SMD LED 19-213/GHC-XS1T1N/3T Datenblatt - Brillantes Grün - 120° Abstrahlwinkel - Wasserklares Harz - 2,7-3,7V - 25mA - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die 19-213/GHC-XS1T1N/3T ist eine SMD-LED (Surface-Mount Device), die für moderne, kompakte Elektronikanwendungen konzipiert ist. Sie stellt einen bedeutenden Fortschritt gegenüber herkömmlichen LED-Bauteilen mit Anschlussdrähten dar und bietet erhebliche Vorteile hinsichtlich der Leiterplattenflächennutzung, der Montageeffizienz und der Miniaturisierung des Endprodukts.

1.1 Kernvorteile und Produktpositionierung

Der primäre Vorteil dieser LED liegt in ihrem winzigen Bauraum, der direkt kleinere Leiterplatten (PCB)-Designs, eine höhere Bauteilpackungsdichte und reduzierte Anforderungen an den Lagerplatz ermöglicht. Die leichte Bauweise macht sie zudem zur idealen Wahl für Anwendungen, bei denen das Gewicht ein kritischer Faktor ist. Sie positioniert sich als zuverlässige, universelle Anzeige- und Hintergrundbeleuchtungslösung, die sich für die automatisierte Serienfertigung eignet.

1.2 Zielmarkt und Anwendungen

Das Bauteil richtet sich an eine breite Palette von Branchen, die kompakte, effiziente Beleuchtung benötigen. Zu den wichtigsten Anwendungsbereichen gehören:

• Automobil-Innenraum:Hintergrundbeleuchtung für Armaturenbrettinstrumente, Schalter und Bedienfelder.
• Telekommunikation:Statusanzeigen und Tastaturbeleuchtung in Telefonen, Faxgeräten und anderen Kommunikationsgeräten.
• Unterhaltungselektronik:Flache Hintergrundbeleuchtung für Flüssigkristalldisplays (LCDs), Schalterbeleuchtung und Symbolanzeigen.
• Universelle Anwendungen:Jede Anwendung, die eine kleine, helle, grüne Anzeigeleuchte erfordert.

2. Technische Spezifikationen und objektive Interpretation

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Analyse der elektrischen, optischen und thermischen Eigenschaften der LED, wie im Datenblatt definiert.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb unter oder an diesen Grenzen wird nicht garantiert.

• Sperrspannung (V_R):5V. Das Überschreiten dieser Spannung in Sperrrichtung kann einen sofortigen Sperrschichtdurchbruch verursachen.
• Dauer-Durchlassstrom (I_F):25mA. Der maximale Gleichstrom für einen zuverlässigen Dauerbetrieb.
• Spitzen-Durchlassstrom (I_FP):100mA (bei 1/10 Tastverhältnis, 1kHz). Geeignet für gepulsten Betrieb, nicht für Gleichstrom.
• Verlustleistung (P_d):95mW. Die maximale Leistung, die das Gehäuse ohne Überschreiten seiner thermischen Grenzen abführen kann.
• Elektrostatische Entladung (ESD):150V (Human Body Model). Zeigt eine moderate Empfindlichkeit an; Standard-ESD-Handhabungsvorsichtsmaßnahmen sind erforderlich.
• Betriebs- & Lagertemperatur:-40°C bis +85°C (Betrieb), -40°C bis +90°C (Lagerung). Geeignet für industrielle Anwendungen und Anwendungen mit erweitertem Temperaturbereich.
• Löttemperatur:Reflow: 260°C max. 10 Sekunden. Handlöten: 350°C max. 3 Sekunden pro Anschluss.

2.2 Elektro-optische Kenngrößen (T_a=25°C)

Dies sind die typischen Leistungsparameter unter Standardtestbedingungen.

