SMD LED 19-217/T7D-CT2V1N/3T Datenblatt - Gehäuse 2.0x1.25x0.8mm - Spannung 2.7-3.7V - Leistung 110mW - Reines Weiß - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Der 19-217/T7D-CT2V1N/3T ist eine kompakte, oberflächenmontierbare LED für moderne elektronische Anwendungen, die zuverlässige Anzeige- oder Hintergrundbeleuchtungsfunktionen erfordern. Diese einfarbige, reine weiße LED nutzt einen InGaN-Chip, der in ein gelbes Diffusorharz eingekapselt ist. Ihr Hauptvorteil liegt im deutlich reduzierten Platzbedarf im Vergleich zu herkömmlichen Bauteilen mit Anschlussdrähten, was eine höhere Packungsdichte auf Leiterplatten, geringere Lageranforderungen ermöglicht und letztlich zur Miniaturisierung von Endgeräten beiträgt. Die leichte Bauweise macht sie zudem ideal für tragbare und platzbeschränkte Anwendungen.

1.1 Kernmerkmale und Konformität

Das Bauteil wird auf 8-mm-Bändern auf 7-Zoll-Rollen geliefert, was die Kompatibilität mit Standard-Bestückungsautomaten gewährleistet. Es ist für den Einsatz mit Infrarot- und Dampfphasen-Reflow-Lötverfahren ausgelegt. Das Produkt erfüllt mehrere kritische Umwelt- und Sicherheitsstandards: Es ist bleifrei, entspricht der EU-RoHS-Richtlinie, erfüllt die EU-REACH-Anforderungen und ist als halogenfrei klassifiziert, wobei der Brom- (Br) und Chlorgehalt (Cl) jeweils unter 900 ppm und deren Summe unter 1500 ppm liegt. Dies macht es für Märkte mit strengen Umweltvorschriften geeignet.

1.2 Zielanwendungen

Die LED ist vielseitig und findet in mehreren Bereichen Anwendung. Typische Anwendungen sind die Hintergrundbeleuchtung von Automobilarmaturenbrettern und Schaltern, Anzeige- und Hintergrundbeleuchtungsfunktionen in Telekommunikationsgeräten wie Telefonen und Faxgeräten, flache Hintergrundbeleuchtung für LCDs, Schalter und Symbole sowie allgemeine Anzeigezwecke, bei denen eine kleine, helle weiße Lichtquelle benötigt wird.

2. Technische Parameter: Detaillierte objektive Interpretation

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte Aufschlüsselung der elektrischen, optischen und thermischen Grenzwerte und Eigenschaften der LED, die für einen zuverlässigen Schaltungsentwurf und die Systemintegration grundlegend sind.

2.1 Absolute Maximalwerte

Die absoluten Maximalwerte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Diese Werte sind nicht für den Dauerbetrieb vorgesehen. Die wichtigsten Werte sind: eine maximale Sperrspannung (VR) von 5V, ein Dauer-Durchlassstrom (IF) von 30mA und ein Spitzen-Durchlassstrom (IFP) von 40mA, der nur unter gepulsten Bedingungen zulässig ist (Tastverhältnis 1/10 bei 1kHz). Die maximale Verlustleistung (Pd) beträgt 110mW. Das Bauteil hält einer elektrostatischen Entladung (ESD) von 150V gemäß Human Body Model (HBM) stand. Der Betriebstemperaturbereich (Topr) liegt zwischen -40°C und +85°C, und die Lagertemperatur (Tstg) reicht von -40°C bis +90°C. Löttemperaturgrenzen sind für zwei Verfahren spezifiziert: Reflow-Löten bei 260°C für 10 Sekunden und Handlöten bei 350°C für maximal 3 Sekunden.

2.2 Elektro-optische Kenngrößen

Die elektro-optischen Kenngrößen werden unter Standardtestbedingungen von Ta=25°C und einem IF von 20mA gemessen. Die Lichtstärke (Iv) hat einen typischen Bereich von 360,0 mcd bis 900,0 mcd mit einer Toleranz von ±11%. Der Betrachtungswinkel (2θ1/2) beträgt 130 Grad und bietet einen breiten Lichtkegel. Die Durchlassspannung (VF) liegt zwischen 2,70V und 3,70V. Der Sperrstrom (IR) ist mit maximal 50 µA spezifiziert, wenn eine Sperrspannung (VR) von 5V angelegt wird. Es ist entscheidend zu beachten, dass das Bauteil nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt ist; die VR-Angabe dient nur zu IR-Testzwecken.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um die Konsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs nach Leistungsklassen sortiert. Dieses System ermöglicht es Konstrukteuren, Bauteile auszuwählen, die bestimmte Mindestleistungskriterien für ihre Anwendung erfüllen.

