SMD LED 19-21/T1D-CPQTY/3T Datenblatt - 1.9x2.1mm - 3.0V Max - 40mW - Reines Weiß - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die 19-21 SMD LED ist ein kompaktes, oberflächenmontierbares Bauteil, das für moderne elektronische Anwendungen entwickelt wurde, die eine zuverlässige Anzeige- oder Hintergrundbeleuchtungsfunktion erfordern. Ihr Hauptvorteil liegt in ihrem deutlich reduzierten Platzbedarf im Vergleich zu herkömmlichen LEDs mit Anschlussrahmen, was eine höhere Packungsdichte auf Leiterplatten, weniger Lagerplatz und letztendlich einen Beitrag zur Miniaturisierung von Endgeräten ermöglicht. Die leichte Bauweise macht sie zudem ideal für tragbare und platzbeschränkte Anwendungen.

Diese LED ist ein monochromer Typ, der ein reines weißes Licht emittiert und mit einem gelben Diffusorharz aufgebaut ist. Sie entspricht vollständig den aktuellen Umwelt- und Fertigungsstandards, ist bleifrei, RoHS-konform, EU REACH-konform und halogenfrei (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). Das Produkt wird auf 8-mm-Trägerbändern auf 7-Zoll-Spulen geliefert, wodurch es voll kompatibel mit automatischen Bestückungsanlagen und Standard-Lötverfahren wie Infrarot- oder Dampfphasenreflow ist.

2. Technische Parameter: Detaillierte objektive Interpretation

2.1 Absolute Grenzwerte

Diese Grenzwerte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb bei oder über diesen Grenzen wird nicht empfohlen.

• Sperrspannung (VR):5V. Das Überschreiten dieser Spannung in Sperrrichtung kann zum Durchbruch des Übergangs führen.
• Durchlassstrom (IF):10mA. Der maximal empfohlene kontinuierliche Gleichstrom für einen zuverlässigen Betrieb.
• Spitzendurchlassstrom (IFP):40mA bei einem Tastverhältnis von 1/10 und 1kHz. Dieser Grenzwert erlaubt kurze Pulse mit höherem Strom, was bei Multiplexverfahren nützlich ist, jedoch muss die durchschnittliche Verlustleistung kontrolliert werden.
• Verlustleistung (Pd):40mW. Die maximale Leistung, die das Gehäuse bei Ta=25°C abführen kann, berechnet als VF * IF.
• Elektrostatische Entladung (ESD) HBM:150V. Dieser Human Body Model-Wert zeigt eine mittlere ESD-Empfindlichkeit an; ordnungsgemäße Handhabungsverfahren sind unerlässlich.
• Betriebs- & Lagertemperatur:-40°C bis +85°C (Betrieb) und -40°C bis +90°C (Lagerung). Dieser weite Bereich gewährleistet die Funktionalität in rauen Umgebungen.
• Löttemperatur:Reflow-Profil mit einem Spitzenwert von 260°C für max. 10 Sekunden; Handlötung bei 350°C für max. 3 Sekunden pro Anschluss.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Diese Parameter werden unter Standardtestbedingungen von Ta=25°C und IF=5mA gemessen und liefern die Basis-Performance.

• Lichtstärke (Iv):Reicht von einem Minimum von 45,0 mcd bis zu einem Maximum von 112,0 mcd, wobei ein typischer Wert angegeben ist. Eine Toleranz von ±11% gilt.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):Ein typisch weiter Abstrahlwinkel von 110 Grad, charakteristisch für ein diffuses LED-Gehäuse.
• Durchlassspannung (VF):Liegt im Bereich von 2,60V bis 3,00V bei IF=5mA, mit einer Toleranz von ±0,05V. Dieser Parameter ist entscheidend für die Berechnung des Vorwiderstands.
• Sperrstrom (IR):Maximal 50 µA bei VR=5V. Das Bauteil ist nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt; dieser Test dient nur der Charakterisierung des Leckstroms.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um Farb- und Helligkeitskonsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs in Bins sortiert.

