SMD LED 19-22/R6 BHC-B01/2T Datenblatt - Gehäuse 2.0x1.25x0.8mm - Spannung 1.7-3.25V - Leistung 40-60mW - Rot/Blau - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die 19-22-Serie stellt eine kompakte, oberflächenmontierbare LED-Lösung dar, die für hochdichte Leiterplattenanwendungen konzipiert ist. Dieses Mehrfarben-Bauteil wird in zwei primären Chipmaterialvarianten angeboten: die R6-Variante mit AlGaInP für brillante Rot-Emission und die BH-Variante mit InGaN für Blau-Emission. Das Harzgehäuse ist bei beiden Typen wasserklar. Sein deutlich reduzierter Platzbedarf im Vergleich zu Bauteilen mit Anschlussrahmen ermöglicht kleinere Leiterplattenlayouts, höhere Packungsdichte und trägt letztlich zur Miniaturisierung von Endgeräten bei. Die leichte Bauweise macht es zudem ideal für tragbare und Miniaturanwendungen.

Zu den hervorgehobenen Hauptvorteilen zählen die Kompatibilität mit automatischen Bestückungsgeräten und Standard-Infrarot- oder Dampfphasen-Reflow-Lötprozessen. Das Produkt entspricht den wichtigsten Industriestandards: bleifrei, RoHS-konform, EU REACH-konform und halogenfrei (mit Brom <900 ppm, Chlor <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

2. Technische Parameter im Detail

2.1 Absolute Maximalwerte

Alle Werte gelten bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C. Das Überschreiten dieser Grenzwerte kann zu dauerhaften Schäden führen.

• Sperrspannung (VR):5 V (für alle Varianten).
• Durchlassstrom (IF):R6: 25 mA; BH: 10 mA.
• Spitzendurchlassstrom (IFP):Tastverhältnis 1/10 @ 1kHz. R6: 50 mA; BH: 40 mA.
• Verlustleistung (Pd):R6: 60 mW; BH: 40 mW. Dieser Parameter ist für das thermische Management entscheidend.
• Elektrostatische Entladung (ESD) Human Body Model (HBM):R6: 2000 V; BH: 150 V. Die BH (InGaN)-Variante ist deutlich empfindlicher gegenüber ESD und erfordert strenge Handhabungsvorsichtsmaßnahmen.
• Betriebstemperatur (Topr):-40°C bis +85°C.
• Lagertemperatur (Tstg):-40°C bis +90°C.
• Löttemperatur (Tsol):Reflow: Max. 260°C für 10 Sekunden. Handlötung: Max. 350°C für 3 Sekunden pro Anschluss.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Typische Werte werden bei Ta=25°C und IF=5mA gemessen, sofern nicht anders angegeben. Toleranzen gelten: Lichtstärke ±11%, dominante Wellenlänge ±1nm, Durchlassspannung ±0,1V.

• Lichtstärke (Iv):Mindestens 14,5 mcd, typisch 20,0 mcd für beide Varianten R6 und BH.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):Typisch 130 Grad, was auf ein breites Abstrahlverhalten hinweist.
• Spitzenwellenlänge (λp):R6: 632 nm (typisch); BH: 468 nm (typisch).
• Dominante Wellenlänge (λd):R6: 617,5 bis 629,5 nm; BH: 467,5 bis 472,5 nm. Dies ist der Parameter, der für die Farbklassierung verwendet wird.
• Spektrale Bandbreite (Δλ):R6: 20 nm (typisch); BH: 25 nm (typisch).
• Durchlassspannung (VF):R6: 1,70 bis 2,25 V; BH: 2,65 bis 3,25 V. Die höhere Spannung für die blaue LED ist charakteristisch für die InGaN-Technologie.
• Sperrstrom (IR):Gemessen bei VR=5V. R6: Max. 10 µA; BH: Max. 50 µA.

3. Erklärung des Binning-Systems

Die LEDs werden basierend auf der dominanten Wellenlänge in Bins sortiert, um Farbkonsistenz innerhalb einer Produktionscharge sicherzustellen.

