SMD LED 17-21/GHC-YR1S2/3T Datenblatt - 1,6x0,8x0,6mm - 3,5V - 25mA - Brillantgrün - Technische Dokumentation

1. Produktübersicht

Die 17-21/GHC-YR1S2/3T ist eine Oberflächenmontage-LED (SMD), die für moderne, kompakte elektronische Anwendungen konzipiert ist. Diese Komponente stellt einen bedeutenden Fortschritt gegenüber herkömmlichen LED-Bauteilen mit Anschlussdrähten dar und bietet erhebliche Vorteile hinsichtlich der Leiterplattenflächennutzung und Montageeffizienz.

1.1 Produktpositionierung und Kernvorteile

Diese LED ist ein monochromatischer Typ, der ein brillant grünes Licht emittiert. Ihr Hauptvorteil liegt in ihrem winzigen Platzbedarf. Die deutlich kleinere Bauform im Vergleich zu bedrahteten Bauteilen ermöglicht es Designern, eine höhere Packungsdichte auf Leiterplatten (PCBs) zu erreichen. Dies führt direkt zu reduzierten Leiterplattenabmessungen, minimierten Lageranforderungen für Bauteile und letztendlich zur Herstellung kleinerer und leichterer Endgeräte. Die leichte Bauweise macht sie zudem zur idealen Wahl für Anwendungen, bei denen Gewicht ein kritischer Faktor ist.

1.2 Zielmarkt und Anwendungen

Das Bauteil richtet sich an ein breites Spektrum von Konsum- und Industrie-Elektronik. Typische Anwendungen umfassen die Hintergrundbeleuchtung von Instrumententafeln, Schaltern und Symbolen. Es eignet sich auch für den Einsatz in Telekommunikationsgeräten als Statusanzeigen oder Hintergrundbeleuchtung für Geräte wie Telefone und Faxgeräte. Darüber hinaus dient es als universelle Anzeigeleuchte in verschiedenen elektronischen Produkten.

2. Vertiefung der technischen Parameter

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Analyse der wichtigsten technischen Parameter der LED, wie im Datenblatt definiert.

2.1 Absolute Maximalwerte

Die absoluten Maximalwerte definieren die Grenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Dies sind keine Betriebsbedingungen.

• Sperrspannung (VR):5V. Es ist entscheidend zu beachten, dass dieser Wert nur für Infrarot-Testbedingungen (IR) spezifiziert ist. Das Datenblatt stellt ausdrücklich klar, dass das Bauteil nicht für den Betrieb in Sperrrichtung in einer realen Schaltung ausgelegt ist. Das Überschreiten dieser Spannung in Sperrrichtung kann zu sofortigem Ausfall führen.
• Durchlassstrom (IF):25 mA. Dies ist der maximale kontinuierliche Gleichstrom, der an die LED angelegt werden darf.
• Spitzendurchlassstrom (IFP):100 mA. Dies ist der maximale Pulsstrom, der nur bei einem Tastverhältnis von 1/10 bei 1 kHz zulässig ist. Dieser Parameter ist für Multiplexing- oder PWM-Dimm-Anwendungen relevant, muss jedoch mit Vorsicht verwendet werden, um Überhitzung zu vermeiden.
• Verlustleistung (Pd):95 mW. Dies ist die maximale Leistung, die das Gehäuse abführen kann, berechnet aus den Grenzwerten für Durchlassspannung und -strom, und ist entscheidend für das Wärmemanagement.
• Betriebs- & Lagertemperatur:Das Bauteil kann von -40°C bis +85°C betrieben und von -40°C bis +90°C gelagert werden. Dieser weite Bereich macht es für raue Umgebungen geeignet.
• Löttemperatur:Für Reflow-Löten ist eine Spitzentemperatur von 260°C für maximal 10 Sekunden spezifiziert. Für Handlöten darf die Lötspitzentemperatur 350°C nicht überschreiten, und die Kontaktzeit pro Anschluss sollte auf 3 Sekunden begrenzt sein.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Diese Parameter werden unter einer Standardtestbedingung von einem Durchlassstrom (IF) von 20 mA und einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C gemessen.