3.1 Binning der Lichtstärke

Die Lichtausbeute wird anhand der bei IF=20mA gemessenen Minimal- und Maximalwerte in vier Bincodes (T2, U1, U2, V1) kategorisiert. Beispielsweise umfasst der Bincode T2 Intensitäten von 360,0 mcd bis 450,0 mcd, während der Bincode V1 den höchsten Bereich von 715,0 mcd bis 900,0 mcd abdeckt. Konstrukteure müssen die ±11% Toleranz innerhalb jedes Bins berücksichtigen.

3.2 Binning der Durchlassspannung

Die Durchlassspannung wird in fünf Codes (10, 11, 12, 13, 14) eingeteilt, die jeweils einen Bereich von 0,2V repräsentieren. Code 10 umfasst 2,70V bis 2,90V und Code 14 umfasst 3,50V bis 3,70V. Es gilt eine Toleranz von ±0,1V. Die Auswahl von LEDs aus einem bestimmten Spannungs-Bin kann helfen, konsistentere Strombegrenzungsschaltungen zu entwerfen, insbesondere in parallelen LED-Arrays.

3.3 Binning der Farbortkoordinaten

Die Farbkonstanz des reinen weißen Lichts wird durch das Binning der Farbortkoordinaten im CIE-1931-Diagramm gesteuert. Das Datenblatt definiert vier Bincodes (1, 2, 3, 4), die jeweils einen viereckigen Bereich auf der (x, y)-Koordinatenebene darstellen. Beispielsweise wird Bin 1 durch die Punkte (0,274, 0,226), (0,274, 0,258), (0,294, 0,286) und (0,294, 0,254) begrenzt. Die Toleranz für diese Koordinaten beträgt ±0,01. Dies stellt sicher, dass das emittierte weiße Licht in einem vorhersehbaren und engen Farbbereich liegt.

4. Analyse der Kennlinien

Während das PDF auf bestimmten Seiten typische elektro-optische Kennlinien und ein CIE-Farbtafeldiagramm referenziert, sind die genauen grafischen Daten (z.B. IV-Kurven, relative Intensität vs. Strom, Intensität vs. Temperatur) im Textinhalt nicht enthalten. In einem vollständigen Datenblatt sind diese Kurven entscheidend, um das Verhalten des Bauteils unter nicht standardmäßigen Bedingungen zu verstehen. Konstrukteure verwenden solche Kurven typischerweise, um die Leistung bei verschiedenen Treiberströmen oder Umgebungstemperaturen zu extrapolieren, die spektrale Leistungsverteilung zu verstehen und den Farbpunkt im Farbtafeldiagramm relativ zu den definierten Bins und dem Planck'schen Ort zu visualisieren.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED hat ein kompaktes SMD-Gehäuse (Surface Mount Device). Die Maßzeichnung zeigt wichtige Maße einschließlich Länge, Breite und Höhe, mit einer Standardtoleranz von ±0,1 mm, sofern nicht anders angegeben. Die spezifischen Abmessungen definieren den auf der Leiterplatte benötigten Platzbedarf und den erforderlichen Freiraum über der Platine.

5.2 Polaritätskennzeichnung und Lötflächen-Design

Das Gehäuse enthält Markierungen oder strukturelle Merkmale (wie eine abgeschrägte Ecke oder einen Punkt), um die Kathode (negativer Anschluss) anzuzeigen, was für die korrekte Ausrichtung während der Montage wesentlich ist. Das empfohlene Lötflächenlayout (Pad-Layout) auf der Leiterplatte wird typischerweise bereitgestellt, um ein ordnungsgemäßes Löten und mechanische Stabilität zu gewährleisten.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Eine ordnungsgemäße Handhabung und Lötung ist entscheidend, um die LED-Leistung und Zuverlässigkeit aufrechtzuerhalten.

6.1 Parameter für Reflow-Löten

Das Bauteil ist für bleifreies Reflow-Löten mit einer Spitzentemperatur von 260°C für 10 Sekunden ausgelegt. Ein empfohlenes Temperaturprofil sollte eingehalten werden, um das Bauteil allmählich zu erhitzen und abzukühlen und thermischen Schock zu minimieren. Reflow-Löten sollte nicht mehr als zweimal am selben Bauteil durchgeführt werden.

