SMD LED 17-21/GVC-AMPB/3T Datenblatt - 2.0x1.25x0.8mm - Grün (568nm) - 20mA - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die 17-21 SMD LED ist ein kompaktes, oberflächenmontierbares Bauteil, das für moderne elektronische Anwendungen entwickelt wurde, die zuverlässige Anzeigebeleuchtung und Hintergrundbeleuchtung erfordern. Diese Komponente nutzt AlGaInP (Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid) Halbleitertechnologie, um eine grüne Lichtausgabe mit einer typischen Spitzenwellenlänge von 568nm zu erzeugen. Ihr Hauptvorteil liegt in ihrem winzigen Bauraum, der eine höhere Packungsdichte auf Leiterplatten (PCBs) ermöglicht, den benötigten Lagerplatz reduziert und zur allgemeinen Miniaturisierung von Endgeräten beiträgt. Die leichte Bauweise macht sie zudem ideal für portable und platzbeschränkte Anwendungen.

Diese LED ist auf 8mm breitem Tape verpackt, das auf eine Rolle mit 7 Zoll Durchmesser aufgewickelt ist, wodurch sie voll kompatibel mit schnellen automatischen Bestückungsanlagen ist. Sie ist für die Verwendung mit Standard-Infrarot (IR) und Dampfphasen-Reflow-Lötprozessen ausgelegt, was eine nahtlose Integration in moderne Fertigungslinien gewährleistet. Das Produkt entspricht wichtigen Umwelt- und Sicherheitsvorschriften, ist bleifrei, RoHS-konform, EU REACH-konform und halogenfrei (mit Brom <900 ppm, Chlor <900 ppm und Br+Cl < 1500 ppm).

2. Tiefenanalyse der technischen Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Die Betriebsgrenzen des Bauteils sind unter spezifischen Umgebungsbedingungen (Ta=25°C) definiert. Das Überschreiten dieser Werte kann dauerhafte Schäden verursachen.

• Sperrspannung (VR):5V. Dies ist ein kritischer Parameter; das Anlegen einer Sperrspannung über 5V kann den PN-Übergang der LED zerstören.
• Dauer-Durchlassstrom (IF):25 mA. Dies ist der maximale Gleichstrom, der für den Dauerbetrieb empfohlen wird, um langfristige Zuverlässigkeit zu gewährleisten und thermisches Durchgehen zu verhindern.
• Spitzen-Durchlassstrom (IFP):60 mA. Dieser Wert gilt unter gepulsten Bedingungen mit einem Tastverhältnis von 1/10 bei 1 kHz. Er ermöglicht kurze Perioden höherer Helligkeit, sollte aber nicht für Gleichstrombetrieb verwendet werden.
• Verlustleistung (Pd):60 mW. Dies stellt die maximale Leistung dar, die das Gehäuse als Wärme abführen kann. Das Überschreiten dieser Grenze erhöht die Sperrschichttemperatur, was Leistung und Lebensdauer beeinträchtigt.
• Elektrostatische Entladung (ESD) Human Body Model (HBM):2000V. Dieser Wert zeigt ein moderates Maß an ESD-Schutz an. Standard-ESD-Handhabungsvorsichtsmaßnahmen sind während der Montage und Handhabung dennoch erforderlich.
• Betriebstemperatur (Topr):-40°C bis +85°C. Die LED ist für den Betrieb in diesem breiten industriellen Temperaturbereich ausgelegt.
• Lagertemperatur (Tstg):-40°C bis +90°C.
• Löttemperatur (Tsol):Das Bauteil kann Reflow-Löten mit einer Spitzentemperatur von 260°C für bis zu 10 Sekunden widerstehen. Für Handlöten sollte die Lötspitzentemperatur 350°C nicht überschreiten, maximal 3 Sekunden pro Anschluss.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Diese Parameter werden bei einem Standard-Prüfstrom von IF=20mA und Ta=25°C gemessen. Sie definieren die Kern-Lichtausgabe und elektrische Leistung.

