SMD LED 19-219/T3D-AQ2R2TY/3T Datenblatt - Größe 1,6x0,8x0,77mm - Spannung 2,6-3,0V - Leistung 95mW - Reines Weiß - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die 19-219/T3D-AQ2R2TY/3T ist eine kompakte, oberflächenmontierbare (SMD) LED, die für moderne elektronische Anwendungen entwickelt wurde, die zuverlässige Anzeigebeleuchtung und Hintergrundbeleuchtung erfordern. Diese monochrome LED emittiert ein reines weißes Licht, das durch einen InGaN-Chip erzeugt wird, der in ein gelbes diffuses Harz eingekapselt ist. Ihre Hauptvorteile umfassen einen deutlich reduzierten Platzbedarf im Vergleich zu herkömmlichen LEDs mit Anschlussrahmen, was eine höhere Packungsdichte auf Leiterplatten, geringere Lageranforderungen ermöglicht und letztendlich zur Miniaturisierung von Endgeräten beiträgt. Die Komponente ist außerdem bleifrei und entspricht den RoHS-Richtlinien, was sie für umweltbewusste Designs geeignet macht.

1.1 Kernmerkmale und Vorteile

• Miniaturisiertes Gehäuse:Die kleine Bauform (1,6 mm x 0,8 mm) ermöglicht dichte Leiterplattenlayouts und kleinere Endprodukte.
• Automatisierungskompatibilität:Geliefert auf 8-mm-Trägerband auf 7-Zoll-Spulen, ist sie vollständig mit Standard-Automatik-Bestückungsgeräten kompatibel.
• Robuste Lötung:Kompatibel mit Infrarot- und Dampfphasen-Reflow-Lötverfahren, was eine zuverlässige Fertigung gewährleistet.
• Umweltkonformität:Das Produkt ist bleifrei und entspricht den RoHS-Vorschriften.
• Leichtgewicht:Ideal für tragbare und Miniaturanwendungen, bei denen Gewicht ein kritischer Faktor ist.

1.2 Zielanwendungen

Diese LED ist vielseitig und findet in mehreren Schlüsselbereichen Verwendung:

• Telekommunikation:Wird als Statusanzeigen und zur Hintergrundbeleuchtung von Tasten und Displays in Telefonen und Faxgeräten verwendet.
• Display-Hintergrundbeleuchtung:Geeignet für flache Hintergrundbeleuchtung von LCD-Panels sowie zur Hintergrundbeleuchtung von Schaltern und Symbolen.
• Allgemeine Anzeigezwecke:Kann in einer Vielzahl von Unterhaltungselektronik, Industrie-Steuerungen und Automobil-Innenräumen verwendet werden, wo eine kompakte weiße Lichtquelle benötigt wird.

2. Detaillierte technische Spezifikationen

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte Analyse der absoluten Maximalwerte und der wichtigsten Betriebsparameter der LED. Die Einhaltung dieser Grenzwerte ist entscheidend für die langfristige Zuverlässigkeit und die Vermeidung von Bauteilausfällen.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, bei deren Überschreitung dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb bei oder nahe diesen Grenzwerten wird nicht empfohlen.

• Sperrspannung (V_R):5 V. Das Überschreiten dieser Spannung in Sperrrichtung kann zum Durchbruch des pn-Übergangs führen.
• Dauer-Vorwärtsstrom (I_F):25 mA. Der maximale Gleichstrom für Dauerbetrieb.
• Spitzen-Vorwärtsstrom (I_FP):100 mA (bei 1/10 Tastverhältnis, 1 kHz). Dies ermöglicht kurze Pulse mit höherem Strom, nützlich für Multiplexing oder gepulsten Betrieb.
• Verlustleistung (P_d):95 mW. Die maximale Leistung, die das Gehäuse abführen kann, berechnet als V_F* I_F.
• Elektrostatische Entladung (ESD):150 V (Human Body Model). Während der Montage und Handhabung müssen geeignete ESD-Schutzmaßnahmen befolgt werden.
• Betriebstemperatur (T_opr):-40 °C bis +85 °C. Der Umgebungstemperaturbereich für zuverlässigen Betrieb.
• Lagertemperatur (T_stg):-40 °C bis +90 °C.
• Löttemperatur:Reflow: Max. 260 °C für 10 Sekunden. Handlötung: Max. 350 °C für 3 Sekunden pro Anschluss.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Dies sind die typischen Leistungsparameter, gemessen bei einer Umgebungstemperatur (T_a) von 25 °C. Entwickler sollten die typischen (Typ.) Werte für erste Berechnungen verwenden, das Design sollte jedoch die Min./Max.-Bereiche berücksichtigen.

