dauer-Durchlassstrom (IF) ist mit 25 mA spezifiziert. Für den Pulsbetrieb beträgt der Spitzen-Durchlassstrom (IFP) 60 mA bei einem Tastverhältnis von 1/10 und einer Frequenz von 1 kHz. Die maximale Verlustleistung (Pd) beträgt 60 mW. Das Bauteil ist für einen Betriebstemperaturbereich (Topr) von -40°C bis +85°C und einen Lagertemperaturbereich (Tstg) von -40°C bis +90°C ausgelegt. Die elektrostatische Entladungsfestigkeit (ESD) gemäß Human Body Model (HBM) beträgt 2000V.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Alle Parameter sind bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C und einem Standard-Prüfstrom (IF) von 20 mA angegeben. Die Lichtstärke (Iv) hat einen typischen Wert von 22,5 mcd für G6 (Gelb) und 45,0 mcd für R6 (Rot), mit spezifischen Binning-Bereichen. Der Abstrahlwinkel (2θ1/2) beträgt 130 Grad und bietet ein breites Abstrahlmuster. Der G6-Chip hat eine typische Spitzenwellenlänge (λp) von 575 nm und eine dominante Wellenlänge (λd) von 573 nm. Der R6-Chip hat eine typische Spitzenwellenlänge von 632 nm und eine dominante Wellenlänge von 624 nm. Die spektrale Bandbreite (Δλ) beträgt für beide etwa 20 nm. Die Durchlassspannung (VF) beträgt typischerweise 2,0V, mit einem Bereich von 1,7V bis 2,4V. Der maximale Sperrstrom (IR) bei VR=5V beträgt 10 µA.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um Farb- und Helligkeitskonstanz zu gewährleisten, werden die LEDs nach Lichtstärke in Bins sortiert. Die Toleranz für die Lichtstärke beträgt ±11%. Für die G6 (Gelb) LED reichen die Bins von M2 (22,5-28,5 mcd) bis P1 (45,0-57,0 mcd). Für die R6 (Rot) LED reichen die Bins von P1 (45,0-57,0 mcd) bis Q2 (90,0-112,0 mcd). Dieses Binning ermöglicht es Entwicklern, Bauteile auszuwählen, die spezifische Helligkeitsanforderungen ihrer Anwendung erfüllen, und gewährleistet visuelle Gleichmäßigkeit in Multi-LED-Arrays oder Anzeigen.

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt enthält typische elektro-optische Kennlinien für beide Varianten G6 und R6. Diese Diagramme stellen die Beziehung zwischen Schlüsselparametern visuell dar, wie z.B. Durchlassstrom vs. Durchlassspannung, Durchlassstrom vs. Lichtstärke und den Einfluss der Umgebungstemperatur auf die Lichtstärke. Die Analyse dieser Kurven ist entscheidend, um das Verhalten des Bauteils unter nicht-standardisierten Betriebsbedingungen zu verstehen. Dies ermöglicht ein robusteres Schaltungsdesign, insbesondere in Bezug auf Strombegrenzung und thermisches Management.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die 19-22 SMD LED hat ein kompaktes Gehäuse mit den Abmessungen 2,0 mm Länge, 1,25 mm Breite und einer Höhe von 0,8 mm (Toleranz ±0,1 mm, sofern nicht anders angegeben). Die detaillierte mechanische Zeichnung spezifiziert den Anschlussabstand, die Chip-Positionierung und die Linsengeometrie. Die korrekte Interpretation dieser Zeichnung ist für das Design des Leiterplatten-Pads (Land Pattern) unerlässlich, um eine ordnungsgemäße Lötstellenbildung und mechanische Stabilität sicherzustellen.