3.1 Lichtstärke-Binning

Zwei Bins werden basierend auf der minimalen Lichtstärke bei IF=5mA definiert:

• Bin-Code P:45 mcd (Min) bis 72 mcd (Max).
• Bin-Code Q:72 mcd (Min) bis 112 mcd (Max).

3.2 Durchlassspannungs-Binning

Vier Bins werden für die Durchlassspannung bei IF=5mA definiert:

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

3.3 Farbort-Binning

Der Weißpunkt wird innerhalb spezifischer Regionen auf dem CIE-1931-Farbtafeld kontrolliert, definiert durch vier viereckige Bins (Codes 1-4) mit einer Toleranz von ±0,01. Die angegebenen Koordinaten definieren die Eckpunkte jedes Bins und stellen sicher, dass das emittierte weiße Licht innerhalb eines vorhersagbaren Farbraums liegt.

4. Analyse der Kennlinien

Typische Kennlinien geben Einblick in das Verhalten des Bauteils unter verschiedenen Bedingungen.

• Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Zeigt die nichtlineare Beziehung zwischen Treiberstrom und Lichtausbeute. Die Intensität steigt mit dem Strom, kann aber bei höheren Werten sättigen.
• Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Demonstriert den negativen Temperaturkoeffizienten der Lichtausbeute. Die Lichtstärke nimmt typischerweise ab, wenn die Sperrschichttemperatur steigt.
• Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (IV-Kurve):Veranschaulicht die exponentielle Beziehung, die entscheidend für das Verständnis des dynamischen Widerstands und der Notwendigkeit einer Stromregelung ist.
• Durchlassstrom-Derating-Kurve:Spezifiziert den maximal zulässigen Durchlassstrom in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur, um sicherzustellen, dass der Verlustleistungsgrenzwert (Pd) nicht überschritten wird.
• Spektrale Verteilung:Zeigt die spektrale Leistungsverteilung des weißen Lichts, typischerweise mit einem Blau-LED-Peak kombiniert mit einer breiteren Emission des gelben Leuchtstoffs.
• Abstrahldiagramm:Ein Polardiagramm, das die räumliche Verteilung der Lichtintensität visualisiert und den 110-Grad-Abstrahlwinkel bestätigt.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED hat ein kompaktes SMD-Gehäuse mit Nennabmessungen. Die Kathode ist durch eine spezifische Markierung auf dem Gehäuse gekennzeichnet. Alle nicht spezifizierten Toleranzen betragen ±0,1mm. Die genaue Länge, Breite und Höhe sind in der Maßzeichnung definiert.

5.2 Polaritätskennzeichnung

Eine klare Kathodenmarkierung ist auf dem Gehäuse vorhanden, um die korrekte Ausrichtung während der Leiterplattenbestückung sicherzustellen. Falsche Polarität verhindert das Leuchten der LED und kann sie einer Sperrspannungsbelastung aussetzen.

6. Löt- und Bestückungsrichtlinien

6.1 Lötbedingungen

Ein bleifreies Reflow-Lötprofil wird empfohlen: Vorwärmen zwischen 150-200°C für 60-120s, Zeit über 217°C (Liquidus) für 60-150s, mit einer Spitzentemperatur von maximal 260°C für höchstens 10 Sekunden. Die maximale Aufheizrate beträgt 6°C/s und die Abkühlrate 3°C/s. Das Reflow-Löten sollte nicht mehr als zweimal durchgeführt werden. Vermeiden Sie mechanische Belastung der LED während des Erhitzens und verziehen Sie die Leiterplatte nach dem Löten nicht.