• Lichtstärke (I_v):180-360 mcd (bei I_F=20mA). Dies definiert die wahrgenommene Helligkeit. Der große Bereich zeigt an, dass ein Binning-System verwendet wird (siehe Abschnitt 3).
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):120 Grad (typisch). Dieser große Winkel bietet ein breites, gleichmäßiges Beleuchtungsmuster, das sich für Hintergrundbeleuchtung und Anzeigen eignet, die aus verschiedenen Blickwinkeln betrachtet werden.
• Spitzenwellenlänge (λ_p):518 nm (typisch). Das spektrale Maximum des emittierten Lichts, im Bereich des brillanten Grüns.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):515-530 nm. Definiert den wahrgenommenen Farbton. Dieser Bereich unterliegt ebenfalls dem Binning.
• Spektrale Bandbreite (Δλ):35 nm (typisch). Die Breite des emittierten Spektrums bei halber Spitzenintensität.
• Durchlassspannung (V_F):2,70-3,70 V (bei I_F=20mA). Wichtig für das Design der Treiberschaltung und die Berechnung des Stromverbrauchs. Dieser Parameter wird gebinnt.
• Sperrstrom (I_R):< 50 µA (bei V_R=5V). Eine Spezifikation für niedrigen Leckstrom.

Kritischer Hinweis:Das Datenblatt stellt ausdrücklich klar, dass das Bauteilnicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt ist. Die Sperrspannungsangabe dient nur zum Testen des Leckstroms.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um die Konsistenz in der Serienfertigung sicherzustellen, werden LEDs basierend auf Schlüsselparametern sortiert (gebinned). Die 19-213 verwendet ein dreidimensionales Binning-System.

3.1 Binning der Lichtstärke

Bins: S1 (180-225 mcd), S2 (225-285 mcd), T1 (285-360 mcd). Entwickler müssen den passenden Bin auswählen, um die erforderliche Helligkeit in ihrer Anwendung zu erreichen, wobei eine Toleranz von ±11 % innerhalb jedes Bins zu berücksichtigen ist.

3.2 Binning der dominanten Wellenlänge

Bins: W (515-520 nm), X (520-525 nm), Y (525-530 nm). Dies gewährleistet Farbkonsistenz über mehrere LEDs in einem Array hinweg. Die Toleranz innerhalb eines Bins beträgt ±1 nm.

3.3 Binning der Durchlassspannung

Bins: 10 (2,70-2,90V), 11 (2,90-3,10V), 12 (3,10-3,30V), 13 (3,30-3,50V), 14 (3,50-3,70V). Die Auswahl von LEDs aus demselben V_F-Bin hilft, eine gleichmäßige Stromaufteilung bei Parallelschaltung und vorhersehbare Anforderungen an die Stromversorgung zu erreichen. Die Toleranz innerhalb eines Bins beträgt ±0,1V.

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt enthält mehrere charakteristische Kurven, die für das Verständnis des Bauteilverhaltens unter variierenden Bedingungen wesentlich sind.

4.1 Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kurve)

Diese Kurve zeigt die exponentielle Beziehung zwischen Strom und Spannung. Bei einer typischen LED führt eine kleine Spannungserhöhung über den Einschaltpunkt hinaus zu einem starken Stromanstieg. Dies unterstreicht die Notwendigkeit, einen strombegrenzenden Widerstand oder einen Konstantstromtreiber zu verwenden, um thermisches Durchgehen zu verhindern.

4.2 Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur

Die Lichtleistung nimmt mit steigender Umgebungstemperatur ab. Diese Kurve ist entscheidend für Anwendungen, die in Hochtemperaturumgebungen arbeiten (z. B. innerhalb von Automobil-Armaturenbrettern). Entwickler müssen die erwartete Helligkeit basierend auf der Betriebstemperatur deraten.

4.3 Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom

Die Lichtleistung ist im Allgemeinen proportional zum Durchlassstrom, aber die Beziehung ist nicht perfekt linear, insbesondere bei höheren Strömen. Die Effizienz kann bei sehr hohen Strömen aufgrund verstärkter thermischer Effekte sinken.