• Lichtstärke (Iv):Reicht von einem Minimum von 112,0 mcd bis zu einem Maximum von 285,0 mcd. Der typische Wert ist nicht angegeben, was darauf hinweist, dass die Leistung durch ein Binning-System gesteuert wird (später detailliert). Die Toleranz beträgt ±11%.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):Ein typischer Wert von 140 Grad. Dieser weite Abstrahlwinkel macht die LED für Anwendungen geeignet, die eine breite Ausleuchtung oder Sichtbarkeit aus mehreren Winkeln erfordern.
• Spitzenwellenlänge (λp):Typischerweise 518 nm, was sie in den brillant grünen Bereich des sichtbaren Spektrums einordnet.
• Dominante Wellenlänge (λd):Reicht von 520,0 nm bis 535,0 nm, mit einer engen Toleranz von ±1 nm. Dieser Parameter steht in engerem Zusammenhang mit der wahrgenommenen Lichtfarbe.
• Spektrale Bandbreite (Δλ):Typischerweise 35 nm, beschreibt die Streuung der emittierten Lichtwellenlängen um den Peak.
• Durchlassspannung (VF):Typischerweise 3,5V, maximal 4,0V bei 20 mA. Dies ist ein kritischer Parameter für den Schaltungsentwurf, da er den Spannungsabfall über der LED und den erforderlichen Wert des strombegrenzenden Widerstands bestimmt.
• Sperrstrom (IR):Maximal 50 μA bei einer Sperrspannung von 5V (Testbedingung).

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um eine konsistente Leistung zu gewährleisten, werden die LEDs basierend auf wichtigen optischen Parametern in Bins sortiert. Dies ermöglicht es Designern, Bauteile auszuwählen, die spezifische Helligkeits- und Farbanforderungen erfüllen.

3.1 Binning der Lichtstärke

LEDs werden basierend auf ihrer gemessenen Lichtstärke bei 20 mA in vier Bins (R1, R2, S1, S2) kategorisiert.

• Bin R1:112,0 – 140,0 mcd
• Bin R2:140,0 – 180,0 mcd
• Bin S1:180,0 – 225,0 mcd
• Bin S2:225,0 – 285,0 mcd

Die Auswahl eines höheren Bins (z.B. S2) garantiert eine höhere Mindesthelligkeit, was für Anwendungen mit hoher Sichtbarkeit oder bei denen mehrere LEDs für ein einheitliches Erscheinungsbild angeglichen werden müssen, wesentlich ist.

3.2 Binning der dominanten Wellenlänge

LEDs werden auch nach ihrer dominanten Wellenlänge in drei Gruppen (X, Y, Z) eingeteilt, um die Farbkonstanz zu steuern.

• Bin X:520,0 – 525,0 nm
• Bin Y:525,0 – 530,0 nm
• Bin Z:530,0 – 535,0 nm

Für Anwendungen, bei denen die Farbabstimmung zwischen mehreren LEDs kritisch ist (z.B. Statusleisten, Hintergrundbeleuchtungs-Arrays), ist die Spezifikation eines einzelnen, engen Bins erforderlich, um sichtbare Farbunterschiede zu vermeiden.

4. Mechanische und Gehäuseinformationen

4.1 Gehäuseabmessungen

Die 17-21 SMD LED hat ein kompaktes rechteckiges Gehäuse. Wichtige Abmessungen sind eine Länge von 1,6 mm, eine Breite von 0,8 mm und eine Höhe von 0,6 mm (Toleranz ±0,1 mm, sofern nicht anders angegeben). Das Datenblatt enthält eine detaillierte Maßzeichnung inklusive Pads-Layout, die für die Erstellung des PCB-Footprints essentiell ist. Ein korrektes Pad-Design gewährleistet ein ordnungsgemäßes Löten, Ausrichtung und thermische Leistung.

4.2 Polaritätskennzeichnung

Die Kathode wird typischerweise durch eine Markierung auf dem Gehäuse oder eine spezifische Pad-Geometrie (z.B. eine abgeschrägte Ecke) gekennzeichnet. Die korrekte Polarisierungsausrichtung während der Platzierung ist für die Funktionsfähigkeit der Schaltung von entscheidender Bedeutung.

