SMD LED 19-226/R6BHC-B01/2T Datenblatt - Gehäuse 2,0x1,25x0,8mm - Spannung 2,0V/3,3V - Mehrfarbig - Technische Dokumentation

1. Produktübersicht

Die 19-226 ist eine kompakte, oberflächenmontierbare (SMD) LED, die für hochintegrierte elektronische Baugruppen konzipiert ist. Ihr Hauptvorteil liegt im deutlich reduzierten Platzbedarf im Vergleich zu herkömmlichen LEDs mit Anschlussbeinen. Dies ermöglicht kleinere Leiterplatten (PCB), eine höhere Bauteildichte und letztlich kompaktere Endgeräte. Die leichte Bauweise macht sie zudem ideal für Miniatur- und tragbare Anwendungen.

Diese LED wird in einer Mehrfarben-Konfiguration angeboten, die speziell leuchtstarke rote (mit einem R6 AlGaInP-Chip) und blaue (mit einem BH InGaN-Chip) Emitter in einem einzigen, wasserklaren Kunststoffgehäuse kombiniert. Sie entspricht vollständig modernen Umwelt- und Sicherheitsstandards: bleifrei, RoHS-konform, EU REACH-konform und halogenfrei (Brom <900 ppm, Chlor <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). Das Bauteil wird auf 8-mm-Tape geliefert, das auf 7-Zoll-Durchmesser-Spulen aufgewickelt ist, und ist damit voll kompatibel mit automatischen Bestückungsanlagen sowie Standard-Infrarot- oder Dampfphasen-Reflow-Lötverfahren.

2. Technische Parameter: Detaillierte objektive Interpretation

2.1 Absolute Maximalwerte

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

• Sperrspannung (V_R):Maximal 5V für beide Chip-Typen. Das Überschreiten dieser Spannung in Sperrrichtung kann zum Durchbruch des pn-Übergangs führen.
• Durchlassstrom (I_F):Der zulässige kontinuierliche Gleichstrom beträgt 25 mA für den R6 (Rot)-Chip und 20 mA für den BH (Blau)-Chip. Dies ist ein kritischer Parameter zur Bestimmung des Vorwiderstandswerts in der Treiberschaltung.
• Spitzendurchlassstrom (I_FP):Für gepulsten Betrieb (1/10 Tastverhältnis @ 1 kHz) kann der R6-Chip bis zu 60 mA und der BH-Chip bis zu 40 mA verkraften. Dies ermöglicht kurze Übersteuerungsphasen für höhere Helligkeit in gemultiplexten Anwendungen.
• Verlustleistung (P_d):Die maximal zulässige Verlustleistung beträgt 60 mW für R6 und 75 mW für BH. Sie wird berechnet als I_F* V_F und ist entscheidend für das thermische Management.
• Elektrostatische Entladung (ESD):Die Bewertung nach dem Human Body Model (HBM) beträgt 2000V für den R6-Chip, aber nur 150V für den empfindlicheren BH (InGaN)-Chip. Dies unterstreicht die Notwendigkeit strenger ESD-Schutzmaßnahmen während der Handhabung und Montage der blauen LED.
• Temperaturbereiche:Der Betriebstemperaturbereich (T_opr) liegt bei -40°C bis +85°C. Der Lagerungstemperaturbereich (T_stg) liegt bei -40°C bis +90°C.
• Löttemperatur:Für Reflow-Löten wird eine Spitzentemperatur von 260°C für 10 Sekunden spezifiziert. Für Handlöten darf die Lötspitzentemperatur 350°C nicht überschreiten, und die Kontaktzeit pro Anschluss sollte auf 3 Sekunden begrenzt werden.

2.2 Elektro-optische Kenngrößen

Diese Parameter werden bei einer Sperrschichttemperatur (T_j) von 25°C gemessen und definieren die typische Leistung des Bauteils.