• Lichtstärke (I_v):90,0 - 180 mcd (Minimum bis Maximum, gebinnt). Gemessen bei einem Vorwärtsstrom (I_F) von 5 mA. Der große Bereich wird durch ein später detailliertes Binning-System verwaltet.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):130 Grad (typisch). Dieser große Abstrahlwinkel macht sie für Anwendungen geeignet, die breite Ausleuchtung oder Sichtbarkeit aus mehreren Winkeln erfordern.
• Flussspannung (V_F):2,6 V - 3,0 V (bei I_F=5 mA). Dieser Parameter ist ebenfalls gebinnt. Ein strombegrenzender Widerstand muss in Reihe mit der LED geschaltet werden, um den Betriebsstrom basierend auf der Versorgungsspannung und der V_F range.
• Sperrstrom (I_R):Max. 50 µA (bei V_R=5 V). Dies zeigt den Leckstrompegel an, wenn das Bauteil in Sperrrichtung betrieben wird.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um Konsistenz in Helligkeit und Farbe in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs basierend auf gemessener Leistung in Bins sortiert. Die 19-219 LED verwendet drei verschiedene Binning-Kriterien.

3.1 Binning der Lichtstärke

LEDs werden basierend auf ihrer gemessenen Lichtstärke bei 5 mA in Bins (Q1, R1, R2) kategorisiert. Dies ermöglicht es Entwicklern, einen für ihre Anwendung geeigneten Helligkeitsgrad auszuwählen und ein einheitliches Erscheinungsbild in Multi-LED-Designs sicherzustellen.

• Bin Q1:90,0 - 112 mcd
• Bin R1:112 - 140 mcd
• Bin R2:140 - 180 mcd

3.2 Binning der Flussspannung

LEDs werden auch nach ihrem Spannungsabfall in Durchlassrichtung (V_F) bei 5 mA gebinnt. Die Verwendung von LEDs aus demselben V_F-Bin kann helfen, eine gleichmäßigere Stromaufteilung zu erreichen, wenn LEDs parallel geschaltet sind.

• Bin 28:2,6 V - 2,7 V
• Bin 29:2,7 V - 2,8 V
• Bin 30:2,8 V - 2,9 V
• Bin 31:2,9 V - 3,0 V

3.3 Binning der Farbkoordinaten

Für weiße LEDs ist Farbkonsistenz entscheidend. Die Produkte werden basierend auf ihren CIE 1931 (x, y) Farbkoordinaten, gemessen bei I_F=5 mA, in sechs Bins (1-6) eingeteilt. Jedes Bin definiert einen viereckigen Bereich im CIE-Diagramm. Die Spezifikation fordert eine Toleranz von ±0,01 in den Koordinaten. Die Auswahl von LEDs aus demselben Farbkoordinaten-Bin ist für Anwendungen, bei denen Farbabgleich wichtig ist, unerlässlich.

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt enthält mehrere Kennlinien, die das Verhalten der LED unter verschiedenen Bedingungen veranschaulichen. Das Verständnis dieser Kurven ist der Schlüssel zum optimalen Schaltungsdesign.

4.1 Vorwärtsstrom vs. Flussspannung (I-V-Kennlinie)

Diese Kurve zeigt die nichtlineare Beziehung zwischen Strom und Spannung. Die Flussspannung steigt mit dem Strom. Die Kurve ist wesentlich für die Auswahl des geeigneten strombegrenzenden Widerstandswerts. Eine kleine Änderung der Spannung kann zu einer großen Stromänderung führen, was die Notwendigkeit der Stromregelung unterstreicht.

4.2 Lichtstärke vs. Vorwärtsstrom

Dieses Diagramm zeigt, dass die Lichtausbeute innerhalb des Betriebsbereichs annähernd proportional zum Vorwärtsstrom ist. Die Effizienz kann jedoch bei sehr hohen Strömen aufgrund erhöhter Wärmeentwicklung sinken.

4.3 Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur

Die Lichtausbeute der LED nimmt mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Diese Kurve quantifiziert diese Entlastung. Für Hochtemperaturumgebungen oder Hochleistungsbetrieb muss das thermische Management berücksichtigt werden, um die Helligkeit aufrechtzuerhalten.