4.4 Derating-Kurve für den Durchlassstrom

Dieses Diagramm definiert den maximal zulässigen Dauer-Durchlassstrom in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur. Mit steigender Temperatur sinkt der maximal sichere Strom, um ein Überschreiten der Sperrschichttemperaturgrenze zu verhindern und die Langzeitzuverlässigkeit sicherzustellen.

4.5 Spektralverteilung

Die Kurve zeigt ein einzelnes Maximum bei etwa 518 nm und bestätigt die monochromatische grüne Ausgabe. Die 35 nm Bandbreite deutet auf eine relativ reine grüne Farbe hin.

4.6 Strahlungsdiagramm

Veranschaulicht die räumliche Verteilung der Lichtintensität und bestätigt den 120-Grad-Abstrahlwinkel mit einem typischen lambertischen oder nahezu lambertischen Abstrahlmuster.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Das Datenblatt enthält eine detaillierte Maßzeichnung. Zu den Hauptmerkmalen gehören die Gesamtlänge, -breite und -höhe, das Lötpad-Layout und die Polaritätskennzeichnung (typischerweise eine Kerbe oder eine markierte Kathode). Alle Maße haben eine Standardtoleranz von ±0,1 mm, sofern nicht anders angegeben. Die genaue Einhaltung des empfohlenen Pad-Layouts ist für zuverlässiges Löten und eine korrekte Ausrichtung während des Reflow-Prozesses unerlässlich.

5.2 Polaritätskennzeichnung

Ein korrekter Polanschluss ist zwingend erforderlich. Das Gehäuse enthält eine visuelle Markierung (z. B. einen grünen Punkt, eine abgeschrägte Ecke oder eine Kathodenmarkierung), um den Kathodenanschluss zu identifizieren. Ein Anschluss der LED in Sperrrichtung kann sie beschädigen.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Eine ordnungsgemäße Handhabung und Lötung ist entscheidend für Ausbeute und Zuverlässigkeit.

6.1 Reflow-Lötprofil

Ein bleifreies (Pb-freies) Reflow-Profil ist spezifiziert:

• Vorwärmen:150-200°C für 60-120 Sekunden.
• Zeit über Liquidus (TAL):>217°C für 60-150 Sekunden.
• Spitzentemperatur:260°C maximal, maximal 10 Sekunden gehalten.
• Rampenraten:Aufheizen: max. 3°C/Sek. Abkühlen: max. 6°C/Sek.

Wichtig:Reflow-Löten sollte nicht mehr als zweimal durchgeführt werden.

6.2 Handlöt-Anleitung

Falls Handlöten unvermeidbar ist:

• Verwenden Sie einen Lötkolben mit einer Spitzentemperatur < 350°C.
• Begrenzen Sie die Lötzeit auf 3 Sekunden pro Anschluss.Verwenden Sie einen Kolben mit einer Leistung < 25W.Halten Sie zwischen dem Löten jedes Anschlusses mindestens 2 Sekunden Abstand.Das Datenblatt warnt, dass Schäden häufig beim Handlöten auftreten.

6.3 Lagerung und Feuchtigkeitsempfindlichkeit

Diese Komponente ist feuchtigkeitsempfindlich.

• Vor der Verwendung:Öffnen Sie die feuchtigkeitsdichte Barrieretüte erst, wenn Sie bereit zur Verwendung sind.
• Nach dem Öffnen:Innerhalb von 168 Stunden (7 Tagen) verwenden. Unbenutzte Teile bei ≤30°C und ≤60 % r.F. lagern.
• Nachtrocknen:Wenn die Expositionszeit überschritten wird oder der Trockenmittelbeutel Feuchtigkeit anzeigt, bei 60±5°C für 24 Stunden nachtrocknen.