6.2 Lagerungs- und Handhabungsvorsichtsmaßnahmen

Die LEDs sind feuchtigkeitsempfindlich (MSL). Wichtige Vorsichtsmaßnahmen umfassen:

• Lagerung:Öffnen Sie die feuchtigkeitsdichte Verpackung erst bei Gebrauchsbereitschaft. Lagern Sie ungeöffnete Beutel an einem kühlen, trockenen Ort.
• Bodenlebensdauer:Nach dem Öffnen innerhalb von 168 Stunden (7 Tagen) verwenden, wenn bei ≤30°C und ≤60% RH gelagert. Andernfalls 24 Stunden bei 60±5°C nachtrocknen und neu verpacken.
• ESD-Schutz:Das Bauteil hat eine ESD-HBM-Bewertung von 150V, was die Verwendung von ESD-sicheren Arbeitsplätzen und Handhabungsverfahren erforderlich macht.
• Strombegrenzung:Ein externer strombegrenzender Widerstand ist zwingend erforderlich. Die exponentielle IV-Charakteristik der LED bedeutet, dass eine kleine Spannungsänderung eine große Stromänderung verursacht, was ohne ordnungsgemäße Stromregelung zu sofortigem Durchbrennen führen kann.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Verpackungsspezifikationen

Das Produkt wird in feuchtigkeitsbeständiger Verpackung geliefert, bestehend aus:

• Trägerband:8 mm Breite, aufgespult auf...
• Spule:7 Zoll Durchmesser. Die Standardmenge beträgt 3000 Stück pro Spule.
• Feuchtigkeitsdichter Beutel:Aluminiumbeutel, der die Spule zusammen mit einem Trockenmittel und einer Feuchtigkeitsindikatorkarte enthält.

Detaillierte Abmessungen für Spule und Trägerband werden mit einer Standardtoleranz von ±0,1mm angegeben, sofern nicht anders vermerkt.

7.2 Etikettenerklärung

Das Verpackungsetikett enthält Codes für Rückverfolgbarkeit und Spezifikation:

• CPN (Kunden-Produktnummer)
• P/N (Produktnummer)
• QTY (Packmenge)
• CAT (Lichtstärke-Klasse, z.B. P oder Q)
• HUE (Farbort- & Hauptwellenlängen-Klasse, z.B. 1-4)
• REF (Durchlassspannungs-Klasse, z.B. 28-31)
• LOT No (Losnummer für Rückverfolgbarkeit)

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

• Hintergrundbeleuchtung:Ideal für Armaturenbrett-Anzeigen, Schalterbeleuchtung und flache Hintergrundbeleuchtung für LCDs und Symbole.
• Telekommunikationsgeräte:Statusanzeigen und Tastaturbeleuchtung in Telefonen und Faxgeräten.
• Allgemeine Anzeige:Jede Anwendung, die eine kompakte, zuverlässige, weiße Lichtquelle erfordert.

8.2 Designüberlegungen

• Stromversorgung:Immer einen Vorwiderstand oder Konstantstromtreiber verwenden. Berechnen Sie den Widerstandswert mit R = (Versorgungsspannung - VF) / IF, wobei VF für ein sicheres Design aus dem maximalen Bin-Wert (z.B. 3,0V) gewählt werden sollte.
• Thermisches Management:Obwohl die Leistung gering ist, sollte bei Betrieb bei hohen Umgebungstemperaturen oder nahe dem Maximalstrom gemäß der Derating-Kurve für ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte oder Wärmeleitungen gesorgt werden.
• Optisches Design:Der 110-Grad-Abstrahlwinkel und das diffuse Harz bieten ein breites, weiches Abstrahlmuster, das für die direkte Betrachtung oder Lichtleiter geeignet ist.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die primäre Differenzierung der 19-21 LED liegt in ihrer Balance aus Größe, Leistung und Zuverlässigkeit. Im Vergleich zu größeren SMD-LEDs (z.B. 3528) bietet sie erhebliche Platzersparnis. Im Vergleich zu kleineren Chip-Scale-Packages ist sie mit Standard-SMT-Prozessen einfacher zu handhaben und zu löten. Ihre spezifische Binning-Struktur für Intensität, Spannung und Farbort ermöglicht im Vergleich zu nicht gebinnten oder locker gebinnten Alternativen ein präziseres Systemdesign und eine bessere Konsistenz in der Massenproduktion.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