3.1 R6 (Rot) Binning

• Bin E4:617,5 nm ≤ λd < 621,5 nm
• Bin E5:621,5 nm ≤ λd < 625,5 nm
• Bin E6:625,5 nm ≤ λd < 629,5 nm

3.2 BH (Blau) Binning

• Bin A10:467,5 nm ≤ λd < 470,0 nm
• Bin A11:470,0 nm ≤ λd < 472,5 nm

Die Lichtstärke ist ebenfalls eingestuft (CAT-Code), und die Durchlassspannung ist eingestuft (REF-Code), was ein Mehrparameter-Auswahlsystem für präzises Design-Matching bietet.

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt enthält typische Kennlinien für die R6-Variante, die Einblicke in das Verhalten unter verschiedenen Bedingungen geben.

4.1 Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom

Die Kurve zeigt einen sublinearen Zusammenhang. Die Intensität steigt mit dem Strom, beginnt aber bei höheren Strömen zu sättigen. Dies unterstreicht die Bedeutung, innerhalb des spezifizierten IF-Bereichs zu arbeiten, um Effizienz und Lebensdauer zu erhalten.

4.2 Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur

Die Lichtleistung nimmt mit steigender Umgebungstemperatur ab. Diese thermische Derating ist ein kritischer Faktor für Designs, die in erhöhten Temperaturumgebungen oder mit begrenzter Wärmeableitung arbeiten.

4.3 Durchlassspannung vs. Durchlassstrom

Diese I-V-Kennlinie zeigt die für Dioden typische exponentielle Beziehung. Die Durchlassspannung hat einen negativen Temperaturkoeffizienten.

4.4 Spektrale Verteilung

Das Spektrum der R6-LED zeigt einen dominanten Peak bei etwa 632 nm (typisch) mit einer definierten Bandbreite, was ihre monochromatische Rot-Reinheit bestätigt.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Das 19-22 SMD-Gehäuse hat die Nennabmessungen 2,0mm (Länge) x 1,25mm (Breite) x 0,8mm (Höhe). Die Zeichnung gibt Toleranzen von ±0,1mm an, sofern nicht anders vermerkt. Sie enthält Details für die Linse, die Kathodenkennzeichnung und Empfehlungen für das Lötpad-Layout, um korrektes Löten und Ausrichtung zu gewährleisten.

5.2 Polaritätskennzeichnung

Das Gehäuse weist auf der Kathodenseite eine visuelle Markierung (typischerweise eine Kerbe oder eine grüne Markierung) auf. Während der Bestückung muss die korrekte Polarität beachtet werden, um den ordnungsgemäßen Schaltungsbetrieb sicherzustellen.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Ein bleifreies Reflow-Profil ist spezifiziert:

• Vorwärmen: 150-200°C für 60-120 Sekunden.
• Zeit über Liquidus (217°C): 60-150 Sekunden.
• Spitzentemperatur: Maximal 260°C, maximal 10 Sekunden gehalten.
• Aufheizrate: Maximal 6°C/Sek. bis 255°C; maximal 3°C/Sek. über 255°C.

Reflow sollte nicht mehr als zweimal durchgeführt werden.

6.2 Handlötung

Falls Handlötung erforderlich ist, muss die Lötspitzentemperatur unter 350°C liegen und pro Anschluss nicht länger als 3 Sekunden angewendet werden. Verwenden Sie einen Lötkolben mit einer Leistung von 25W oder weniger. Lassen Sie zwischen dem Löten jedes Anschlusses mindestens 2 Sekunden Abstand, um thermischen Schock zu vermeiden.

6.3 Lagerung und Feuchtigkeitssensitivität

Die Bauteile sind in feuchtigkeitsbeständigen Barrieretüten mit Trockenmittel verpackt.

• Öffnen Sie die Tüte erst bei Gebrauchsbereitschaft.
• Nach dem Öffnen müssen 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 die Floor Life überschritten oder zeigt das Trockenmittel Feuchtigkeitseintritt an, ist vor dem Reflow ein Ausheizen bei 60±5°C für 24 Stunden erforderlich.

