SMD LED 19-223/G6S2C-A01/2T Spezifikation - Mehrfarbig - Spannung 2,0V - Leistung 60mW - Technisches Datenblatt

1. Produktübersicht

Die 19-223 Serie stellt eine kompakte, oberflächenmontierbare LED-Lösung dar, die für moderne elektronische Anwendungen entwickelt wurde, die Miniaturisierung und hohe Zuverlässigkeit erfordern. Diese mehrfarbige LED ist deutlich kleiner als herkömmliche Komponenten mit Anschlussrahmen, ermöglicht eine erhebliche Verringerung des Platzbedarfs auf der Leiterplatte, erhöhte Packungsdichte und trägt letztendlich zu kleineren Endproduktdesigns bei. Ihr leichtes Baukastenprinzip macht sie besonders geeignet für platzbeschränkte und portable Anwendungen.

Die Kernvorteile dieses Produkts umfassen die Kompatibilität mit Standard-Automatikbestückungsgeräten und gängigen Lötprozessen wie Infrarot- und Dampfphasenreflow. Es wird als bleifreies, RoHS-konformes und halogenfreies Bauteil hergestellt und hält sich an strenge Umweltvorschriften, einschließlich der EU REACH-Verordnung. Die spezifizierten Halogengrenzwerte sind Brom (Br) <900 ppm, Chlor (Cl) <900 ppm und Br+Cl < 1500 ppm.

2. Vertiefung der technischen Parameter

2.1 Absolute Grenzwerte

Diese Grenzwerte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb unter oder an diesen Grenzen wird nicht garantiert.

• Sperrspannung (VR):5 V. Das Überschreiten dieser Spannung in Sperrrichtung kann zum Durchbruch des Übergangs führen.
• Durchlassstrom (IF):25 mA für beide Chip-Typen G6 und S2. Dies ist der maximale kontinuierliche Gleichstrom.
• Spitzendurchlassstrom (IFP):60 mA (Tastverhältnis 1/10 @1KHz). Dieser Grenzwert gilt für gepulsten Betrieb und erlaubt einen höheren Momentanstrom.
• Verlustleistung (Pd):60 mW. Dies ist die maximale Leistung, die das Gehäuse unter den gegebenen Bedingungen abführen kann.
• Elektrostatische Entladung (ESD) HBM:2000 V. Dies zeigt ein mittleres Maß an ESD-Robustheit; dennoch sind geeignete Handhabungsvorkehrungen erforderlich.
• Betriebstemperatur (Topr):-40 bis +85 °C. Das Bauteil ist für Anwendungen im industriellen Temperaturbereich ausgelegt.
• Lagertemperatur (Tstg):-40 bis +90 °C.
• Löttemperatur:Für Reflow-Löten wird eine Spitzentemperatur von 260°C für maximal 10 Sekunden spezifiziert. Handlöten sollte auf 350°C für 3 Sekunden pro Anschluss begrenzt werden.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

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

• Lichtstärke (Iv):
  • G6 (Hochhelles Gelbgrün): Min. 30,0 mcd, Max. 60,0 mcd @ IF=20mA.
  • S2 (Hochhelles Orange): Min. 90,0 mcd, Max. 180,0 mcd @ IF=20mA.
  • Toleranz: ±11%.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):Typisch 130 Grad. Dieser breite Abstrahlwinkel eignet sich für Anzeige- und Hintergrundbeleuchtungsanwendungen, die eine große Sichtbarkeit erfordern.
• Spitzenwellenlänge (λp):
  • G6: Typisch 575 nm.
  • S2: Typisch 611 nm.
• Dominante Wellenlänge (λd):
  • G6: 568,5 bis 574,5 nm.
  • S2: 602,0 bis 608,0 nm.
  • Toleranz: ±1 nm.
• Spektrale Strahlungsbandbreite (Δλ):
  • G6: Typisch 20 nm.
  • S2: Typisch 17 nm.
• Durchlassspannung (VF):
  • G6 & S2: Min. 1,70 V, Typ. 2,00 V, Max. 2,40 V @ IF=20mA.
  • Toleranz: ±0,1V.
• Sperrstrom (IR):Max. 10 μA @ VR=5V für beide Typen. Das Bauteil ist nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Produkt verwendet ein Binning-System, um LEDs basierend auf ihrer Lichtstärke zu kategorisieren. Dies gewährleistet Konsistenz innerhalb einer Produktionscharge.

