SMD LED 19-219/T7D-AV1W1E/3T Datenblatt - Größe 1,6x0,8x0,77mm - Spannung 2,75-3,65V - Leistung 110mW - Reines Weiß - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die 19-219/T7D-AV1W1E/3T ist eine kompakte, oberflächenmontierbare LED, die für moderne elektronische Anwendungen entwickelt wurde, die zuverlässige Anzeigebeleuchtung oder Hintergrundbeleuchtung auf minimaler Grundfläche erfordern.

1.1 Kernvorteile und Produktpositionierung

Diese LED-Komponente bietet erhebliche Vorteile gegenüber herkömmlichen LEDs mit Anschlussrahmen. Ihr Hauptvorteil ist die extrem geringe Größe, die das Design kleinerer Leiterplatten (PCBs), eine höhere Bauteilpackungsdichte, geringeren Lagerplatzbedarf und letztlich die Herstellung kompakterer Endgeräte ermöglicht. Die Leichtbauweise des SMD-Gehäuses macht es besonders geeignet für Miniatur- und tragbare Anwendungen, bei denen Gewicht und Platz kritische Einschränkungen darstellen.

1.2 Zielmärkte und Anwendungen

Die 19-219 SMD LED ist vielseitig einsetzbar und findet Verwendung in mehreren wichtigen Anwendungsbereichen:

• Telekommunikationsgeräte:Wird als Statusanzeigen und zur Hintergrundbeleuchtung von Tasten oder Displays in Telefonen und Faxgeräten verwendet.
• Display-Technologie:Ideal für die flache Hintergrundbeleuchtung von Flüssigkristalldisplays (LCDs) sowie zur Beleuchtung von Schaltern und Symbolen auf Bedienfeldern.
• Allgemeine Anzeigezwecke:Geeignet für eine Vielzahl von Konsum- und Industrie-Elektronik, bei der eine kleine, helle und zuverlässige Anzeigeleuchte benötigt wird.

2. Detaillierte technische Spezifikationen

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Analyse der wichtigsten technischen Parameter der LED, die für ein korrektes Schaltungsdesign und die Zuverlässigkeitssicherung unerlässlich sind.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb unter oder bei diesen Bedingungen ist nicht garantiert und sollte für eine zuverlässige Leistung vermieden werden.

• Sperrspannung (V_R):5 V. Das Überschreiten dieser Spannung in Sperrrichtung kann zum Durchbruch des Übergangs führen.
• Dauer-Flussstrom (I_F):25 mA. Der maximale Gleichstrom, der kontinuierlich angelegt werden kann.
• Spitzen-Flussstrom (I_FP):100 mA. Dies ist nur unter gepulsten Bedingungen mit einem Tastverhältnis von 1/10 bei 1 kHz zulässig.
• Verlustleistung (P_d):110 mW. Die maximale Leistung, die das Gehäuse bei einer Umgebungstemperatur (T_a) von 25°C abführen kann.
• Elektrostatische Entladung (ESD) Human Body Model (HBM):1000 V. Zeigt eine mittlere ESD-Empfindlichkeit an; geeignete Handhabungsverfahren sind erforderlich.
• Betriebstemperatur (T_opr):-40 bis +85 °C. Der Umgebungstemperaturbereich, in dem das Bauteil spezifiziert ist, zu arbeiten.
• Lagertemperatur (T_stg):-40 bis +90 °C.
• Löttemperatur:Das Bauteil hält Reflow-Lötung mit einer Spitzentemperatur von 260°C für bis zu 10 Sekunden oder Handlötung bei 350°C für bis zu 3 Sekunden pro Anschluss aus.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Dies sind die typischen Leistungsparameter, gemessen bei einer Standard-Umgebungstemperatur von 25°C. Sie sind entscheidend für die Vorhersage des Verhaltens der LED in einer Anwendung.