6.4 Kritische Vorsichtsmaßnahmen

• Überstromschutz:Ein externer strombegrenzender Widerstand istzwingend erforderlich. Eine kleine Spannungsänderung kann eine große Stromänderung verursachen, die zu einem sofortigen Ausfall führt.
• Mechanische Belastung:Vermeiden Sie es, während des Lötens oder in der Endanwendung Druck auf den LED-Körper auszuüben. Verbiegen Sie die Leiterplatte nach der Montage nicht.
• Reparatur:Nicht empfohlen. Falls unbedingt erforderlich, verwenden Sie einen Zweispitzen-Lötkolben, um beide Anschlüsse gleichzeitig zu erhitzen und thermische Belastung zu vermeiden. Überprüfen Sie die Bauteilfunktionalität nach der Reparatur.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Standardverpackung

Das Bauteil wird auf 8-mm-Tape auf 7-Zoll-Durchmesser-Spulen geliefert, kompatibel mit Standard-Automatik-Bestückungsgeräten. Jede Spule enthält 3000 Stück.

7.2 Feuchtigkeitsresistente Verpackung

Für eine längere Lagerfähigkeit werden die Spulen in aluminiumbeschichteten Feuchtigkeitsschutzbeuteln mit Trockenmittel und Feuchtigkeitsindikatorkarten verpackt.

7.3 Etikettenerklärung

Spulenetiketten enthalten wichtige Informationen:

• CPN: Kundenspezifische Artikelnummer.
• P/N: Hersteller-Artikelnummer (z. B. 19-213/GHC-XS1T1N/3T).
• QTY: Menge auf der Spule.
• CAT: Lichtstärke-Bin-Code (z. B. S1, T1).
• HUE: Farbort/Dominante Wellenlänge Bin-Code (z. B. W, X, Y).
• REF: Durchlassspannung Bin-Code (z. B. 10, 11, 12).
• LOT No.: Rückverfolgbare Losnummer.

8. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen

8.1 Treiberschaltungs-Design

Diese LED sollte immer mit Konstantstrom betrieben werden, oder verwenden Sie einen in Reihe geschalteten Widerstand, der basierend auf der ungünstigsten Durchlassspannung (max. V_F-Bin) und der Versorgungsspannung berechnet wird, um sicherzustellen, dass der Strom niemals 25mA Gleichstrom überschreitet. Beispiel: Bei einer 5V-Versorgung und einem V_F von 3,7V ist ein Reihenwiderstand von mindestens (5V - 3,7V) / 0,025A = 52 Ohm erforderlich. Verwenden Sie einen höheren Wert für einen Sicherheitsspielraum.

8.2 Thermomanagement

Obwohl das Gehäuse klein ist, ist ein effektives Thermomanagement auf der Leiterplatte wichtig für die Lebensdauer und die Aufrechterhaltung der Helligkeit. Verwenden Sie eine ausreichende Kupferfläche, die mit den thermischen Pads (falls vorhanden) oder den Anoden-/Kathoden-Leiterbahnen verbunden ist, um Wärme abzuführen, insbesondere bei Betrieb nahe dem Maximalstrom oder in hohen Umgebungstemperaturen.

8.3 Optisches Design

Der 120-Grad-Abstrahlwinkel und das wasserklare Harz machen diese LED für Weitwinkelanzeigen geeignet. Für fokussiertes Licht oder spezifische Strahlprofile sind Sekundäroptiken (Linsen, Lichtleiter) erforderlich. Das klare Harz bietet die höchste Lichtleistung, kann aber einen sichtbaren "Hot Spot" verursachen; Alternativen mit diffundierendem Harz (nicht dieses Bauteil) sind für eine gleichmäßige Ausleuchtung besser geeignet.