• G6 Chip (Hochhelles Gelbgrün):Alle Einheiten fallen in ein einziges Bin (Bin-Code 1) mit einer Lichtstärke von 30,0 bis 60,0 mcd bei 20mA.
• S2 Chip (Hochhelles Orange):Alle Einheiten fallen in ein einziges Bin (Bin-Code 1) mit einer Lichtstärke von 90,0 bis 180,0 mcd bei 20mA.

Das Datenblatt zeigt für diese spezifische Artikelnummer keine separaten Bins für dominante Wellenlänge oder Durchlassspannung an, was auf eine enge Kontrolle oder eine einzelne Auswahl für diese Parameter hindeutet.

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt enthält typische Kennlinien für beide Chip-Typen G6 und S2. Obwohl exakte grafische Datenpunkte im Text nicht angegeben sind, veranschaulichen die Kurven typischerweise die folgenden für das Design kritischen Zusammenhänge:

• Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Zeigt, wie die Lichtleistung mit dem Strom zunimmt, typischerweise in einer sublinearen Weise, insbesondere wenn sich der Strom dem Maximalwert nähert.
• Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Demonstriert den thermischen Löschungseffekt, bei dem die Lichtleistung mit steigender Sperrschichttemperatur abnimmt. Dies ist entscheidend für das Wärmemanagement-Design.
• Durchlassspannung vs. Durchlassstrom:Die IV-Kennlinie zeigt den exponentiellen Zusammenhang. Die typische Vf von 2,0V bei 20mA ist ein Schlüsselparameter für die Berechnung des Vorwiderstands.
• Spektrum/Wellenlänge:Zeigt wahrscheinlich das normierte Emissionsspektrum und hebt die Spitzen- und dominante Wellenlänge hervor.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

Das Gehäuse ist ein Standard-SMD-Typ (Surface Mount Device). Die Maßzeichnung (hier nicht reproduziert, aber im PDF referenziert) liefert kritische Maße für das Leiterplatten-Pad-Design und die Bauteilplatzierung. Wichtige Erkenntnisse umfassen:

• Die LED hat einen kompakten Platzbedarf, der sich für hochdichte Leiterplatten eignet.
• Die Toleranzen für die meisten Abmessungen betragen ±0,1 mm, sofern nicht anders angegeben.
• Die Zeichnung definiert die Bauteilkontur, Anschlusslagen und das empfohlene Leiterplatten-Landmuster.
• Die Polaritätskennzeichnung ist typischerweise auf dem Bauteil markiert oder durch das Pad-Design impliziert.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Ein bleifreies Löttemperaturprofil ist spezifiziert:

• Vorwärmen:150~200°C für 60~120 Sekunden.
• Zeit oberhalb Liquidus (217°C):60~150 Sekunden.
• Spitzentemperatur:Maximal 260°C.
• Zeit bei Spitzentemperatur:Maximal 10 Sekunden.
• Aufheizrate:Maximal 6°C/Sekunde.
• Zeit oberhalb 255°C:Maximal 30 Sekunden.
• Abkühlrate:Maximal 3°C/Sekunde.

Kritischer Hinweis:Reflow-Löten sollte nicht mehr als zweimal am selben Bauteil durchgeführt werden.

6.2 Handlöten

Falls Handlöten unvermeidbar ist:

• Die Lötspitzentemperatur muss unter 350°C liegen.
• Die Kontaktzeit pro Anschluss muss weniger als 3 Sekunden betragen.
• Die Lötkolbenleistung sollte unter 25W liegen.
• Lassen Sie zwischen dem Löten jedes Anschlusses ein Intervall von mehr als 2 Sekunden.
• Verwenden Sie für Reparaturarbeiten einen Doppelspitzen-Lötkolben, um thermische Belastung zu vermeiden.