5.2 Polaritätskennzeichnung und Montage

Das Gehäuse verfügt über eine markierte Kathode (typischerweise durch einen grünen Punkt oder eine Kerbe auf dem Trägerband gekennzeichnet). Das Datenblatt enthält eine klare Darstellung der Anoden- und Kathoden-Pad-Positionen. Die Einhaltung des empfohlenen Leiterplatten-Footprints ist entscheidend, um Lötprobleme zu vermeiden und die korrekte elektrische Ausrichtung sicherzustellen.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Für bleifreies Löten muss ein spezifisches Temperaturprofil eingehalten werden: Vorwärmen zwischen 150-200°C für 60-120 Sekunden; Zeit oberhalb der Liquidustemperatur (217°C) für 60-150 Sekunden; Spitzentemperatur nicht über 260°C für maximal 10 Sekunden; maximale Aufheizrate von 6°C/Sek. bis 255°C, gehalten für max. 30 Sekunden; und eine maximale Abkühlrate von 3°C/Sek. Das Reflow-Löten sollte nicht öfter als zweimal durchgeführt werden. Während des Erhitzens sollte keine mechanische Belastung auf den LED-Körper ausgeübt werden, und die Leiterplatte sollte nach dem Löten nicht verzogen sein.

6.2 Handlöten und Lagerung

Falls Handlöten erforderlich ist, muss die Lötspitzentemperatur unter 350°C liegen und pro Anschluss nicht länger als 3 Sekunden angewendet werden. Die Lötkolbenleistung sollte 25W oder weniger betragen, mit einem Intervall von mindestens 2 Sekunden zwischen dem Löten jedes Anschlusses. Für die Lagerung können ungeöffnete feuchtigkeitsbeständige Beutel wie geliefert verwendet werden. Einmal geöffnet, müssen die LEDs innerhalb von 168 Stunden (7 Tagen) verwendet werden, wenn sie in einer Umgebung von 30°C/60% relativer Luftfeuchtigkeit oder weniger aufbewahrt werden. Nicht verwendete LEDs sollten mit Trockenmittel wieder versiegelt werden. Wird die Lagerzeit überschritten oder hat der Trockenmittel-Indikator die Farbe gewechselt, ist vor der Verwendung eine Trocknung bei 60±5°C für 24 Stunden erforderlich.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Die LEDs sind in feuchtigkeitsbeständigen Materialien verpackt. Sie werden auf Trägerband geliefert, das auf Spulen mit jeweils 2000 Stück aufgewickelt ist. Die Spule hat Standardabmessungen für die Kompatibilität mit automatischen Zuführern. Die Verpackung enthält ein Etikett mit wichtigen Informationen: Kundenproduktnummer (CPN), Produktnummer (P/N), Packmenge (QTY), Lichtstärkenklasse (CAT), Farbort- & dominante Wellenlängenklasse (HUE), Durchlassspannungsklasse (REF) und Losnummer (LOT No).

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese LED eignet sich gut für Hintergrundbeleuchtungen in Automobil-Armaturenbrettern und Schalterpanels. In der Telekommunikation dient sie als Statusanzeige und Tastatur-Hintergrundbeleuchtung in Telefonen und Faxgeräten. Sie wird auch für die flache Hintergrundbeleuchtung von LCDs, Schaltern und Symbolen sowie für allgemeine Indikatoranwendungen eingesetzt, bei denen kleine Baugröße und Zuverlässigkeit entscheidend sind.

8.2 Kritische Designüberlegungen

Ein Vorwiderstand ist zwingend erforderlich. Die exponentielle I-V-Kennlinie der LED bedeutet, dass eine kleine Änderung der Durchlassspannung eine große Stromänderung verursacht, die zum sofortigen Durchbrennen führen kann. Der Widerstandswert muss basierend auf der Versorgungsspannung, der typischen Durchlassspannung (Vf) der LED und dem gewünschten Betriebsstrom (z.B. 20mA) berechnet werden. Entwickler müssen auch die Verlustleistung der LED selbst berücksichtigen und sicherstellen, dass das Leiterplatten-Layout ausreichende thermische Entlastung bietet, wenn in der Nähe der maximalen Grenzwerte gearbeitet wird.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Das 19-22 Gehäuse bietet eine signifikante Größenreduzierung gegenüber älteren 3mm- und 5mm-Durchsteck-LEDs und ermöglicht so moderne, schlanke Produktdesigns. Im Vergleich zu anderen SMD-LEDs bietet der Einsatz von AlGaInP-Technologie eine hohe Lichtausbeute für gelbe und rote Farben. Der breite Abstrahlwinkel von 130 Grad ist ein wichtiges Unterscheidungsmerkmal für Anwendungen, die eine große Sichtbarkeit erfordern. Die Einhaltung halogenfreier und anderer Umweltstandards macht sie für Produkte mit strengen regulatorischen Anforderungen geeignet.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Warum ist ein Vorwiderstand notwendig?