• Lichtstärke (I_v):Bei I_F= 20mA hat die R6 rote LED eine typische Lichtstärke von 100 mcd (min. 72 mcd). Die BH blaue LED hat eine typische Lichtstärke von 80 mcd (min. 45 mcd). Es gilt eine Toleranz von ±11%.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):Der Halbwertswinkel beträgt typischerweise 120 Grad, was ein breites, diffuses Abstrahlverhalten für Hintergrundbeleuchtungen und Anzeigeanwendungen bietet.
• Wellenlänge:Der R6-Chip hat eine typische Spitzenwellenlänge (λ_p) von 632 nm und eine dominante Wellenlänge (λ_d) von 624 nm, was ihn in den leuchtend roten Bereich einordnet. Der BH-Chip hat eine λ_p von 468 nm und λ_d von 470 nm, charakteristisch für ein königsblaues Licht.
• Spektralbandbreite (Δλ):Die spektrale Halbwertsbreite (FWHM) beträgt 20 nm für R6 und 35 nm für BH.
• Durchlassspannung (V_F):Bei I_F= 20mA beträgt V_F für R6 typischerweise 2,0V (Bereich 1,7V bis 2,4V). Für BH beträgt V_F typischerweise 3,3V (Bereich 2,7V bis 3,7V). Dieser Spannungsunterschied ist entscheidend für den Schaltungsentwurf beim Ansteuern beider Farben und erfordert oft separate Vorwiderstände oder Treiber.
• Sperrstrom (I_R):Der maximale I_R beträgt 10 µA @ 5V für R6 und 50 µA @ 5V für BH. Das Datenblatt weist ausdrücklich darauf hin, dass das Bauteil nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt ist; dieser Parameter gilt nur für Testbedingungen.

3. Analyse der Kennlinien

3.1 Relative Lichtstärke in Abhängigkeit vom Durchlassstrom

Die Kurven zeigen, dass die Lichtstärke mit dem Durchlassstrom zunimmt, jedoch in einem nichtlinearen Verhältnis. Für beide Chips steigt die Lichtstärke bei niedrigen Strömen steil an und tendiert bei höheren Strömen zur Sättigung. Ein Betrieb deutlich über dem typischen 20mA-Punkt bringt abnehmende Lichtausbeute bei gleichzeitig erhöhter Wärmeentwicklung und potenziell beschleunigtem Lichtstromrückgang.

3.2 Relative Lichtstärke in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur

Dies ist eine kritische Beziehung für die Zuverlässigkeit. Die Lichtstärke nimmt mit steigender Umgebungstemperatur ab. Die Derating-Kurve zeigt, dass bei der maximalen Betriebstemperatur von +85°C die Ausgangsleistung im Vergleich zur Bewertung bei 25°C deutlich reduziert ist. Entwickler müssen dieses thermische Derating in Anwendungen berücksichtigen, in denen hohe Umgebungstemperaturen zu erwarten sind, um unter allen Bedingungen ausreichende Helligkeit sicherzustellen.

3.3 Derating-Kurve für den Durchlassstrom

Diese Kurve gibt den maximal zulässigen kontinuierlichen Durchlassstrom in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur vor. Um die maximale Sperrschichttemperatur und die Verlustleistungsgrenzen nicht zu überschreiten, muss der Durchlassstrom in Hochtemperaturumgebungen reduziert werden. Beispielsweise ist bei einer Umgebungstemperatur von 85°C der zulässige Dauerstrom deutlich niedriger als der maximale Nennwert bei 25°C.

3.4 Durchlassspannung in Abhängigkeit vom Durchlassstrom

Die V-I-Kennlinie zeigt das Diodenverhalten. Die Durchlassspannung steigt logarithmisch mit dem Strom an. Die in der Tabelle angegebenen typischen Werte (2,0V für R6, 3,3V für BH bei 20mA) sind für Schaltungsentwurfsberechnungen am relevantesten.

3.5 Spektralverteilung

Die Spektraldiagramme zeigen die Emissionsprofile. Die R6 rote LED hat einen schmaleren, klar definierten Peak um 632 nm. Die BH blaue LED hat einen breiteren Peak um 468-470 nm. Diese Spektren sind für farbempfindliche Anwendungen wichtig.

3.6 Abstrahldiagramm

Das Polardiagramm bestätigt das nahezu Lambert'sche (Kosinus) Abstrahlverhalten mit einem Abstrahlwinkel von 120 Grad, was auf eine gleichmäßige, weitwinklige Lichtverteilung hinweist.