4.4 Entlastungskurve für den Vorwärtsstrom

Diese Kurve definiert den maximal zulässigen Dauer-Vorwärtsstrom in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur. Mit steigender Temperatur muss der maximale Strom reduziert werden, um die Verlustleistungsgrenze des Bauteils nicht zu überschreiten und die Zuverlässigkeit sicherzustellen.

4.5 Spektralverteilung

Die spektrale Ausgangskurve zeigt die relative Intensität über die Wellenlängen für diese weiße LED. Sie weist typischerweise einen blauen Peak vom InGaN-Chip und eine breitere gelbe Emission vom Leuchtstoff auf, die sich zu weißem Licht kombinieren.

4.6 Abstrahlcharakteristik

Dieses Polardiagramm stellt die räumliche Lichtverteilung (Abstrahlcharakteristik) visuell dar und bestätigt den typischen Abstrahlwinkel von 130 Grad.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED hat einen kompakten Platzbedarf von 1,6 mm (Länge) x 0,8 mm (Breite) mit einer typischen Höhe von 0,77 mm. Kritische Abmessungen umfassen den Pad-Abstand und die Pad-Größe. Ein empfohlenes Lötpad-Layout wird bereitgestellt, um eine zuverlässige Lötstelle und korrekte Ausrichtung während des Reflow-Prozesses sicherzustellen. Die Kathode ist durch eine spezifische Pad-Markierung oder eine abgeschrägte Ecke in der Draufsicht des Gehäuses gekennzeichnet.

5.2 Polaritätskennzeichnung

Die korrekte Polarität ist entscheidend. Das Kathoden-Pad ist in der Gehäusezeichnung deutlich markiert. Auf dem Trägerband ist die Polarisationsausrichtung ebenfalls angegeben, um automatische Bestückungsgeräte zu führen.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Für bleifreies Löten muss ein spezifisches Temperaturprofil eingehalten werden:

• Vorwärmen:150-200 °C für 60-120 Sekunden.
• Zeit oberhalb Liquidus (217 °C):60-150 Sekunden.
• Spitzentemperatur:Max. 260 °C, nicht länger als 10 Sekunden gehalten.
• Aufheiz-/Abkühlrate:Max. 3 °C/s bis 255 °C und insgesamt max. 6 °C/s.

Reflow-Löten sollte nicht mehr als zweimal an derselben LED durchgeführt werden.

6.2 Handlötung

Falls Handlötung erforderlich ist, ist äußerste Vorsicht geboten. Verwenden Sie einen Lötkolben mit einer Spitzentemperatur unter 350 °C und wenden Sie die Hitze an jedem Anschluss für nicht mehr als 3 Sekunden an. Die Lötkolbenleistung sollte 25 W oder weniger betragen. Lassen Sie zwischen dem Löten jedes Anschlusses ein Intervall von mindestens 2 Sekunden, um thermischen Schock zu vermeiden.

6.3 Lagerung und Feuchtigkeitssensitivität

Die LEDs sind in einer feuchtigkeitsbeständigen Beutel mit Trockenmittel verpackt.

• Vor dem Öffnen:Lagern bei ≤30 °C und ≤90 % relativer Luftfeuchtigkeit (RLF).
• Nach dem Öffnen (Floor Life):1 Jahr bei ≤30 °C und ≤60 % RLF. Unbenutzte Teile sollten wieder versiegelt werden.
• Trocknen (Baking):Wenn der Trockenmittel-Indikator sich verändert oder die Lagerzeit überschritten wird, trocknen Sie die Teile vor der Verwendung in einem Reflow-Prozess bei 60±5 °C für 24 Stunden.

6.4 Kritische Vorsichtsmaßnahmen

• Strombegrenzung:Ein externer Reihenwiderstand ist zwingend erforderlich. Ohne diesen können geringfügige Versorgungsspannungsschwankungen große, zerstörerische Stromspitzen verursachen.
• Mechanische Belastung:Vermeiden Sie während des Lötens oder in der Endanwendung mechanische Belastung des LED-Gehäuses. Verbiegen Sie die Leiterplatte nach der Montage nicht.
• Reparatur:Eine Reparatur nach dem Löten wird dringend abgeraten. Falls unvermeidbar, muss ein spezieller Doppelspitzen-Lötkolben verwendet werden, um beide Anschlüsse gleichzeitig zu erhitzen und mechanische Spannungen durch unterschiedliche thermische Ausdehnung zu verhindern.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Spulen- und Band-Spezifikationen

Die Bauteile werden auf 8 mm breitem Trägerband geliefert, das auf einer Standard-7-Zoll-Spule aufgewickelt ist. Jede Spule enthält 3000 Stück. Detaillierte Spulen- und Trägerbandabmessungen werden für die Kompatibilität mit automatischen Bestückungsgeräten bereitgestellt.