A: Die LED ist eine Diode mit einer nichtlinearen I-V-Kurve. Ohne einen strombegrenzenden Widerstand wird der Strom nur durch den Innenwiderstand der Stromversorgung und den dynamischen Widerstand der Diode begrenzt, der sehr niedrig ist. Dies führt fast immer dazu, dass der Strom den absoluten Maximalwert überschreitet und sofortige Zerstörung verursacht.

F: Kann ich diese LED mit einer 3,3V- oder 5V-Logikversorgung betreiben?

A: Ja, aber ein Vorwiderstand ist erforderlich. Zum Beispiel, bei einer 5V-Versorgung und einer typischen Vf von 2,0V bei 20mA, wäre der Widerstandswert R = (5V - 2,0V) / 0,020A = 150 Ohm. Die Belastbarkeit des Widerstands sollte mindestens P = I^2 * R = (0,02^2)*150 = 0,06W betragen, daher ist ein Standard-1/8W (0,125W) Widerstand ausreichend.

F: Was bedeutet der Bin-Code (z.B. P1, Q2) für mein Design?

A: Der Bin-Code spezifiziert die garantierte minimale und maximale Lichtstärke. Wenn Ihr Design eine gleichmäßige Helligkeit über mehrere LEDs hinweg erfordert, sollten Sie LEDs aus demselben Bin-Code oder einem engen Bereich von Bins spezifizieren. Die Verwendung von LEDs aus sehr unterschiedlichen Bins (z.B. eine P1 und eine Q2 zusammen) führt zu sichtbar unterschiedlichen Helligkeitsstufen.

11. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Betrachten Sie das Design eines Multi-Status-Anzeigepanels für ein Konsumergerät. Mit der 19-22 LED kann ein Entwickler ein dichtes Array von roten und gelben Anzeigen auf sehr kleinem Raum erstellen. Durch die Auswahl von LEDs aus derselben Helligkeitsklasse (z.B. alle R6 aus Bin Q1) wird visuelle Konsistenz erreicht. Der breite Abstrahlwinkel stellt sicher, dass die Anzeigen aus verschiedenen Blickwinkeln sichtbar sind. Das SMD-Gehäuse ermöglicht eine automatisierte Bestückung, was die Herstellungskosten senkt und die Zuverlässigkeit im Vergleich zu handgelöteten Durchsteckbauteilen erhöht. Das Design muss eine Treiberschaltung mit geeigneten strombegrenzenden Widerständen für jede LED oder LED-Gruppe enthalten.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Leuchtdioden (LEDs) sind Halbleiterbauelemente, die Licht durch Elektrolumineszenz emittieren. Wenn eine Durchlassspannung an den p-n-Übergang angelegt wird, rekombinieren Elektronen aus dem n-Typ-Material mit Löchern aus dem p-Typ-Material im aktiven Bereich (in diesem Fall der AlGaInP-Schicht). Diese Rekombination setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts wird durch die Bandlückenenergie des Halbleitermaterials bestimmt. Die Epoxidharzlinse um den Chip dient zum Schutz des Halbleiterchips, zur Formung des Lichtstrahls (Erreichen des 130-Grad-Abstrahlwinkels) und zur Steigerung der Lichtauskoppeleffizienz.

13. Technologietrends und Entwicklungen

Der Trend bei Indikator- und Hintergrundbeleuchtungs-LEDs geht weiterhin in Richtung höherer Effizienz (mehr Lichtausbeute pro elektrischer Leistungseinheit), kleinerer Gehäusegrößen und verbesserter Zuverlässigkeit. Es gibt auch einen starken Trend zur breiteren Einführung umweltfreundlicher Materialien und Fertigungsprozesse, wie die halogen- und bleifreie Konformität dieses Produkts zeigt. Integration ist ein weiterer Trend, wobei Multi-Chip-Gehäuse (RGB, Mehrfarben) und LEDs mit integrierten Steuer-ICs für komplexe Beleuchtungsanwendungen immer häufiger werden. Diskrete Einfarben-LEDs wie die 19-22 bleiben jedoch aufgrund ihrer Einfachheit, Zuverlässigkeit und Kosteneffizienz für grundlegende Indikatorfunktionen grundlegende Bauteile.