6.4 Kritische Vorsichtsmaßnahmen

• Strombegrenzung:Ein externer Vorwiderstand ist zwingend erforderlich. LEDs sind stromgesteuerte Bauteile; eine kleine Spannungsänderung kann einen großen Stromstoß verursachen, der zum sofortigen Ausfall führt.
• Vermeidung von Belastung:Vermeiden Sie mechanische Belastung des Gehäuses während des Erhitzens (Löten) und verziehen Sie die Leiterplatte nach der Montage nicht.
• Reparatur:Eine Reparatur nach dem Löten wird nicht empfohlen. Falls unvermeidbar, muss ein spezieller Doppelspitzen-Lötkolben verwendet werden, um beide Anschlüsse gleichzeitig zu erhitzen, und die Auswirkung auf die LED-Eigenschaften muss vorab überprüft werden.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Tape-and-Reel-Spezifikationen

Die LEDs werden auf 8mm breiter Trägerfolie auf 7-Zoll-Durchmesser-Spulen geliefert. Jede Spule enthält 2000 Stück. Detaillierte Abmessungen für die Taschen der Trägerfolie und die Spule sind angegeben, um die Kompatibilität mit automatischen Pick-and-Place-Maschinen sicherzustellen.

7.2 Etikettenerklärung

Das Spulenetikett enthält mehrere wichtige Codes:

• CPN: Kundenspezifische Artikelnummer.
• P/N: Hersteller-Artikelnummer (z.B. 19-22/R6 BHC-B01/2T).
• QTY: Packungsmenge.
• CAT: Lichtstärke-Einstufung.
• HUE: Farbortkoordinaten & Dominante Wellenlänge-Einstufung (Bin-Code).
• REF: Durchlassspannung-Einstufung.
• LOT No: Rückverfolgbare Losnummer.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

• Hintergrundbeleuchtung:Armaturenbrett-Anzeigen, Schalterbeleuchtung, Tastatur-Hintergrundbeleuchtung.
• Telekommunikationsgeräte:Statusanzeigen und Hintergrundbeleuchtung in Telefonen, Faxgeräten.
• LCD-Displays:Kanten- oder Direkthintergrundbeleuchtung für kleine monochrome oder farbige LCDs.
• Allgemeine Anzeige:Netzstatus, Modus-Anzeigen, dekorative Beleuchtung in kompakten Unterhaltungselektronikgeräten.

8.2 Designüberlegungen

• Schaltungsdesign:Schalten Sie stets einen strombegrenzenden Widerstand in Reihe mit der LED. Berechnen Sie den Widerstandswert basierend auf der Versorgungsspannung (Vs), der Durchlassspannung der LED (VF) beim gewünschten Strom (IF) und dem erforderlichen Strom: R = (Vs - VF) / IF. Verwenden Sie für ein konservatives Design den maximalen VF-Wert aus dem Datenblatt.
• Thermisches Management:Stellen Sie sicher, dass das Leiterplattenlayout eine Wärmeableitung ermöglicht, insbesondere bei Betrieb nahe dem Maximalstrom oder in hohen Umgebungstemperaturen. Platzieren Sie LEDs nicht in der Nähe anderer wärmeerzeugender Bauteile.
• ESD-Schutz:Implementieren Sie ESD-Schutzmaßnahmen auf den Montagelinien, insbesondere für die empfindliche BH (blaue) Variante. Verwenden Sie geerdete Arbeitsplätze und Handgelenkbänder.
• Optisches Design:Der breite 130-Grad-Abstrahlwinkel bietet gute Sichtbarkeit außerhalb der Achse. Für fokussiertes Licht können externe Linsen oder Lichtleiter erforderlich sein.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die 19-22-Serie bietet in bestimmten Kontexten deutliche Vorteile. Im Vergleich zu größeren Durchsteck-LEDs liegt ihr Hauptvorteil in der Platzersparnis und Eignung für die automatisierte Montage. Innerhalb der SMD-LED-Landschaft ist ihr 2,0x1,25mm-Fußabdruck eine gängige Größe, die einen Kompromiss zwischen Lichtausbeute und Miniaturisierung bietet. Der Hauptunterscheidungsfaktor für dieses spezifische Bauteil ist die Verfügbarkeit von zwei verschiedenen Halbleitertechnologien (AlGaInP für Rot, InGaN für Blau) im selben mechanischen Gehäuse, was die Beschaffung und das Design für Mehrfarbenanwendungen vereinfacht. Das detaillierte Binning-System für Wellenlänge und Intensität ermöglicht eine hohe Farbkonsistenz in Produktionsläufen, was für Anwendungen wie Mehrsegmentanzeigen oder Hintergrundbeleuchtungsarrays, bei denen Farbabgleich wichtig ist, entscheidend ist.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