• Lichtstärke (I_v):Liegt zwischen einem Minimum von 715 mcd und einem Maximum von 1420 mcd bei einem Standard-Teststrom von 20 mA. Der spezifische Wert wird durch den Bincode (V1, V2, W1) bestimmt.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):Ein typisch weiter Abstrahlwinkel von 130 Grad, der ein breites Abstrahlmuster für Flächenbeleuchtung und Anzeigen bietet.
• Flussspannung (V_F):Liegt zwischen 2,75 V und 3,65 V bei 20 mA. Der genaue Bereich wird durch den Flussspannungs-Bincode (5, 6, 7) spezifiziert. Dieser Parameter ist entscheidend für das Design der Strombegrenzungsschaltung.
• Sperrstrom (I_R):Maximal 50 µA bei einer Sperrspannung von 5 V.

Wichtige Hinweise:Das Datenblatt gibt eine Toleranz von ±11% für die Lichtstärke und ±0,05V für die Flussspannung bei den gebinnten Werten an.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um die Konsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs basierend auf wichtigen Leistungsparametern in "Bins" sortiert. Dies ermöglicht es Designern, Bauteile auszuwählen, die spezifische Anforderungen an Helligkeit und elektrische Eigenschaften erfüllen.

3.1 Binning der Lichtstärke

Die LEDs werden basierend auf ihrer gemessenen Lichtstärke bei 20 mA in drei Bins kategorisiert:

• Bin V1:715 mcd (Min) bis 900 mcd (Max)
• Bin V2:900 mcd (Min) bis 1120 mcd (Max)
• Bin W1:1120 mcd (Min) bis 1420 mcd (Max)

3.2 Binning der Flussspannung

Die LEDs werden auch nach ihrem Flussspannungsabfall bei 20 mA gebinnt:

• Bin 5:2,75 V (Min) bis 3,05 V (Max)
• Bin 6:3,05 V (Min) bis 3,35 V (Max)
• Bin 7:3,35 V (Min) bis 3,65 V (Max)

3.3 Binning der Farbkoordinaten

Für Farbkonsistenz wird das weiße Licht durch Farbkoordinaten im CIE-1931-Diagramm definiert. Das Datenblatt definiert sechs Bins (1 bis 6), die jeweils einen viereckigen Bereich im Farbdiagramm spezifizieren, der durch vier (x, y)-Koordinatenpaare definiert ist. Dies stellt sicher, dass das emittierte weiße Licht innerhalb eines kontrollierten Farbraums liegt. Die Toleranz für diese Koordinaten beträgt ±0,01.

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt enthält mehrere typische Kennlinien, die zeigen, wie sich die Leistung der LED mit den Betriebsbedingungen ändert.

4.1 Spektralverteilung

Ein Diagramm zeigt die relative Lichtstärke als Funktion der Wellenlänge (λ). Für eine weiße LED auf InGaN-Basis mit gelbem Leuchtstoff (wie im Geräteauswahlleitfaden angegeben) würde diese Kurve typischerweise einen blauen Peak vom LED-Chip und einen breiteren gelben Peak vom Leuchtstoff zeigen, die sich zu weißem Licht kombinieren.

4.2 Flussstrom vs. Flussspannung (I-V-Kennlinie)

Diese grundlegende Kurve zeigt die exponentielle Beziehung zwischen dem durch die LED fließenden Strom und der daran anliegenden Spannung. Sie verdeutlicht, warum ein strombegrenzendes Bauteil (wie ein Widerstand oder Konstantstromtreiber) zwingend erforderlich ist, da ein kleiner Spannungsanstieg über den Knickpunkt hinaus einen großen, potenziell zerstörerischen Stromanstieg verursacht.

4.3 Lichtstärke vs. Flussstrom

Diese Kurve zeigt, dass die Lichtausbeute im Allgemeinen proportional zum Flussstrom ist, die Beziehung jedoch bei sehr hohen Strömen aufgrund von Effizienzabfall und thermischen Effekten sublinear werden kann.

4.4 Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur

Dieses Diagramm ist entscheidend für das Verständnis des thermischen Verhaltens. Es zeigt, wie die Lichtstärke mit steigender Umgebungstemperatur (T_a) abnimmt. Designer müssen diese Derating in Anwendungen mit hohen Umgebungstemperaturen berücksichtigen.