4. Mechanische und Gehäuseinformationen

4.1 Gehäuseabmessungen

Das SMD-Gehäuse hat die Nennabmessungen 2,0mm (L) x 1,25mm (B) x 0,8mm (H). Die Toleranz für nicht spezifizierte Abmessungen beträgt ±0,1mm. Die Zeichnung zeigt die Kathodenkennzeichnung, das empfohlene Lötflächenlayout (1,4mm x 1,15mm mit 0,7mm Abstand) und die Bauteilkontur. Die Einhaltung des empfohlenen Lötflächenmusters ist für zuverlässiges Löten und mechanische Stabilität unerlässlich.

4.2 Polaritätskennzeichnung

Das Gehäuse verfügt über eine visuelle Markierung (typischerweise eine Kerbe oder ein grüner Punkt auf dem Tape), um die Kathode zu identifizieren. Die korrekte Polarisierungsausrichtung während der Montage ist für die Funktion des Bauteils zwingend erforderlich.

5. Löt- und Montagerichtlinien

5.1 Reflow-Lötprofil

Das Datenblatt spezifiziert ein bleifreies Reflow-Profil mit einer Spitzentemperatur von 260°C für 10 Sekunden. Das Profil sollte Aufheiz-, Halte-, Reflow- und Abkühlzonen umfassen, um thermischen Schock zu minimieren. Das Reflow-Löten sollte nicht öfter als zweimal durchgeführt werden, um übermäßige thermische Belastung des LED-Gehäuses und der Bonddrähte zu vermeiden.

5.2 Handlöten

Wenn Handlöten unvermeidbar ist, muss äußerste Vorsicht walten. Die Lötspitzentemperatur muss unter 350°C liegen, und die Kontaktzeit mit jedem Anschluss darf 3 Sekunden nicht überschreiten. Ein Lötkolben mit geringer Leistung (<25W) wird empfohlen. Zwischen dem Löten der einzelnen Anschlüsse sollte ein Intervall von zwei Sekunden liegen. Das Datenblatt warnt, dass Schäden häufig beim Handlöten auftreten.

5.3 Lagerung und Feuchtigkeitssensitivität

Die LEDs sind in einer feuchtigkeitsdichten Barrieretüte mit Trockenmittel verpackt. Die Tüte darf erst geöffnet werden, wenn die Bauteile verwendet werden sollen. Nach dem Öffnen sollten 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 diese Zeit überschritten oder hat der Trockenmittel-Indikator die Farbe gewechselt, ist vor dem Reflow-Löten eine Trocknung bei 60°C ±5°C für 24 Stunden erforderlich, um \"Popcorning\" (Gehäuserisse durch Dampfdruck) zu verhindern.

5.4 Anwendungshinweise

• Überstromschutz:Ein externer strombegrenzender Widerstand ist zwingend erforderlich. LEDs sind stromgesteuerte Bauteile; eine kleine Änderung der Durchlassspannung kann eine große Stromänderung verursachen und zum sofortigen Ausfall führen.
• Vermeidung von mechanischer Belastung:Während des Erhitzens (Löten) oder durch Verbiegen der Leiterplatte nach der Montage darf keine mechanische Belastung auf das LED-Gehäuse ausgeübt werden.
• Reparatur:Eine Reparatur nach dem Löten wird ausdrücklich nicht empfohlen. Falls unbedingt erforderlich, muss ein Doppelspitzen-Lötkolben verwendet werden, um beide Anschlüsse gleichzeitig zu erhitzen und das Bauteil ohne Verdrehen anzuheben. Die Auswirkung auf die LED-Eigenschaften muss vorab bewertet werden.

6. Verpackungs- und Bestellinformationen

6.1 Tape-and-Reel-Spezifikationen

Die Bauteile werden in einer geprägten Trägerbahn mit folgenden Abmessungen geliefert: Taschenteilung 8mm, Bahnbreite 12mm. Jede Spule enthält 2000 Stück. Die Spulenabmessungen sind: 7 Zoll Durchmesser, 13mm Naben-Durchmesser und 50mm Spulenbreite.

6.2 Etikettenerklärung

Das Verpackungsetikett enthält mehrere Codes: Kundenteilenummer (CPN), Artikelnummer (P/N), Packmenge (QTY), Lichtstärke-Klasse (CAT), Farbort/dominante Wellenlängen-Klasse (HUE), Durchlassspannungs-Klasse (REF) und Losnummer (LOT No). Diese Binning-Information ermöglicht die Auswahl von LEDs mit engeren Leistungsparametern, falls die Anwendung dies erfordert.