5. Löt- und Montageanleitung

Eine ordnungsgemäße Handhabung und Lötung ist für die Zuverlässigkeit und Leistung von SMD-LEDs entscheidend.

5.1 Reflow-Lötprofil

Das Datenblatt spezifiziert ein bleifreies Reflow-Lötprofil. Wichtige Phasen umfassen:

• Vorwärmen:Anstieg von Umgebungstemperatur auf 150-200°C über 60-120 Sekunden.
• Halten/Reflow:Die Zeit oberhalb der Liquidustemperatur (217°C) sollte 60-150 Sekunden betragen. Die Spitzentemperatur darf 260°C nicht überschreiten, und die Zeit bei oder über 255°C muss auf maximal 30 Sekunden begrenzt sein.
• Abkühlung:Die maximale Abkühlrate sollte 6°C pro Sekunde nicht überschreiten.

Kritischer Hinweis:Reflow-Löten sollte nicht mehr als zweimal an derselben LED-Baugruppe durchgeführt werden, um thermische Schäden am Gehäuse und am Chip zu verhindern.

5.2 Lagerung und Feuchtigkeitssensitivität

Diese Komponente ist feuchtigkeitsempfindlich. Vorsichtsmaßnahmen umfassen:

• Öffnen Sie die feuchtigkeitsdichte Barrieretüte erst, wenn die Bauteile einsatzbereit sind.
• 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). Wenn sie nicht innerhalb dieser Zeit verwendet werden, müssen die LEDs vor der Verwendung 24 Stunden lang bei 60 ±5°C getrocknet (gebacken) werden.
• Wenn der Trockenmittel-Indikator die Farbe geändert hat, ist unabhängig von der Zeit ein Trocknungsvorgang erforderlich.

5.3 Handlöten und Nacharbeit

Wenn Handlöten unvermeidbar ist, muss äußerste Vorsicht walten:

• Die Lötspitzentemperatur muss ≤350°C sein.
• Die Kontaktzeit pro Anschluss muss ≤3 Sekunden betragen, mit einem Intervall von mindestens 2 Sekunden zwischen dem Löten jedes Anschlusses, um Abkühlung zu ermöglichen.
• Reparaturen nach dem Löten werden dringend abgeraten. Falls unbedingt erforderlich, sollte ein Zwillingslötkolben verwendet werden, um beide Anschlüsse gleichzeitig zu erhitzen und thermische Belastung zu minimieren. Die Auswirkung auf die LED-Eigenschaften muss vorab überprüft werden.

6. Verpackungs- und Bestellinformationen

6.1 Standardverpackung

Die LEDs werden in feuchtigkeitsbeständiger Verpackung geliefert, die umfasst:

• Bauteile, die in einem 8 mm breiten Trägerband platziert sind.
• Das Band ist auf einer Rolle mit 7 Zoll Durchmesser aufgewickelt.
• Eine Standardrolle enthält 3000 Stück.
• Die Rolle befindet sich in einer aluminiumbeschichteten Feuchtigkeitsschutztüte mit einem Trockenmittelbeutel und einer Feuchtigkeitsindikatorkarte.

6.2 Etikettenerklärung

Das Rollenetikett enthält Codes, die die genauen Eigenschaften der LEDs auf dieser Rolle spezifizieren:

• P/N:Produktnummer (z.B. 17-21/GHC-YR1S2/3T).
• CAT:Lichtstärke-Rang (entspricht dem Bin-Code: R1, R2, S1, S2).
• HUE:Farbortkoordinaten & Dominante Wellenlänge Rang (entspricht dem Bin-Code: X, Y, Z).
• REF:Durchlassspannungs-Rang.
• LOT No:Rückverfolgbare Fertigungslosnummer.

7. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen

7.1 Strombegrenzung ist zwingend erforderlich

Ein externer strombegrenzender Widerstand ist unbedingt erforderlich. LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Eine kleine Erhöhung der Durchlassspannung kann einen großen, möglicherweise zerstörerischen Anstieg des Durchlassstroms verursachen. Der Widerstandswert (R) kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R = (V_Versorgung - VF_LED) / I_gewünscht. Entwerfen Sie stets für die *typische* VF, um sicherzustellen, dass der Strom innerhalb der Grenzen bleibt, falls die tatsächliche VF dem spezifizierten Mindestwert entspricht.

7.2 Wärmemanagement

Obwohl klein, erzeugt die LED Wärme. Die Verlustleistungsgrenze von 95 mW muss eingehalten werden. Stellen Sie sicher, dass das PCB-Pad-Design eine ausreichende Wärmeableitung bietet, insbesondere bei Betrieb bei oder nahe dem maximalen Dauerstrom (25 mA). Vermeiden Sie es, die LED in der Nähe anderer wärmeerzeugender Komponenten zu platzieren.

7.3 ESD-Vorsichtsmaßnahmen

Das Bauteil hat eine ESD-Festigkeit von 1000V (Human Body Model). Während der Montage und Handhabung sollten Standard-ESD-Handhabungsverfahren befolgt werden, um latente Schäden zu verhindern, die möglicherweise nicht sofort zu einem Ausfall führen, aber die Langzeitzuverlässigkeit beeinträchtigen können.

8. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die primäre Differenzierung der 17-21 LED liegt in ihrer Bauform und Leistungsbilanz.

• Vergleich mit größeren SMD-LEDs (z.B. 3528, 5050):Sie bietet einen deutlich kleineren Platzbedarf, ermöglicht höhere Packungsdichten, aber typischerweise bei einer geringeren Gesamtlichtleistung pro Bauteil.
• Vergleich mit Chip-Scale Packages (CSP):Sie ist größer als moderne CSP-LEDs, ist jedoch mit Standard-SMT-Ausrüstung einfacher zu handhaben und bietet für viele Anwendungen ein robusteres Gehäuse.
• Vergleich mit bedrahteten LEDs:Sie eliminiert die Notwendigkeit für Durchstecklöcher, ermöglicht automatisierte Pick-and-Place-Montage, reduziert parasitäre Induktivität und ermöglicht viel kleinere und leichtere Endprodukte.

9. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

9.1 Kann ich diese LED ohne einen strombegrenzenden Widerstand betreiben?

No.Davor wird im Abschnitt "Vorsichtsmaßnahmen für die Verwendung" ausdrücklich gewarnt. Die Durchlassspannung hat einen Bereich (typ. 3,5V, max. 4,0V). Der direkte Anschluss an eine Spannungsquelle, die auch nur leicht über ihrer VF liegt, verursacht übermäßigen Strom, der zu schneller Überhitzung und Ausfall führt. Ein Vorwiderstand ist für einen sicheren Betrieb zwingend erforderlich.

9.2 Warum beträgt die Sperrspannungsfestigkeit nur 5V, und was bedeutet der Hinweis?

Die 5V-Festigkeit dient nur Testzwecken zur Messung des Sperrstroms (IR). Das Datenblatt stellt klar: "Das Bauteil ist nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt." In einer Schaltung müssen Sie sicherstellen, dass die LED niemals einer Sperrspannung ausgesetzt wird, da es sich nicht um eine Zener-Diode handelt und sie bei Spannungen weit unter 5V in Sperrrichtung wahrscheinlich beschädigt wird. Verwenden Sie Schutzdioden in Schaltungen, in denen Sperrspannung auftreten kann (z.B. AC-Kopplung, induktive Lasten).

9.3 Wie wähle ich den richtigen Bin-Code?

Wählen Sie den Bin basierend auf den Anforderungen Ihrer Anwendung: - Für maximale Helligkeit spezifizieren Sie Bin S2. - Für enge Farbkonstanz über mehrere LEDs in einem Array spezifizieren Sie einen einzelnen, engen Dominante-Wellenlänge-Bin (z.B. nur Bin Y). - Für kostenbewusste Anwendungen, bei denen Helligkeitsschwankungen akzeptabel sind, kann eine breitere Mischung oder ein niedrigerer Bin (R1, R2) geeignet sein.