4.5 Flussstrom-Derating-Kurve

Diese Kurve definiert den maximal zulässigen Dauer-Flussstrom als Funktion der Umgebungstemperatur. Mit steigender Temperatur muss der maximal sichere Strom reduziert werden, um die Verlustleistungsgrenzen des Bauteils nicht zu überschreiten und die Langzeit-Zuverlässigkeit sicherzustellen.

4.6 Strahlungsdiagramm

Ein Polardiagramm, das die räumliche Verteilung der Lichtintensität veranschaulicht und den typischen Abstrahlwinkel von 130 Grad bestätigt.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die 19-219 LED hat einen kompakten SMD-Fußabdruck. Wichtige Abmessungen (in mm) sind:

• Länge: 1,6 ± 0,1
• Breite: 0,8 ± 0,1
• Höhe: 0,77 ± 0,1

Die Zeichnung bietet Drauf-, Seiten- und Untersichten mit detaillierten Maßen für die Linse, die Anschlüsse und die interne Struktur.

5.2 Lötpad-Design und Polungserkennung

Ein empfohlenes Lötpad-Layout wird bereitgestellt, um zuverlässiges Löten und korrektes Thermomanagement zu gewährleisten. Die Kathoden-Pad ist im Diagramm klar gekennzeichnet (typischerweise durch eine Kerbe, ein grünes Dreieck im Tape oder eine andere Pad-Form). Die vorgeschlagenen Pad-Abmessungen sind 0,8mm x 0,55mm, werden jedoch als Referenz angegeben, die basierend auf spezifischen PCB-Designanforderungen angepasst werden kann.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Eine korrekte Handhabung und Lötung ist für die Zuverlässigkeit von SMD-Bauteilen von entscheidender Bedeutung.

6.1 Reflow-Lötprofil

Ein detailliertes bleifreies Reflow-Temperaturprofil wird spezifiziert:

• Vorwärmen:150–200°C für 60–120 Sekunden.
• Zeit oberhalb Liquidus (217°C):60–150 Sekunden.
• Spitzentemperatur:Maximal 260°C, maximal 10 Sekunden gehalten.
• Aufheizrate:Maximal 6°C/Sekunde.
• Abkühlrate:Maximal 3°C/Sekunde.

Kritischer Hinweis:Reflow-Lötung sollte nicht mehr als zweimal am selben Bauteil durchgeführt werden.

6.2 Handlötung

Falls Handlötung erforderlich ist, muss die Lötspitzentemperatur unter 350°C liegen, und die Kontaktzeit pro Anschluss darf 3 Sekunden nicht überschreiten. Ein Lötkolben mit einer Leistung von 25W oder weniger wird empfohlen. Zwischen dem Löten jedes Anschlusses sollte ein Mindestintervall von 2 Sekunden eingehalten werden, um thermischen Schock zu verhindern.

6.3 Lagerung und Feuchtigkeitsempfindlichkeit

Die LEDs sind in einer feuchtigkeitsbeständigen Barrieretüte mit Trockenmittel verpackt.

• Vor dem Öffnen:Lagern bei ≤ 30°C und ≤ 90% relativer Luftfeuchtigkeit (RLF).
• Nach dem Öffnen (Bodenlebensdauer):1 Jahr bei ≤ 30°C und ≤ 60% RLF. Unbenutzte Teile sollten in einer feuchtigkeitsdichten Verpackung wieder versiegelt werden.
• Trocknen (Baking):Wenn der Trockenmittel-Indikator Feuchtigkeitsaufnahme anzeigt oder die Lagerzeit überschritten wurde, vor der Verwendung 24 Stunden bei 60 ± 5°C trocknen.