9. Konformität und Umweltspezifikationen

Dieses Produkt entspricht mehreren wichtigen internationalen Standards, was seine Verwendung auf globalen Märkten vereinfacht:

• RoHS-konform:Frei von beschränkten gefährlichen Stoffen wie Blei, Quecksilber und Cadmium.
• EU REACH-konform:Entspricht der Verordnung zur Registrierung, Bewertung, Zulassung und Beschränkung chemischer Stoffe.
• Halogenfrei:Erfüllt strenge Grenzwerte: Brom (Br) < 900 ppm, Chlor (Cl) < 900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm. Dies ist wichtig, um toxische Emissionen im Brandfall zu reduzieren.
• Bleifrei:Die Lötbeschichtung und die Materialien sind bleifrei.

10. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu älteren Durchsteck-LED-Technologien bietet diese SMD-LED:

• Größenreduzierung:Deutlich kleiner, ermöglicht Miniaturisierung.
• Fertigungseffizienz:Kompatibel mit vollautomatischen SMT-Montagelinien, reduziert Arbeitskosten und erhöht Bestückungsgeschwindigkeit und -genauigkeit.
• Leistung:Bietet typischerweise einen besseren Wärmeübergang zur Leiterplatte als viele Durchsteck-Designs, was möglicherweise die Lebensdauer bei hohen Strömen verbessert.

Im Vergleich zu anderen SMD-Grün-LEDs sind ihre spezifische Kombination aus 120° Abstrahlwinkel, wasserklarer Linse und der definierten Binning-Struktur für Intensität, Wellenlänge und Spannung die wichtigsten Differenzierungsfaktoren für Entwickler, die eine vorhersehbare Leistung benötigen.

11. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Kann ich diese LED direkt von einem 3,3V- oder 5V-Mikrocontroller-Pin ansteuern?A: Nein. Sie müssen einen Reihenstrombegrenzungswiderstand verwenden. Die Durchlassspannung beträgt ~3V, und ein GPIO-Pin kann nicht sicher 20mA liefern/aufnehmen und gleichzeitig den Spannungsabfall steuern. Verwenden Sie einen Transistor oder einen dedizierten LED-Treiber.

F: Warum ist der Lichtstärkebereich so groß (180-360 mcd)?A: Dies ist der gesamte Produktionsbereich. Bauteile werden in spezifische Bins (S1, S2, T1) sortiert. Sie müssen bei der Bestellung den erforderlichen Bin angeben, um Helligkeitskonsistenz sicherzustellen.

F: Im Datenblatt steht "Beutel vor Gebrauch nicht öffnen." Was passiert, wenn ich es doch tue?A: Feuchtigkeit kann in das Kunststoffgehäuse eindringen. Während des Reflow-Lötens kann diese eingeschlossene Feuchtigkeit sich schnell ausdehnen ("Popcorn-Effekt"), was zu innerer Delamination und Rissen führt und sofortige oder verzögerte Ausfälle verursacht.

F: Kann ich diese für Außenanwendungen verwenden?A: Der Betriebstemperaturbereich (-40°C bis +85°C) unterstützt viele Außenumgebungen. Langfristige Exposition gegenüber UV-Licht und Witterung kann jedoch das Harz abbauen. Für raue Außeneinsätze werden LEDs mit speziell formulierten, UV-beständigen Vergussmassen empfohlen.

12. Design- und Anwendungsfallstudie

Szenario: Entwurf eines Statusanzeigepanels für einen Industrie-Controller. Anforderung:Mehrere grüne LEDs zur Anzeige von "System bereit", "Kommunikation aktiv" usw. Einheitliche Helligkeit und Farbe sind für die Benutzerwahrnehmung entscheidend.