10.1 Warum ist der maximale Durchlassstrom für die rote (R6) und blaue (BH) LED unterschiedlich?

Der Unterschied resultiert aus den zugrundeliegenden Halbleitermaterialien (AlGaInP vs. InGaN) und ihren jeweiligen internen Quantenwirkungsgraden und thermischen Eigenschaften. Der AlGaInP-Chip in der R6-LED kann unter denselben thermischen Gehäusebeschränkungen typischerweise höhere Stromdichten verkraften, daher der höhere Nennstrom (25mA vs. 10mA).

10.2 Warum ist die ESD-Festigkeit für die blaue (BH) LED so viel niedriger als für die rote (R6)?

Auf InGaN basierende blaue LEDs sind aufgrund der Materialeigenschaften und der dünneren aktiven Schichten im Chipaufbau inhärent anfälliger für Schäden durch elektrostatische Entladung. Die 150V HBM-Einstufung klassifiziert sie als sehr empfindlich und erfordert ESD-Handhabungsverfahren der Klasse 0.

10.3 Kann ich diese LED ohne einen strombegrenzenden Widerstand betreiben, wenn meine Stromversorgung genau auf die Durchlassspannung der LED geregelt ist?

Nein, dies wird dringend abgeraten und wird wahrscheinlich zum Ausfall führen.Die Durchlassspannung (VF) hat eine Toleranz (±0,1V) und einen negativen Temperaturkoeffizienten (sie sinkt, wenn sich der Übergang erwärmt). Selbst eine kleine Überspannung oder ein Abfall von VF aufgrund von Erwärmung kann einen sich selbst verstärkenden Stromanstieg verursachen, der den absoluten Maximalwert überschreitet und die LED zerstört. Ein Vorwiderstand ist für einen stabilen Betrieb unabdingbar.

10.4 Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

Spitzenwellenlänge (λp)ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsverteilung maximal ist.Dominante Wellenlänge (λd)ist die einzelne Wellenlänge monochromatischen Lichts, die der wahrgenommenen Farbe der LED entspricht. Bei LEDs mit symmetrischem Spektrum liegen sie oft nahe beieinander. Für die Farbspezifikation und Binning ist die dominante Wellenlänge der standardmäßig verwendete Maßstab.

11. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Szenario: Entwurf einer kompakten Statusanzeigetafel mit roten und blauen LEDs.