7. Anwendungsvorschläge

7.1 Typische Anwendungsszenarien

• Hintergrundbeleuchtung:Ideal für die Hintergrundbeleuchtung von Armaturenbrettern, Schaltern, Tastaturen und Symbolen aufgrund des breiten Abstrahlwinkels und der kompakten Größe.
• Telekommunikationsgeräte:Statusanzeigen und Hintergrundbeleuchtung für Telefone, Faxgeräte und Netzwerkhardware.
• LCD-Flachbild-Hintergrundbeleuchtung:Kann in Arrays zur Kantenbeleuchtung für kleine LCD-Panels verwendet werden.
• Allgemeine Anzeigeanwendungen:Statusleuchten, Stromanzeigen und dekorative Beleuchtung in Unterhaltungselektronik, Haushaltsgeräten und Industrie-Steuerungen.

7.2 Designüberlegungen

• Treiberschaltung:Immer einen Vorwiderstand verwenden. Widerstandswert berechnen mit R = (V_versorgung- V_F) / I_F. Separate Berechnungen für die rote und blaue LED aufgrund ihrer unterschiedlichen V_F.
• Thermisches Management:Sicherstellen, dass die Leiterplatte ausreichende Wärmeableitung bietet, insbesondere wenn die LEDs nahe ihren maximalen Stromwerten oder in hohen Umgebungstemperaturen betrieben werden. Wärmeerzeugende Bauteile sollten nicht in der Nähe platziert werden.
• ESD-Schutz:ESD-Schutz auf den Eingangsleitungen implementieren und während der Handhabung, insbesondere für den empfindlichen blauen (BH)-Chip, eine geerdete Arbeitsumgebung sicherstellen.
• Optisches Design:Die wasserklare Linse bietet einen breiten Abstrahlwinkel. Für gerichteteres Licht können externe Linsen oder Lichtleiter erforderlich sein.

8. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die Hauptunterscheidungsmerkmale der 19-226 in ihrer Klasse sind ihreMehrfarben-Fähigkeit in einem einzigen Gehäuseund ihreumfassende Umweltkonformität(bleifrei, halogenfrei, RoHS, REACH). Die Kombination eines hocheffizienten AlGaInP-Rot-Chips und eines Standard-InGaN-Blau-Chips in einem miniaturisierten SMD-Gehäuse bietet Designflexibilität für zweifarbige Anzeigen, ohne den Platzbedarf auf der Leiterplatte zu erhöhen. Ihre Kompatibilität mit automatischer Bestückung und Standard-Reflow-Prozessen entspricht den Anforderungen der modernen Serienfertigung und bietet eine kosteneffektive Lösung für in Massen produzierte Elektronik.

9. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F1: Kann ich die rote und blaue LED von der gleichen Stromversorgung und mit dem gleichen Widerstand ansteuern?

A: Nicht optimal. Aufgrund des signifikanten Unterschieds in der typischen Durchlassspannung (2,0V vs. 3,3V) würde ein gemeinsamer Widerstand zu sehr unterschiedlichen Strömen durch jede LED führen, wodurch eine zu schwach und die andere potenziell überlastet leuchten würde. Separate strombegrenzende Schaltungen werden empfohlen.

F2: Warum ist die ESD-Festigkeit der blauen LED so viel niedriger als die der roten?

A: Die BH blaue LED verwendet einen InGaN-Halbleiterwerkstoff, der im Allgemeinen einen empfindlicheren pn-Übergang und dünnere aktive Schichten im Vergleich zum AlGaInP-Material der R6 roten LED aufweist, was sie anfälliger für Schäden durch elektrostatische Entladung macht.

F3: Was passiert, wenn ich die 7-tägige \"Floor Life\" nach dem Öffnen der Feuchtigkeitssperrbeutel überschreite?

A: Das LED-Gehäuse kann Feuchtigkeit aus der Luft aufnehmen. Bei anschließendem Reflow-Löten kann diese Feuchtigkeit schnell zu Dampf werden und innere Delamination oder Risse (\"Popcorning\") verursachen. Um dies zu verhindern, ist vor dem Löten eine 24-stündige Trocknung bei 60°C erforderlich, um die Feuchtigkeit auszutreiben.

F4: Wie interpretiere ich die Lichtstärken-\"Klasse\" (CAT) auf dem Etikett?