6.2 Lagerung und Feuchtigkeitsempfindlichkeit

Die LEDs sind in feuchtigkeitsbeständigen Barrieretüten mit Trockenmittel verpackt. Die Tüte darf erst geöffnet werden, wenn die Bauteile einsatzbereit sind. Nach dem Öffnen sollten unbenutzte LEDs bei ≤30°C und ≤60% relativer Luftfeuchtigkeit (RH) gelagert und innerhalb von 168 Stunden (7 Tagen) verwendet werden. Wird dieses Zeitfenster überschritten oder zeigt der Trockenmittelindikator Sättigung an, ist vor der Verwendung eine Trocknung bei 60 ±5°C für 24 Stunden erforderlich, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und "Popcorning" während des Reflow-Lötens zu verhindern.

6.3 Vorsichtsmaßnahmen beim Handlöten und Reparieren

Falls Handlöten notwendig ist, muss die Lötspitzentemperatur unter 350°C liegen, und die Kontaktzeit pro Anschluss sollte 3 Sekunden nicht überschreiten. Ein Lötkolben mit geringer Leistung (≤25W) wird empfohlen. Zwischen dem Löten jedes Anschlusses sollte eine Abkühlpause von mindestens 2 Sekunden eingehalten werden. Eine Reparatur nach dem ersten Löten wird dringend abgeraten. Falls unvermeidbar, sollte ein spezieller Doppelspitzen-Lötkolben verwendet werden, um beide Anschlüsse gleichzeitig zu erhitzen und mechanische Belastung des LED-Chips zu verhindern. Das Potenzial für eine Verschlechterung der Eigenschaften durch die Reparatur muss vorab bewertet werden.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Spezifikationen für Rolle und Band

Die Bauteile werden auf 7-Zoll-Rollen mit 8 mm breitem Trägerband geliefert. Jede Rolle enthält 3000 Stück. Detaillierte Rollenabmessungen und Trägerband-Taschenabmessungen werden bereitgestellt, um die Kompatibilität mit den Zuführungen von automatischen Bestückungsgeräten sicherzustellen.

7.2 Etikettenerklärung

Das Verpackungsetikett enthält mehrere Codes: CPN (Kunden-Produktnummer), P/N (Produktnummer), QTY (Packungsmenge), CAT (Lichtstärkenklasse/Bin), HUE (Farbortkoordinaten & dominante Wellenlängenklasse), REF (Durchlassspannungs-Klasse/Bin) und LOT No (Losnummer für Rückverfolgbarkeit).

8. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen

8.1 Strombegrenzung und Schutz

LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Ein externer Vorwiderstand ist zwingend in Reihe mit der LED erforderlich, um thermisches Durchgehen und Durchbrennen zu verhindern. Selbst eine kleine Erhöhung der Durchlassspannung kann einen großen, möglicherweise zerstörerischen Stromanstieg verursachen. Der Widerstandswert sollte basierend auf der Versorgungsspannung, der Durchlassspannung der LED (unter Verwendung des Maximalwerts aus dem Bin oder Datenblatt zur Sicherheit) und dem gewünschten Durchlassstrom (nicht mehr als 30mA Dauerstrom) berechnet werden.

8.2 Wärmemanagement

Obwohl die Verlustleistung gering ist (max. 110mW), ist ein effektives Wärmemanagement auf der Leiterplatte wichtig, um langfristige Zuverlässigkeit und stabile Lichtausbeute zu gewährleisten, insbesondere bei Betrieb bei hohen Umgebungstemperaturen oder hohen Treiberströmen. Eine ausreichende Kupferfläche um die LED-Lötflächen herum hilft, Wärme abzuführen.

8.3 ESD-Schutz

Mit einer ESD-Festigkeit von 150V (HBM) hat das Bauteil eine moderate Empfindlichkeit. Während der Handhabung, Montage und Prüfung sollten Standard-ESD-Vorsichtsmaßnahmen beachtet werden. Dazu gehören geerdete Arbeitsplätze, Handgelenkbänder und leitfähige Behälter.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die Hauptunterscheidungsmerkmale der 19-217-LED sind ihre Kombination aus sehr kleinem Bauformat, breitem 130-Grad-Betrachtungswinkel und der Einhaltung moderner Umweltstandards (RoHS, REACH, halogenfrei). Im Vergleich zu größeren Durchsteck-LEDs ermöglicht sie erhebliche Platzersparnis. Die definierte Binning-Struktur für Intensität, Spannung und Farbe bietet Konstrukteuren vorhersehbare Leistung, was ein entscheidender Vorteil in Anwendungen ist, die visuelle Konsistenz erfordern, wie z.B. Hintergrundbeleuchtungs-Arrays oder Statusanzeigen.