1. Auswahl:Wählen Sie 19-22/R6 für Rot und 19-22/BH für Blau, um identischen Platzbedarf und Lötprofil beizubehalten.
2. Schaltungsberechnung:Für eine 5V-Versorgung (Vs).
   • Rot (R6, verwende max. VF=2,25V, Ziel IF=15mA): R = (5 - 2,25) / 0,015 ≈ 183 Ω. Verwenden Sie einen Standard-180-Ω- oder 200-Ω-Widerstand.
   • Blau (BH, verwende max. VF=3,25V, Ziel IF=8mA): R = (5 - 3,25) / 0,008 ≈ 219 Ω. Verwenden Sie einen Standard-220-Ω-Widerstand.
   Überprüfen Sie, ob die Verlustleistung in den Widerständen innerhalb ihrer Nennwerte liegt.
3. Leiterplattenlayout:Platzieren Sie die LEDs mit korrekter Polarität. Sorgen Sie für ausreichenden Abstand zur Wärmeableitung, wenn mehrere LEDs gruppiert sind. Befolgen Sie das empfohlene Pad-Layout aus der Gehäusezeichnung.
4. Montage:Bewahren Sie die Bauteile bis zur Fertigungsbereitschaft in versiegelten Tüten auf. Befolgen Sie das spezifizierte Reflow-Profil genau. Vermeiden Sie nach der Montage das Biegen der Leiterplatte in der Nähe der LEDs.
5. Binning:Für ein einheitliches Erscheinungsbild geben Sie beim Bestellen enge Bin-Codes an (z.B. E5 für Rot, A10 für Blau), insbesondere wenn mehrere Einheiten nebeneinander betrachtet werden.

12. Einführung in das Technologieprinzip

Leuchtdioden (LEDs) sind Halbleiterbauelemente, die Licht durch Elektrolumineszenz emittieren. Wenn eine Durchlassspannung an den p-n-Übergang angelegt wird, rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich und setzen Energie in Form von Photonen frei. Die Farbe (Wellenlänge) des emittierten Lichts wird durch die Bandlückenenergie des verwendeten Halbleitermaterials bestimmt.

• R6 (AlGaInP):Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid ist ein Materialsystem mit einer direkten Bandlücke, das sich zur Erzeugung von hocheffizientem Licht im roten, orangen und gelben Spektrum eignet. Es ist bekannt für seine hohe Helligkeit und Stabilität.
• BH (InGaN):Indium-Gallium-Nitrid ist das Materialsystem, das hochhelle blaue, grüne und weiße LEDs ermöglicht. Durch Variation des Indiumgehalts kann die Bandlücke eingestellt werden. Blaue LEDs sind eine grundlegende Komponente zur Erzeugung von weißem Licht über Phosphor-Konversion.

Das SMD-Gehäuse verkapselt den winzigen Halbleiterchip, stellt elektrische Verbindungen über Metallanschlüsse bereit und verwendet eine klare Epoxidharzlinse, um den Chip zu schützen und den Lichtaustritt zu formen.

13. Technologieentwicklungstrends

Die allgemeine Entwicklung bei SMD-LEDs wie der 19-22-Serie konzentriert sich auf mehrere Schlüsselbereiche:

• Erhöhte Effizienz (Lumen pro Watt):Fortlaufende Verbesserungen des internen Quantenwirkungsgrads und der Lichtextraktionstechniken führen zu höherer Lichtstärke bei gleicher oder kleinerer Chipgröße, was den Stromverbrauch für eine gegebene Lichtleistung reduziert.
• Verbesserte Farbkonsistenz und Farbwiedergabe:Fortschritte in der epitaktischen Schichtabscheidung und Binning-Prozesse ermöglichen engere Toleranzen für dominante Wellenlänge und Lichtstärke, was für Anwendungen mit präzisem Farbabgleich entscheidend ist.
• Erhöhte Zuverlässigkeit und Lebensdauer:Forschung zu robusteren Gehäusematerialien, besseren thermischen Schnittstellen und stabileren Halbleiterstrukturen treibt die mittlere Betriebsdauer zwischen Ausfällen (MTBF) weiter nach oben, auch unter anspruchsvollen Betriebsbedingungen.
• Miniaturisierung:Das Streben nach kleineren Endprodukten treibt LED-Gehäuse zu immer kleineren Abmessungen, während die optische Leistung erhalten oder verbessert wird.
• Integration:Trends umfassen die Integration mehrerer LED-Chips (RGB) in ein einziges Gehäuse oder die Kombination der LED mit Steuer-ICs (wie Konstantstromtreibern) für intelligentere, einfacher zu verwendende Komponenten.

Diese Trends stellen sicher, dass grundlegende Komponenten wie die 19-22 SMD-LED sich weiterentwickeln und Designern bessere Leistung, Zuverlässigkeit und Flexibilität bieten.