10. Design- und Anwendungsfallstudie

10.1 Entwurf eines kompakten Statusanzeigepanels

Szenario:Entwurf eines dichten Panels mit 20 Statusanzeigen für ein Netzwerkgerät. Einheitliche Helligkeit und Farbe sind für die Benutzererfahrung wichtig.Designschritte: 1. Stromeinstellung:Wählen Sie einen Treiberstrom von 15 mA (unterhalb der 25 mA max.) für gute Helligkeit und Langlebigkeit. Berechnen Sie den Widerstandswert für eine 5V-Versorgung: R = (5V - 3,5V) / 0,015A = 100 Ohm. Verwenden Sie einen Widerstand mit 1% Toleranz. 2.Binning-Auswahl:Um Einheitlichkeit zu gewährleisten, spezifizieren Sie alle LEDs aus demselben Lichtstärke-Bin (z.B. S1) und demselben dominanten Wellenlänge-Bin (z.B. Y). Diese Informationen müssen bei der Bestellung angegeben werden. 3.PCB-Layout:Verwenden Sie die genauen Pad-Abmessungen aus dem Datenblatt. Sorgen Sie für eine kleine thermische Entlastungsverbindung für jedes Pad, um das Löten zu unterstützen und "Tombstoning" zu verhindern, stellen Sie jedoch sicher, dass die Kupferfläche für die Wärmeableitung ausreichend ist. 4.Montage:Befolgen Sie das spezifizierte Reflow-Profil. Bewahren Sie die Panels bis zum Einlegen in die Bestückungsmaschine in versiegelten Tüten auf, um die 7-tägige Floor Life einzuhalten.

11. Einführung in das Funktionsprinzip

Die 17-21/GHC-YR1S2/3T LED basiert auf einem Halbleiterchip aus Indiumgalliumnitrid (InGaN), wie im Geräteauswahlleitfaden angegeben. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die das eingebaute Potenzial der Diode überschreitet, werden Elektronen und Löcher in den aktiven Bereich des Halbleiters injiziert. Ihre Rekombination setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung des InGaN-Materials bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt mit der Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts korreliert – in diesem Fall brillant grün (~518 nm Peak). Das wasserklare Harz-Encapsulant schützt den Chip und wirkt als Linse, die den 140-Grad-Abstrahlwinkel des emittierten Lichts formt.

12. Technologietrends und Kontext

Das 17-21-Gehäuse repräsentiert eine ausgereifte und weit verbreitete Bauform auf dem SMD-LED-Markt. Der allgemeine Trend in der LED-Technologie bewegt sich weiterhin in mehrere für solche Komponenten relevante Schlüsselbereiche:

• Erhöhte Effizienz:Fortlaufende Verbesserungen in der Materialwissenschaft zielen darauf ab, mehr Lumen pro Watt (höhere Effizienz) zu erzeugen, was bei gleicher Gehäusegröße helleres Licht oder geringeren Stromverbrauch bedeutet.
• Miniaturisierung:Während die 17-21 (1,6x0,8mm) klein ist, strebt die Industrie zu noch kleineren Chip-Scale Packages (CSP), die nahezu die Größe des nackten Halbleiterchips haben und ultrahochdichte Beleuchtungsarrays ermöglichen.
• Verbesserte Farbkonstanz:Fortschritte in der epitaktischen Schichtabscheidung und Binning-Prozessen ermöglichen eine engere Kontrolle über dominante Wellenlänge und Lichtstärke, was in einigen Anwendungen die Notwendigkeit einer strengen Bin-Auswahl reduziert.
• Erhöhte Zuverlässigkeit:Verbesserungen bei Verpackungsmaterialien, wie robustere Silikone und Leuchtstoffe (für weiße LEDs), sowie bessere Wärmemanagement-Designs verlängern die Betriebslebensdauer und ermöglichen den Einsatz in höheren Temperaturumgebungen.

Dieses Datenblatt spiegelt eine zuverlässige, gut charakterisierte Komponente wider, die Leistung, Größe und Herstellbarkeit für ein breites Spektrum von Mainstream-Elektronikanwendungen in Einklang bringt.