Designschritte:

1. Binning-Auswahl:Um Einheitlichkeit zu gewährleisten, geben Sie für alle LEDs einen einzigen, engen Bin an: z. B. Lichtstärke-Bin T1 (285-360 mcd), Dominante Wellenlänge Bin X (520-525 nm) und Durchlassspannung Bin 12 (3,10-3,30V). Dies garantiert, dass sich alle LEDs sehr ähnlich verhalten.
2. Schaltungsdesign:Verwenden Sie einen Konstantstrom-LED-Treiber-IC, der mehrere Kanäle ansteuern kann. Dies liefert identischen Strom für jede LED unabhängig von kleinen V_F-Schwankungen und gewährleistet perfekte Helligkeitsabstimmung. Alternativ, wenn Sie einen Widerstand pro LED verwenden, berechnen Sie den Widerstandswert basierend auf der höchsten V_F im Bin (3,30V), um sicherzustellen, dass keine LED überlastet wird.
3. PCB-Layout:Platzieren Sie die LEDs mit konsistenter Ausrichtung. Verwenden Sie eine großzügige Kupferfläche, die mit den Kathodenpads verbunden ist, um die Wärmeableitung zu unterstützen, da das Panel möglicherweise dauerhaft eingeschaltet ist.
4. Montage:Befolgen Sie das spezifizierte Reflow-Profil genau. Halten Sie die Spulen versiegelt, bis sie in den Zuführer der Bestückungsmaschine geladen werden, um die Anforderungen an die Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe (MSL) einzuhalten.

Dieser Ansatz führt zu einem professionell aussehenden Panel mit konsistenten, zuverlässigen Anzeigelichtern.

13. Einführung in das Funktionsprinzip

Diese LED basiert auf einem Indium-Gallium-Nitrid (InGaN)-Halbleiterchip. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Einschaltspannung der Diode (die V_F) überschreitet, werden Elektronen und Löcher in den aktiven Bereich des Halbleiterübergangs injiziert. Wenn diese Ladungsträger rekombinieren, geben sie Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung des InGaN-Materials bestimmt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts; in diesem Fall abgestimmt auf die Erzeugung von brillantem grünem Licht mit einem Maximum bei 518 nm. Das wasserklare Epoxidharz-Vergussmaterial schützt den empfindlichen Halbleiterchip, bietet mechanische Stabilität und wirkt als Primärlinse, die das anfängliche Lichtausgabemuster formt.

14. Technologietrends und Kontext

Die 19-213-LED repräsentiert eine ausgereifte und weit verbreitete SMD-LED-Technologie. Aktuelle Trends in der LED-Entwicklung, die für solche Komponenten relevant sind, umfassen:

• Erhöhte Effizienz:Fortlaufende Verbesserungen in der epitaktischen Schichtabscheidung und im Chipdesign führen zu höherer Lichtausbeute (mehr Lichtleistung pro Watt elektrischer Eingangsleistung), was entweder hellere Anzeigen oder geringeren Stromverbrauch ermöglicht.
• Miniaturisierung:Der Trend zu kleineren Bauteilen setzt sich fort, mit noch kleineren Gehäuseabmessungen (z. B. 0402, 0201 metrisch), die für platzbeschränkte Anwendungen üblich werden, oft jedoch mit Kompromissen bei Lichtleistung und thermischer Leistung.
• Verbesserte Zuverlässigkeit:Verbesserungen bei Verpackungsmaterialien und Chip-Bonding-Technologien verlängern weiterhin die Betriebslebensdauer und die Widerstandsfähigkeit gegen thermische Zyklen und Feuchtigkeit.
• Integrierte Lösungen:Ein breiterer Trend ist die Integration von Steuerelektronik (Stromtreiber, PWM-Controller) direkt mit dem LED-Chip in komplexere Module, was das Schaltungsdesign für den Endanwender vereinfacht.

Während dieses spezifische Bauteil möglicherweise nicht die neuesten ultra-miniaturisierten oder intelligenten LED-Funktionen enthält, machen seine gut charakterisierte Leistung, robuste Verpackung und umfassende Binning-Struktur es zu einer zuverlässigen und kosteneffektiven Wahl für eine Vielzahl von Standard-Anzeige- und Hintergrundbeleuchtungsanwendungen.