7.2 Etikettenerklärung

Das Spulenetikett enthält mehrere Codes:

• P/N:Produktnummer (z.B. 19-219/T3D-AQ2R2TY/3T).
• CAT:Lichtstärke-Rang (z.B. Q1, R1, R2).
• HUE:Farbkoordinaten & Hauptwellenlängen-Rang (z.B. 1-6).
• REF:Flussspannungs-Rang (z.B. 28-31).
• LOT No:Rückverfolgbare Fertigungslosnummer.

Diese Codes ermöglichen die präzise Identifikation und Rückverfolgbarkeit der Leistungsmerkmale des Produkts.

8. Anwendungsdesign-Überlegungen

8.1 Schaltungsdesign

Der kritischste Aspekt beim Betreiben dieser LED ist die Stromregelung. Ein einfacher Reihenwiderstand ist für viele Anwendungen ausreichend. Der Widerstandswert (R_s) kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R_s= (V_supply- V_F) / I_F. Verwenden Sie stets den maximalen V_F-Wert aus dem Bin-Bereich, um sicherzustellen, dass der Strom den gewünschten I_F-Wert nicht überschreitet, wenn V_supplyauf ihrem Maximum ist. Für Stabilität über Temperatur oder mit variabler Versorgungsspannung sollte die Verwendung eines Konstantstromtreibers in Betracht gezogen werden.

8.2 Thermomanagement

Obwohl die Verlustleistung gering ist, kann die Sperrschichttemperatur in hohen Umgebungstemperaturen oder geschlossenen Räumen ansteigen, was die Lichtausbeute und Lebensdauer verringert. Sorgen Sie für ausreichende Luftzirkulation oder thermische Entlastung im Leiterplattenlayout, insbesondere wenn mehrere LEDs eng beieinander verwendet werden.

8.3 Optisches Design

Der 130-Grad-Abstrahlwinkel bietet eine breite, diffuse Ausleuchtung. Für Anwendungen, die einen stärker fokussierten Strahl erfordern, wären Sekundäroptiken (Linsen) erforderlich. Das gelbe diffuse Harz trägt zu einem gleichmäßigen Leuchterscheinungsbild bei.

9. Technischer Vergleich und Positionierung

Die 19-219 LED gehört zur Kategorie der ultra-miniaturisierten SMD-LEDs. Ihr Hauptunterscheidungsmerkmal ist ihr sehr kleiner Platzbedarf von 1,6 mm x 0,8 mm, der kleiner ist als bei gängigen Gehäusen wie 0603 (1,6 mm x 0,8 mm ist flächenmäßig ähnlich, aber oft in einer anderen Bauform) oder 0805. Dies macht sie ideal für platzbeschränkte Anwendungen, bei denen jeder Quadratmillimeter zählt. Im Vergleich zu größeren PLCC- oder Durchsteck-LEDs bietet sie eine deutlich überlegene Packungsdichte und ist für die moderne Automatikbestückung unerlässlich. Die reinweiße Farbe, erreicht durch einen blauen Chip und gelben Leuchtstoff, bietet einen neutralen bis kaltweißen Farbton, der für Anzeige- und Hintergrundbeleuchtungszwecke geeignet ist.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

10.1 Warum ist ein strombegrenzender Widerstand absolut notwendig?

LEDs sind Dioden mit einer sehr steilen I-V-Kennlinie im Durchlassbereich. Ein kleiner Spannungsanstieg über die Nenn-V_Fhinaus verursacht einen überproportional großen Stromanstieg, der das Bauteil aufgrund von Überhitzung sofort zerstören kann. Der Widerstand sorgt für einen linearen, vorhersagbaren Spannungsabfall, der den Strom stabilisiert.

10.2 Kann ich diese LED mit einer 5-V-Versorgung betreiben?

Ja, aber Sie müssen einen Reihenwiderstand verwenden. Um beispielsweise I_F=20 mA mit einer V_Fvon 3,0 V (max.) zu erreichen, wäre der Widerstandswert R = (5 V - 3,0 V) / 0,020 A = 100 Ohm. Die im Widerstand umgesetzte Leistung wäre P = I²R = (0,02^2)*100 = 0,04 W, daher ist ein Standard-1/8-W- oder 1/10-W-Widerstand ausreichend.