• Lichtstärke (Iv):Reicht von einem Minimum von 18,00 mcd bis zu einem Maximum von 72,00 mcd. Der typische Wert hängt vom spezifischen Bin-Code (M, N, P) ab. Dies ist ein Maß für die wahrgenommene Helligkeit.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):Typischerweise 140 Grad. Dieser weite Abstrahlwinkel macht die LED geeignet für Anwendungen, bei denen Licht aus einem breiten Positionsbereich sichtbar sein muss.
• Spitzenwellenlänge (λp):Typischerweise 568 nm. Dies ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsverteilung maximal ist.
• Dominante Wellenlänge (λd):Reicht von 563,50 nm bis 571,50 nm, sortiert in spezifische Codes (C13 bis C16). Dies ist die einzelne Wellenlänge, die das menschliche Auge wahrnimmt, und ist entscheidend für Farbkonstanz.
• Spektrale Bandbreite (Δλ):Typischerweise 20 nm. Dies definiert die Ausbreitung des emittierten Spektrums um die Spitzenwellenlänge.
• Durchlassspannung (VF):Reicht von 1,75V bis 2,35V bei 20mA, sortiert in Codes (0, 1, 2). Dieser Parameter ist entscheidend für die Auslegung des strombegrenzenden Widerstands in der Treiberschaltung.
• Sperrstrom (IR):Maximal 10 μA bei einer angelegten Sperrspannung von 5V. Das Datenblatt stellt ausdrücklich klar, dass das Bauteil nicht für Sperrbetrieb ausgelegt ist.

Wichtige Hinweise:Das Datenblatt spezifiziert Toleranzen für Schlüsselparameter: Lichtstärke (±11%), dominante Wellenlänge (±1nm) und Durchlassspannung (±0,1V). Diese Toleranzen gelten innerhalb jedes Bins und sind entscheidend für Designmargenberechnungen.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um Konsistenz in der Massenproduktion zu gewährleisten, werden LEDs basierend auf gemessener Leistung in Bins sortiert. Dies ermöglicht es Designern, Bauteile auszuwählen, die spezifische Anwendungsanforderungen an Helligkeit, Farbe und Spannung erfüllen.

Dieses Binning stellt Farbkonstanz sicher. Die dominante Wellenlänge wird in 2nm-Schritten sortiert.

Bins werden durch minimale und maximale Lichtstärkewerte bei IF=20mA definiert.

• Bin M:18,00 mcd (Min) bis 28,50 mcd (Max)
• Bin N:28,50 mcd (Min) bis 45,00 mcd (Max)
• Bin P:45,00 mcd (Min) bis 72,00 mcd (Max)

Die Auswahl eines höheren Bins (z.B. P) garantiert eine höhere Mindesthelligkeit, kann aber mit höheren Kosten verbunden sein.

3.2 Binning der dominanten Wellenlänge

This binning ensures color consistency. The dominant wavelength is sorted into 2nm steps.

• Bin C13:563,50 nm bis 565,50 nm
• Bin C14:565,50 nm bis 567,50 nm
• Bin C15:567,50 nm bis 569,50 nm
• Bin C16:569,50 nm bis 571,50 nm

Für Anwendungen, bei denen ein spezifischer Grünton entscheidend ist, ist die Angabe eines engen Wellenlängen-Bins wesentlich.

3.3 Binning der Durchlassspannung

Spannungs-Binning hilft bei der Auslegung vorhersehbarerer und effizienterer Treiberschaltungen, insbesondere wenn mehrere LEDs in Reihe geschaltet sind.