10. Häufig gestellte Fragen basierend auf technischen Parametern

10.1 Welchen Widerstandswert sollte ich bei einer 5V-Versorgung verwenden?

Unter Verwendung des Ohmschen Gesetzes (R = (Vsupply - Vf) / If) und unter Annahme eines Worst-Case-Vf von 3,7V (aus Bin 14) und einem Ziel-If von 20mA lautet die Berechnung R = (5V - 3,7V) / 0,020A = 65 Ohm. Der nächstgelegene Standardwert (z.B. 68 Ohm) sollte gewählt werden, und die Belastbarkeit des Widerstands (P = I^2 * R) sollte überprüft werden.

10.2 Kann ich diese LED ohne Vorwiderstand betreiben, wenn ich eine Konstantspannungsquelle gleich Vf verwende?

Nein. Dies wird dringend abgeraten. Die Durchlassspannung hat einen Bereich und variiert mit der Temperatur. Eine auf einen nominalen Vf-Wert eingestellte Konstantspannungsquelle regelt den Strom nicht. Geringe Abweichungen könnten zu übermäßigem Strom führen, der den absoluten Maximalwert überschreitet und sofortiges oder allmähliches Versagen verursacht.

10.3 Warum ist die Lagerzeit nach dem Öffnen der Tüte auf 7 Tage begrenzt?

Die Kunststoffverpackung von SMD-Bauteilen kann Feuchtigkeit aus der Luft aufnehmen. Während des Hochtemperatur-Reflow-Lötprozesses kann diese eingeschlossene Feuchtigkeit schnell verdampfen und einen Innendruck erzeugen, der das Gehäuse sprengen oder innere Schichten delaminieren kann – ein Phänomen, das als "Popcorning" bekannt ist. Die 7-Tage-Grenze ist die berechnete sichere Expositionszeit für diesen Grad der Feuchtigkeitsempfindlichkeit.

11. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Betrachten Sie den Entwurf eines Bedienfelds mit mehreren weißen Anzeige-LEDs. Um eine gleichmäßige Helligkeit zu gewährleisten, spezifizieren Sie LEDs aus demselben Lichtstärke-Bin (z.B. alle aus U1: 450-565 mcd). Um die Strombegrenzungsschaltung für eine gemeinsame Versorgungsspannung zu vereinfachen, spezifizieren Sie LEDs aus demselben oder einem engen Durchlassspannungs-Bin. Der breite 130-Grad-Betrachtungswinkel stellt sicher, dass die Anzeigen aus verschiedenen Winkeln sichtbar sind, ohne sekundäre Optik zu benötigen. Die kleine Bauform ermöglicht es, sie nahe an Schaltern oder Beschriftungen zu platzieren. Die Halogenfreiheit und RoHS-Konformität ist für den Verkauf des Endprodukts auf globalen Märkten wesentlich.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Diese LED ist ein Halbleiter-Photonikbauteil. Ihr Kern ist ein Chip aus Indium-Gallium-Nitrid (InGaN)-Materialien. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Schwellenspannung der Diode überschreitet, rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich des Halbleiters und setzen Energie in Form von Photonen – Licht – frei. Die spezifische Zusammensetzung der InGaN-Schichten bestimmt die Wellenlänge des emittierten Lichts. In diesem Fall wird das emittierte blaue Licht des Chips teilweise durch den im umgebenden Diffusorharz enthaltenen gelben Leuchtstoff in längere Wellenlängen umgewandelt, was zur Wahrnehmung von "reinem weißen" Licht führt. Das Diffusorharz hilft auch, das Licht zu streuen und so den breiten Betrachtungswinkel zu erzeugen.

13. Technologietrends

Der allgemeine Trend in der LED-Technologie geht weiterhin in Richtung höherer Effizienz (mehr Lumen pro Watt), verbesserter Farbwiedergabe und stärkerer Miniaturisierung. Bei SMD-Anzeige-LEDs liegt der Fokus darauf, höhere Helligkeit in kleineren Gehäusen zu erreichen, die Farbpalette zu erweitern und die Zuverlässigkeit und thermische Leistung weiter zu verbessern. Die Integration von Treiberschaltungen oder Schutzfunktionen innerhalb des LED-Gehäuses ist ebenfalls ein Entwicklungsbereich. Die Umweltkonformität, wie sie bei der Einhaltung halogenfreier Standards durch dieses Bauteil zu sehen ist, bleibt ein kritischer Treiber bei der Bauteilauswahl in der gesamten Elektronikindustrie.