10.3 Was bedeuten die Bin-Codes für mein Design?

Wenn Ihr Design mehrere LEDs verwendet und eine einheitliche Helligkeit erfordert, sollten Sie LEDs aus demselben Lichtstärke-Bin (CAT) und Farbkoordinaten-Bin (HUE) spezifizieren. Wenn Sie LEDs parallel schalten, kann die Verwendung desselben Flussspannungs-Bins (REF) zu einer ausgeglicheneren Stromaufteilung beitragen, obwohl individuelle Widerstände pro LED immer noch die zuverlässigste Methode sind.

10.4 Wie empfindlich ist diese LED gegenüber ESD?

Mit einer ESD-Festigkeit von 150 V (HBM) hat sie eine moderate Empfindlichkeit. Während der Handhabung sollten Standard-ESD-Vorsichtsmaßnahmen beachtet werden: Verwenden Sie geerdete Arbeitsplätze, Handgelenksbänder und leitfähige Behälter. Die automatische Band- und Spulenverpackung hilft, menschliche Handhabung zu minimieren.

11. Design- und Anwendungsfallstudie

11.1 Fallstudie: Multi-LED-Statusanzeigepanel

Stellen Sie sich die Entwicklung eines kompakten Bedienpanels mit 12 weißen Statusanzeigen vor. Die Verwendung der 19-219 LED ermöglicht es, diese mit sehr geringem Abstand anzuordnen. Um ein einheitliches Erscheinungsbild sicherzustellen, spezifiziert der Entwickler alle LEDs aus Bin R1 (112-140 mcd) und Hue Bin 3. Jede LED wird über eine 5-V-Schiene durch einen 150-Ohm-Reihenwiderstand betrieben, wodurch der Strom auf etwa 13 mA eingestellt wird (angenommen V_F~ 3,0 V). Dies liegt deutlich unter dem 25-mA-Limit und bietet ausreichende Helligkeit bei maximaler Lebensdauer. Das Leiterplattenlayout enthält das empfohlene Lötpad-Layout und bietet kleine thermische Entlastungsverbindungen zu den Pads, um das Löten zu erleichtern und gleichzeitig einen guten Wärmeweg beizubehalten.

12. Einführung in das Technologieprinzip

Diese weiße LED basiert auf einem Halbleiterprinzip namens Elektrolumineszenz. Der Kern ist ein Indiumgalliumnitrid (InGaN)-Chip, der blaues Licht emittiert, wenn ein Vorwärtsstrom über seinen pn-Übergang angelegt wird. Dieses blaue Licht trifft dann auf eine Schicht aus gelbem Leuchtstoff (keramische Partikel), die in das Einkapselungsharz eingebettet ist. Der Leuchtstoff absorbiert einen Teil des blauen Lichts und emittiert es als gelbes Licht neu. Die Kombination des verbleibenden blauen Lichts und des umgewandelten gelben Lichts wird vom menschlichen Auge als weißes Licht wahrgenommen. Die spezifischen Verhältnisse der Chip-Emission und der Konversionseffizienz des Leuchtstoffs bestimmen die genaue Farbtemperatur (warm, neutral, kalt) und die Farbkoordinaten des erzeugten weißen Lichts.

13. Branchentrends und Entwicklung

Der Trend bei Anzeige- und Hintergrundbeleuchtungs-LEDs geht weiterhin stark in Richtung Miniaturisierung, höherer Effizienz und verbesserter Farbkonsistenz. Gehäuse wie die 19-219 repräsentieren die fortlaufenden Bemühungen, die Größe zu reduzieren und gleichzeitig die optische Leistung beizubehalten oder zu verbessern. Darüber hinaus gibt es einen kontinuierlichen Drang zu höherer Zuverlässigkeit unter breiteren Temperaturbereichen und härteren Umweltbedingungen, um Automobil- und Industriestandards zu erfüllen. Der Umstieg auf bleifreie und RoHS-konforme Materialien ist mittlerweile Standard. Zukünftige Entwicklungen könnten noch kleinere Bauformen, integrierte Treiberschaltungen im Gehäuse und LEDs mit einstellbarer Farbtemperatur für Smart-Lighting-Anwendungen umfassen, obwohl für einfache Anzeigefunktionen die Kerntechnologie aus blauem Chip + Leuchtstoff aufgrund ihrer Kosteneffektivität und Zuverlässigkeit dominant bleibt.