• Bin 0:1,75V bis 1,95V
• Bin 1:1,95V bis 2,15V
• Bin 2:2,15V bis 2,35V

Die Verwendung von LEDs aus demselben Spannungs-Bin minimiert Stromungleichgewichte in Parallelschaltungen.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt verweist auf typische elektro-optische Kennlinien. Während die spezifischen Graphen im bereitgestellten Text nicht detailliert sind, würden Standardkurven für solche LEDs typischerweise umfassen:

• Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom (I-V-Kurve):Zeigt, wie die Lichtausgabe mit dem Strom zunimmt, typischerweise bei höheren Strömen aufgrund von Erwärmungseffekten in sublinearer Weise.
• Durchlassspannung vs. Durchlassstrom:Demonstriert die exponentielle Beziehung, entscheidend für thermisches Management und Treiberauslegung.
• Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Zeigt die Derating der Lichtausgabe bei steigender Sperrschichttemperatur. AlGaInP LEDs erfahren generell einen signifikanten Abfall der Ausgabe bei steigender Temperatur.
• Spektrale Verteilung:Eine Darstellung der relativen Intensität gegenüber der Wellenlänge, die das Maximum bei ~568nm und die ~20nm Bandbreite zeigt.
• Abstrahlcharakteristik:Ein Polardiagramm, das die winklige Verteilung der Lichtintensität veranschaulicht und den 140-Grad-Abstrahlwinkel bestätigt.

Diese Kurven sind wesentlich, um das reale Leistungsverhalten unter nicht-standardisierten Bedingungen (unterschiedliche Ströme, Temperaturen) vorherzusagen.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die 17-21 SMD LED hat ein kompaktes rechteckiges Gehäuse. Wichtige Abmessungen (in mm, Toleranz ±0,1mm sofern nicht anders angegeben) umfassen:

• Gesamtlänge: 2,0 mm
• Gesamtbreite: 1,25 mm
• Gesamthöhe: 0,8 mm
• Anschluss (Terminal) Abmessungen und Abstände sind für das PCB-Pad-Layout-Design spezifiziert.

Eine Kathodenmarkierung ist auf dem Gehäuse klar angegeben, um die korrekte Polungsorientierung während der Montage zu gewährleisten. Das empfohlene PCB-Land Pattern (Pad-Design) sollte diesen Abmessungen folgen, um korrektes Löten und mechanische Stabilität sicherzustellen.

5.2 Rolle, Tape und Verpackung

Das Bauteil wird in einer feuchtigkeitsempfindlichen Geräte (MSD) Verpackung, Stufe 3 gemäß IPC/JEDEC-Standards, geliefert.

• Trägertape:8mm breit, mit Taschen, die die LEDs halten. Abmessungen für das Tape, die Tasche und das Decktape sind angegeben, um Kompatibilität mit Zuführern sicherzustellen.
• Rolle:Rolle mit 7 Zoll Durchmesser. Rollenabmessungen (Nabendurchmesser, Flanschdurchmesser, Breite) sind für automatisierte Handhabungsgeräte spezifiziert.
• Packungsmenge:3000 Stück pro Rolle.
• Feuchtigkeitssperrbeutel:Die Rolle ist zusammen mit einer Feuchtigkeitsanzeigekarte und Trockenmittel in einem aluminiumlaminierten feuchtigkeitsdichten Beutel versiegelt, um die LEDs während Lagerung und Transport vor Umgebungsfeuchtigkeit zu schützen.

Etikettenerklärung:Das Rollenetikett enthält kritische Informationen für Rückverfolgbarkeit und korrekte Anwendung: Kundeneigene Artikelnummer (CPN), Hersteller-Artikelnummer (P/N), Menge (QTY) und die spezifischen Binning-Codes für Lichtstärke (CAT), dominante Wellenlänge/Farbton (HUE) und Durchlassspannung (REF), zusammen mit der Losnummer (LOT No).

6. Richtlinien für Löten und Montage

Sachgemäße Handhabung und Lötung sind entscheidend für die Zuverlässigkeit.