10.1 Warum ist ein strombegrenzender Widerstand zwingend erforderlich?

Die Durchlassspannung der LED hat einen negativen Temperaturkoeffizienten und Produktionsschwankungen (Bins 28-31). Eine feste Spannungsversorgung, die direkt angeschlossen wird, würde einen unkontrollierten Stromfluss verursachen, der schnell den absoluten Maximalwert von 10mA überschreiten und das Bauteil zerstören würde. Der Vorwiderstand bietet eine einfache, lineare Methode zur Stromregelung.

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

Ja, aber ein Vorwiderstand ist unerlässlich. Zum Beispiel, für IF=5mA mit einem Worst-Case-VF von 3,0V: R = (5V - 3,0V) / 0,005A = 400 Ohm. Ein Standard-390- oder 430-Ohm-Widerstand wäre geeignet. Überprüfen Sie stets den tatsächlichen Strom unter Betriebsbedingungen.

10.3 Was bedeutet die 168-Stunden-Bodenlebensdauer?

Dies ist die maximale Zeit, die die LED nach dem Öffnen der feuchtigkeitsdichten Verpackung den Umgebungsbedingungen in der Fabrik (≤30°C/60% RH) ausgesetzt sein darf, bevor die Feuchtigkeitsaufnahme während des Reflow-Lötens Schäden (\"Popcorning\") verursachen könnte. Wird diese Zeit überschritten, ist ein 24-stündiges Trocknen bei 60°C erforderlich, um die Feuchtigkeit zu entfernen.

11. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Beispiel: Entwurf einer Statusanzeigetafel mit gleichmäßiger Helligkeit.Um visuelle Konsistenz über mehrere LEDs auf einer Tafel sicherzustellen, geben Sie beim Bestellen engere Binning-Anforderungen an. Bitten Sie beispielsweise um alle LEDs aus Bin Q (höhere Intensität) und Bin 29 (VF 2,7-2,8V). Die Verwendung eines auf 5mA eingestellten Konstantstromtreibers anstelle einer Spannungsversorgung + Widerstände minimiert weiterhin Helligkeitsschwankungen, die durch kleine Unterschiede in der Durchlassspannung innerhalb der Charge verursacht werden, was zu einem perfekt gleichmäßigen Erscheinungsbild führt.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Dies ist eine phosphorkonvertierte weiße LED. Der Kern ist ein Halbleiterchip, typischerweise aus Indiumgalliumnitrid (InGaN), der bei Durchlassvorspannung blaues Licht emittiert (Elektronen und Löcher rekombinieren im PN-Übergang). Dieses blaue Licht regt eine gelbe Phosphorbeschichtung (Yttrium-Aluminium-Granat, YAG:Ce) innerhalb des Gehäuses an. Die Kombination aus dem verbleibenden blauen Licht und der breitbandigen gelben Emission des Phosphors führt zur Wahrnehmung von weißem Licht durch das menschliche Auge. Das gelbe Diffusorharz hilft, das Licht zu streuen und erzeugt so den weiten Abstrahlwinkel.

13. Technologietrends

Der Trend bei SMD-Indikator-LEDs geht weiterhin in Richtung höherer Effizienz (mehr Lumen pro Watt), verbessertem Farbwiedergabeindex (CRI) für weiße LEDs und noch kleineren Gehäusegrößen bei gleichbleibender oder verbesserter thermischer Leistung. Es liegt auch ein Fokus auf der Verbesserung der Zuverlässigkeit und Lebensdauer unter höheren Treiberströmen und Betriebstemperaturen. Die Standardisierung des Binnings und die Bereitstellung detaillierter technischer Daten, wie in diesem Datenblatt zu sehen, spiegeln den Branchentrend zu vorhersagbareren und designfreundlicheren Komponenten für die automatisierte, hochvolumige Fertigung wider.