A: Die Klasse gibt an, in welchen vordefinierten Helligkeits-Bin die LED fällt. Dies ermöglicht es Herstellern, LEDs mit einer garantierten Mindesthelligkeit für eine konsistente Produktqualität auszuwählen, obwohl die spezifischen Binning-Grenzen in diesem öffentlichen Datenblatt nicht angegeben sind.

10. Praktisches Anwendungsbeispiel

Szenario: Entwurf einer zweifarbigen Statusanzeige für einen Consumer-Router.

Das Gerät benötigt eine einzelne LED, um den Netzbetrieb (dauerhaft blau) und Netzwerkaktivität (blinkend rot) anzuzeigen. Die 19-226 ist eine ideale Wahl. Das Design würde zwei separate Treiberschaltungen (z.B. Mikrocontroller-GPIO-Pins) umfassen, jeweils mit ihrem eigenen Vorwiderstand, berechnet für 20mA Treiberstrom. Für eine 5V-Versorgung: R_blau= (5V - 3,3V) / 0,020A = 85 Ohm (82Ω oder 100Ω Standardwert verwenden). R_rot= (5V - 2,0V) / 0,020A = 150 Ohm (150Ω verwenden). Die kompakte Größe ermöglicht die Platzierung neben dem RJ45-Port. Der breite 120-Grad-Abstrahlwinkel stellt sicher, dass der Status aus verschiedenen Blickwinkeln sichtbar ist. Aufgrund des empfindlichen blauen Chips würden während der Montage strenge ESD-Handhabungsverfahren eingehalten.

11. Einführung in das Funktionsprinzip

Leuchtdioden (LEDs) sind Halbleiterbauelemente, die Licht durch Elektrolumineszenz emittieren. Wenn eine Durchlassspannung an den pn-Übergang angelegt wird, rekombinieren Elektronen aus dem n-dotierten Bereich mit Löchern aus dem p-dotierten Bereich in der aktiven Schicht. Dieser Rekombinationsprozess setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts wird durch die Bandlückenenergie des verwendeten Halbleitermaterials bestimmt. Der R6-Chip verwendet eine Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid (AlGaInP)-Struktur, die effizient rotes und bernsteinfarbenes Licht erzeugt. Der BH-Chip verwendet Indium-Gallium-Nitrid (InGaN), das üblicherweise für blaue, grüne und weiße LEDs verwendet wird. Das wasserklare Epoxidharzgehäuse dient zum Schutz des Halbleiterchips, bietet mechanische Unterstützung für die Bonddrähte und fungiert als Primärlinse zur Formung des Lichtaustritts.

12. Technologietrends und Kontext

Die 19-226 repräsentiert ein ausgereiftes Produkt auf dem SMD-LED-Markt. Aktuelle Branchentrends konzentrieren sich auf mehrere Schlüsselbereiche, die über die Spezifikationen dieses Bauteils hinausgehen:Erhöhter Wirkungsgrad (lm/W):Neuere Chip-Designs und Materialien treiben die Lichtausbeute weiter nach oben.Höherer Farbwiedergabeindex (CRI):Insbesondere für weiße LEDs und Beleuchtungsanwendungen.Miniaturisierung:Noch kleinere Gehäusegrößen (z.B. 01005, Micro-LEDs) für ultrahochauflösende Displays.Integrierte Treiber:LEDs mit eingebauten Konstantstromtreibern oder Steuerschaltungen (Smart LEDs).Verbesserte thermische Leistung:Gehäuse, die für eine bessere Wärmeableitung ausgelegt sind, ermöglichen höhere Treiberströme und eine längere Lebensdauer.Erweiterte Wellenlängenbereiche:Entwicklung effizienterer tief-UV- und Infrarot-LEDs für Sensor- und Sterilisationsanwendungen. Während die 19-226 möglicherweise nicht die neuesten Spitzentechnologien in puncto Effizienz integriert, stellt ihre Kombination aus zuverlässiger Leistung, zweifarbiger Ausgabe, robustem Gehäuse und vollständiger Konformität mit globalen Umweltstandards ihre fortgesetzte Relevanz in einer Vielzahl von kostensensitiven, serienmäßigen elektronischen Anzeige- und Hintergrundbeleuchtungsanwendungen sicher.