6.1 Lagerung und Handhabung

• Öffnen Sie den Feuchtigkeitssperrbeutel nicht, bis Sie bereit zur Verwendung sind.
• Nach dem Öffnen müssen unbenutzte LEDs bei ≤30°C und ≤60% relativer Luftfeuchtigkeit (RH) gelagert werden.
• Die "Floor Life" nach Beutelöffnung beträgt 168 Stunden (7 Tage). Wird diese überschritten oder zeigt der Trockenmittelindikator Aktivierung an, müssen die LEDs vor der Verwendung 24 Stunden bei 60°C ±5°C getrocknet (gebaked) werden, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und "Popcorning" während des Reflow zu verhindern.

6.2 Reflow-Lötprofil

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

• Vorwärmen:Anstieg von Umgebungstemperatur auf 150-200°C über 60-120 Sekunden.
• Einweichen/Vorwärmen:Halten zwischen 150-200°C.
• Flüssigphasezeit:Zeit über 217°C sollte 60-150 Sekunden betragen.
• Spitzentemperatur:Maximal 260°C.
• Zeit bei Spitze:Sollte 10 Sekunden bei 260°C nicht überschreiten.
• Aufheizrate:Maximal 6°C/Sekunde.
• Abkühlrate:Maximal 3°C/Sekunde.
• Kritische Regel:Reflow-Löten sollte nicht mehr als zweimal an derselben LED durchgeführt werden.

6.3 Handlöten und Nacharbeit

• Verwenden Sie einen Lötkolben mit einer Spitzentemperatur <350°C und einer Leistung <25W.
• Begrenzen Sie die Lötzeit pro Anschluss auf ≤3 Sekunden.
• Lassen Sie eine Abkühlpause von ≥2 Sekunden zwischen dem Löten der Anschlüsse.
• Vermeiden Sie mechanische Belastung des LED-Körpers während des Erhitzens.
• Reparatur nach dem Löten wird stark abgeraten. Wenn unvermeidbar, muss ein spezieller Doppelspitzen-Lötkolben verwendet werden, um beide Anschlüsse gleichzeitig zu erhitzen, und die Auswirkung auf die LED-Eigenschaften muss überprüft werden.
• Verbiegen Sie die PCB nach dem Löten nicht.

7. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen

7.1 Typische Anwendungsszenarien

• Hintergrundbeleuchtung:Ideal für die Hintergrundbeleuchtung von Symbolen, Schaltern und kleinen Bereichen auf Armaturenbrettern, Bedienfeldern und Unterhaltungselektronik.
• Statusanzeigen:Perfekt für Strom-, Verbindungs- und Funktionsstatusanzeigen in Telekommunikationsgeräten (Telefone, Faxe), Computerperipherie und industriellen Steuerungen.
• Allgemeine Anzeigezwecke:Jede Anwendung, die eine kleine, helle, zuverlässige grüne Lichtquelle erfordert.

7.2 Designüberlegungen

• Strombegrenzung:Ein externer strombegrenzender Widerstand istzwingend erforderlich. Die Durchlassspannung hat einen negativen Temperaturkoeffizienten, was bedeutet, dass sie mit steigender Temperatur abnimmt. Ohne Widerstand kann eine kleine Spannungserhöhung einen großen, potenziell zerstörerischen Stromanstieg (thermisches Durchgehen) verursachen. Der Widerstandswert wird mit R = (Versorgungsspannung - VF) / IF berechnet.
• Thermisches Management:Obwohl das Gehäuse klein ist, muss die Verlustleistung (bis zu 60mW) berücksichtigt werden, insbesondere bei hohen Umgebungstemperaturen oder in geschlossenen Räumen. Eine ausreichende PCB-Kupferfläche um die Pads kann als Kühlkörper wirken.
• ESD-Schutz:Implementieren Sie Standard-ESD-Kontrollen im Montagebereich. Obwohl für 2000V HBM ausgelegt, können zusätzliche Schutzdioden auf der PCB in Hochrisikoumgebungen notwendig sein.
• Optisches Design:Der weite 140-Grad-Abstrahlwinkel bietet gute Sichtbarkeit außerhalb der Achse. Für fokussiertes Licht können externe Linsen oder Lichtleiter erforderlich sein.