6.3 Lagerung und Feuchtigkeitssensitivität

Die Bauteile sind in feuchtigkeitsbeständigen Beuteln mit Trockenmittel verpackt.

• Vor der Verwendung:Öffnen Sie den feuchtigkeitsdichten Beutel erst, wenn Sie mit der Montage beginnen.
• Nach dem Öffnen:Lagern bei ≤30°C und ≤60% relativer Luftfeuchtigkeit.
• Bodenlebensdauer:Verwenden Sie die Bauteile innerhalb von 168 Stunden (7 Tagen) nach dem Öffnen. Verschließen Sie unbenutzte Teile wieder in einer feuchtigkeitsdichten Verpackung.
• Trocknen (Baking):Wenn die Lagerzeit überschritten wurde oder das Trockenmittel Feuchtigkeit anzeigt, trocknen Sie die Bauteile vor der Verwendung bei 60 ±5°C für 24 Stunden.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Das Produkt wird in einem Format geliefert, das mit der automatischen Montage kompatibel ist.

• Tape and Reel:Verpackt in 8 mm breitem Band auf einer Rolle mit 7 Zoll Durchmesser.
• Menge:2000 Stück pro Rolle.
• Trägerbandabmessungen:Detaillierte Zeichnungen spezifizieren die Taschengröße und den Bandvorschub.
• Rollenabmessungen:Standard-Rollenabmessungen werden für die Kompatibilität mit Bestückungsautomaten bereitgestellt.
• Etiketteninformationen:Das Rollenetikett enthält Felder für Kundenartikelnummer (CPN), Artikelnummer (P/N), Menge (QTY) und technische Bins für Lichtstärke (CAT), Farbort/dominante Wellenlänge (HUE) und Durchlassspannung (REF).

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

• Hintergrundbeleuchtung:Armaturenbrett-Anzeigen, Schalter-Hintergrundbeleuchtung, flache Hintergrundbeleuchtungen für LCDs und Symbole.
• Telekommunikationsgeräte:Statusanzeigen und Tastatur-Hintergrundbeleuchtung in Telefonen und Faxgeräten.
• Allgemeine Anzeige:Jede Anwendung, die eine kompakte, zuverlässige, farbige Lichtquelle erfordert.

8.2 Kritische Designüberlegungen

• Strombegrenzung:Ein externer Vorwiderstand ist ZWINGEND ERFORDERLICH. Die exponentielle V-I-Kennlinie der LED bedeutet, dass eine kleine Spannungsänderung eine große Stromänderung verursacht, was ohne Stromregelung zu schnellem Ausfall führt.
• Wärmemanagement:Obwohl das Gehäuse klein ist, erfordern die Verlustleistung (max. 60mW) und der negative Temperaturkoeffizient der Lichtleistung eine Berücksichtigung des Leiterplattenlayouts für die Wärmeableitung, insbesondere bei hohen Umgebungstemperaturen oder hohen Treiberströmen.
• ESD-Schutz:Obwohl für 2000V HBM ausgelegt, sollten während der Handhabung und Montage Standard-ESD-Vorkehrungen implementiert werden.
• Wellenlöten:Nicht empfohlen. Das Bauteil ist nur für Reflow- oder sorgfältiges Handlöten spezifiziert.
• Leiterplattenbelastung:Vermeiden Sie mechanische Belastung des LED-Gehäuses während des Lötens oder in der finalen Anwendung. Verbiegen Sie die Leiterplatte nach der Montage nicht.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die 19-223 Serie bietet mit ihrer AlGaInP-Chip-Technologie (für G6 und S2) deutliche Vorteile:

• Verglichen mit älteren Durchsteck-LEDs:Der primäre Vorteil ist die drastische Reduzierung von Größe und Gewicht, was moderne miniaturisierte Designs ermöglicht. Es entfällt auch die Notwendigkeit des Anschlussbiegens und der manuellen Bestückung.
• Verglichen mit anderen SMD-Farben:Das Hochhelle Gelbgrün (G6, ~575nm) und Hochhelle Orange (S2, ~611nm) besetzen spezifische Farbpunkte im sichtbaren Spektrum. AlGaInP-Technologie bietet typischerweise hohe Effizienz und gute Farbsättigung im roten, orangen und gelbgrünen Bereich.
• Konformität:Die volle Konformität mit bleifrei, RoHS, halogenfrei und REACH macht sie für globale Märkte mit strengen Umweltanforderungen geeignet.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

10.1 Welchen Widerstandswert sollte ich mit dieser LED verwenden?

Berechnung mit dem Ohmschen Gesetz: R = (Versorgungsspannung - Vf_LED) / If. Für eine 5V-Versorgung und typische Vf=2,0V bei If=20mA: R = (5V - 2,0V) / 0,020A = 150 Ω. Verwenden Sie die maximale Vf (2,4V), um sicherzustellen, dass der Mindeststrom sicher ist: R_min = (5V - 2,4V) / 0,020A = 130 Ω. Ein Standard-150-Ω-Widerstand ist ein guter Ausgangspunkt. Berücksichtigen Sie stets die Belastbarkeit des Widerstands: P = I^2 * R = (0,02)^2 * 150 = 0,06W, daher ist ein 1/8W (0,125W) Widerstand ausreichend.

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

Ja. Neuberechnung: R = (3,3V - 2,0V) / 0,020A = 65 Ω. Prüfung mit max. Vf: (3,3V - 2,4V) / 0,020A = 45 Ω. Ein 68-Ω-Widerstand wäre angemessen. Stellen Sie sicher, dass die Versorgung den erforderlichen Strom liefern kann.

10.3 Warum sind die Lager- und Trocknungsprozesse so wichtig?

SMD-Gehäuse können Feuchtigkeit aus der Atmosphäre aufnehmen. Während des Hochtemperatur-Reflow-Lötprozesses kann diese eingeschlossene Feuchtigkeit schnell zu Dampf werden, was zu innerer Delaminierung, Rissen oder "Popcorning" des Kunststoffgehäuses führt und sofortige oder latente Ausfälle verursacht. Die vorgeschriebenen Lager- und Trocknungsverfahren verhindern diesen Ausfallmodus.

10.4 Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

Spitzenwellenlänge (λp)ist die Wellenlänge, bei der das Emissionsspektrum seine maximale Intensität hat.Dominante Wellenlänge (λd)ist die einzelne Wellenlänge von monochromatischem Licht, die die wahrgenommene Farbe der LED entsprechen würde, wenn sie mit einer spezifizierten weißen Referenzlichtquelle kombiniert wird. λd steht in engerem Zusammenhang mit der Farbwahrnehmung des menschlichen Auges, während λp eine physikalische Messung des Spektrums ist.

11. Design- und Anwendungsfallstudie

Szenario: Entwurf eines Multi-Indikator-Statuspanels für ein tragbares Medizingerät.

Anforderungen:Kompakte Größe, niedriger Stromverbrauch, klare Farbunterscheidung für "Bereit" (Grün) und "Alarm" (Orange), Betriebsfähigkeit in einem erweiterten Temperaturbereich und Konformität mit Medizingerätevorschriften.

Lösungsimplementierung:

1. Bauteilauswahl:Die 19-223 Serie wird gewählt. Der G6 (Gelbgrün) dient als "Bereit"-Indikator und der S2 (Orange) als "Alarm"-Indikator. Ihr breiter 130-Grad-Abstrahlwinkel gewährleistet die Sichtbarkeit aus verschiedenen Blickwinkeln.
2. Schaltungsdesign:Eine 3,3V-Systemspannung wird verwendet. Vorwiderstände werden gemäß FAQ 10.2 berechnet (z.B. 68Ω). Die LEDs werden über GPIO-Pins eines Mikrocontrollers angesteuert, was softwaregesteuerte Blinkmuster für erweiterte Alarmstatus ermöglicht.
3. Leiterplattenlayout:Der kompakte SMD-Platzbedarf ermöglicht es, mehrere Status-LEDs auf einem kleinen Bereich der Frontplatten-Leiterplatte zu platzieren. Wärmeentlastungspads werden in den Lötverbindungen verwendet, um das Löten zu erleichtern, aber eine kleine Kupferfläche bleibt verbunden, um die Wärmeableitung zu unterstützen.
4. Montageprozess:Die auf Tape-and-Reel gelieferten LEDs werden in eine Bestückungsmaschine geladen. Die gesamte Platine durchläuft einen einzelnen Reflow-Durchlauf unter Verwendung des spezifizierten bleifreien Profils, wodurch sichergestellt wird, dass alle Komponenten, einschließlich der LEDs, gleichzeitig und zuverlässig gelötet werden.
5. Ergebnis:Ein robustes, zuverlässiges und kompaktes Anzeigesystem, das alle ursprünglichen Anforderungen erfüllt und die geringe Größe, spezifizierte Leistung und Konformitätszertifizierungen der 19-223 LEDs nutzt.

12. Einführung in das Technologieprinzip

Die 19-223 LEDs verwenden AlGaInP (Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid) Halbleitermaterial für den lichtemittierenden Chip. Dieses Materialsystem ist besonders effizient für die Lichterzeugung im roten, orangen, bernsteinfarbenen und gelbgrünen Bereich des Spektrums (etwa 560nm bis 650nm).

Funktionsprinzip:Wenn eine Durchlassspannung an den p-n-Übergang der LED angelegt wird, werden Elektronen und Löcher in die aktive Region injiziert. Ihre Rekombination setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts wird durch die Bandlückenenergie des AlGaInP-Halbleiters bestimmt, die durch präzise Kontrolle der Verhältnisse von Aluminium, Gallium, Indium und Phosphor während des Kristallwachstums eingestellt wird. Die "wasserklare" Harzlinse ermöglicht es, das intrinsische farbige Licht des Chips ohne signifikante Filterung oder Wellenlängenkonversion auszusenden.

13. Branchentrends und Entwicklungen

Der Markt für SMD-LEDs wie die 19-223 Serie entwickelt sich weiter. Wichtige Trends, die dieses Produktsegment beeinflussen, umfassen:

• Zunehmende Miniaturisierung:Die Nachfrage nach noch kleineren Gehäusegrößen (z.B. 0402, 0201 metrisch) wächst weiter für ultrakompakte Geräte.
• Höhere Effizienz:Fortlaufende Verbesserungen in der epitaktischen Schichtung und Chip-Design führen zu höherer Lichtausbeute (mehr Lichtleistung pro elektrischer Eingangsleistung), was den Stromverbrauch für eine gegebene Helligkeit reduziert.
• Verbesserte Zuverlässigkeit und Robustheit:Verbesserungen bei Gehäusematerialien und -konstruktion zielen darauf ab, die Feuchtigkeitsbeständigkeit, die Leistung bei thermischen Zyklen und die Gesamtlebensdauer zu erhöhen, insbesondere für Automotive- und Industrieanwendungen.
• Integration:Ein Trend zur Integration mehrerer LED-Chips (RGB oder mehrere monochrome) in ein einzelnes Gehäuse oder zur Kombination von LEDs mit Steuer-ICs (wie Konstantstromtreiber) zur Bildung intelligenterer, einfacher zu verwendender Lichtmodule.
• Verschärfte Konformität:Umwelt- und Sicherheitsvorschriften (RoHS, REACH, halogenfrei) werden strenger und weiter verbreitet, wodurch Konformität zu einer Grundvoraussetzung wird und nicht mehr zu einem Unterscheidungsmerkmal.

Die 19-223 Serie stellt eine ausgereifte, zuverlässige Lösung dar, die die Kernbedürfnisse nach Miniaturisierung, automatisierter Montage und regulatorischer Konformität für eine breite Palette von Anzeige- und Hintergrundbeleuchtungsanwendungen adressiert.