8. Anwendungseinschränkungen und Zuverlässigkeitshinweis

Das Datenblatt enthält einen kritischen Haftungsausschluss. Diese Standard-Kommerzielle LED istnicht qualifiziert oder für den Einsatz in hochzuverlässigen oder sicherheitskritischen Anwendungen empfohlenohne vorherige Konsultation und spezifische Qualifikation. Dies schließt ausdrücklich ein:

• Militärische und Luft- und Raumfahrtsysteme
• Automobil-Sicherheits- und Sicherungssysteme (z.B. Airbag-Anzeigen, Bremslichter)
• Medizinische Lebenserhaltungs- oder Diagnosegeräte

Die Spezifikation garantiert Leistung nur innerhalb der angegebenen Grenzen und als einzelnes Bauteil. Der Designer ist verantwortlich dafür sicherzustellen, dass das Produkt nicht über diese Spezifikationen hinaus verwendet wird und für die beabsichtigte Lebensdauer und Umgebungsbedingungen der Anwendung geeignet ist.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Das 17-21 Gehäuse bietet einen Kompromiss zwischen Größe und Leistung. Im Vergleich zu größeren bedrahteten LEDs (z.B. 3mm oder 5mm) bietet es erhebliche Platzersparnis und bessere Eignung für automatisierte Montage. Im Vergleich zu noch kleineren Chip-Scale-Packages (CSP) bietet das 17-21 Gehäuse einfachere Handhabung, Standard-Lötprozesse und typischerweise bessere Wärmeableitung aufgrund seines vergossenen Gehäuses mit Metallanschlüssen. Die Verwendung von AlGaInP-Technologie für Grün bietet höhere Effizienz und bessere Farbsättigung im Vergleich zu älteren Technologien wie GaP, insbesondere im grünen Spektrum.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Welchen Widerstandswert sollte ich für eine 5V-Versorgung verwenden?

A: Unter Verwendung der maximalen VF (2,35V) für eine Sicherheitsmarge bei IF=20mA: R = (5V - 2,35V) / 0,020A = 132,5 Ohm. Ein Standard-130- oder 150-Ohm-Widerstand wäre angemessen. Überprüfen Sie immer den Strom mit der tatsächlichen VF Ihres LED-Bins.

F: Kann ich diese LED mit 30mA für mehr Helligkeit betreiben?

A: Nein. Der absolute Maximalwert für den Dauer-Durchlassstrom (IF) beträgt 25mA. Betrieb bei 30mA überschreitet diesen Wert, was die Zuverlässigkeit und Lebensdauer verringert und sofortigen Ausfall verursachen kann.

F: Mein Beutel wurde vor 10 Tagen geöffnet. Kann ich die LEDs noch verwenden?

A: Überprüfen Sie zuerst die Feuchtigkeitsanzeigekarte. Wenn sie Belichtung anzeigt (z.B. Farbwechsel), müssen Sie die LEDs vor der Verwendung 24 Stunden bei 60°C trocknen (backen), um Feuchtigkeit auszutreiben und Lötstellenbeschädigung während des Reflow zu verhindern.

F: Wie interpretiere ich die Bin-Codes auf dem Etikett?

A: Das Etikett zeigt CAT (Lichtstärke-Bin, z.B. N), HUE (Wellenlängen-Bin, z.B. C14) und REF (Spannungs-Bin, z.B. 1). Dies sagt Ihnen den spezifischen Leistungsbereich der LEDs auf dieser Rolle.

F: Warum beträgt die Sperrspannungsfestigkeit nur 5V?

A: LEDs sind nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt. Die 5V-Festigkeit ist eine Durchschlagspannung zum Schutz vor versehentlicher Verpolung während Tests oder Montage. Für den Schutz der Schaltung vor transienten Sperrspannungen wird eine externe Diode parallel (Kathode zu Anode) empfohlen.