6.4 Kritische Vorsichtsmaßnahmen

• Überstromschutz:Ein externer strombegrenzender Widerstand oder eine Schaltung istabsolut zwingend erforderlich. Die exponentielle I-V-Kennlinie der LED bedeutet, dass eine kleine Spannungsänderung eine große Stromänderung verursacht, was ohne Schutz sofort zum Durchbrennen führt.
• Mechanische Belastung:Vermeiden Sie während des Lötens oder in der Endmontage Belastungen auf den LED-Körper. Verbiegen Sie die PCB nach dem Löten 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 so mechanische Belastungen auf die Lötstellen zu verhindern.
• ESD-Vorsichtsmaßnahmen:Das Produkt ist empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung. Verwenden Sie während der gesamten Fertigung geeignete ESD-sichere Handhabungsverfahren.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Tape-and-Reel-Spezifikationen

Die LEDs werden auf industrieüblichen 8 mm breiten, geprägten Trägerbändern geliefert, die auf einer 7-Zoll-Spule aufgewickelt sind. Jede Spule enthält 3000 Stück. Detaillierte Abmessungen für die Taschen des Trägerbands und die Spule werden angegeben.

7.2 Etikettenerklärung

Das Spulenetikett enthält mehrere Codes, die für die Rückverfolgbarkeit und Verifizierung wesentlich sind:

• CPN:Kundenspezifische Artikelnummer
• P/N:Hersteller-Artikelnummer (z.B. 19-219/T7D-AV1W1E/3T)
• QTY:Packungsmenge
• CAT:Lichtstärke-Rang (z.B. V1, W1)
• HUE:Farbkoordinaten & Hauptwellenlängen-Rang (z.B. Bin 1-6)
• REF:Flussspannungs-Rang (z.B. Bin 5-7)
• LOT No:Fertigungslosnummer für die Rückverfolgbarkeit.

8. Anwendungsdesign-Überlegungen

8.1 Schaltungsdesign

Bei der Integration dieser LED ist der kritischste Schritt die Berechnung des seriellen strombegrenzenden Widerstands. Der Widerstandswert (R_s) kann mit dem Ohmschen Gesetz angenähert werden: R_s= (V_Versorgung- V_F) / I_F. Verwenden Sie die maximale V_Faus dem gewählten Bin (oder den absoluten Maximalwert von 3,65V für ein konservatives Design) und den gewünschten Treiberstrom (nicht mehr als 25 mA Dauerstrom). Berechnen Sie stets auch die Nennleistung des Widerstands: P_R= (I_F)²* R_s.

8.2 Thermomanagement

Obwohl klein, erzeugt die LED Wärme. Für optimale Lebensdauer und stabile Lichtausbeute:

• Halten Sie sich an die Flussstrom-Derating-Kurve bei hohen Umgebungstemperaturen.
• Stellen Sie sicher, dass die PCB über ausreichende Kupferflächen verfügt, die mit den thermischen Pads (falls vorhanden) oder den Kathoden-/Anoden-Leiterbahnen verbunden sind, um als Kühlkörper zu dienen.
• Vermeiden Sie es, die LED in der Nähe anderer wärmeerzeugender Komponenten zu platzieren.

8.3 Optische Integration

Der weite Abstrahlwinkel von 130 Grad macht sie geeignet für Anwendungen, die breite, gleichmäßige Ausleuchtung erfordern. Für fokussierteres Licht können externe Linsen oder Lichtleiter erforderlich sein. Das gelbe diffundierende Harz trägt zu einem gleichmäßigeren Erscheinungsbild bei.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die 19-219 LED unterscheidet sich hauptsächlich durch die Kombination aus sehr kleinem Formfaktor (1,6x0,8mm Grundfläche) und relativ hoher Lichtstärke (bis zu 1420 mcd). Im Vergleich zu größeren SMD-LEDs (z.B. 3528, 5050) bietet sie überlegene Platzersparnis. Im Vergleich zu noch kleineren Chip-LEDs bietet sie möglicherweise aufgrund ihres definierten Gehäuses eine einfachere Handhabung und Lötung. Ihre Konformität mit RoHS, REACH und halogenfreien Standards macht sie für globale Märkte mit strengen Umweltvorschriften geeignet.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

10.1 Warum ist ein strombegrenzender Widerstand zwingend erforderlich?

Die Flussspannung (V_F) einer LED ist kein fester Wert wie bei einer Batterie; sie hat eine Toleranz und einen negativen Temperaturkoeffizienten (sie sinkt, wenn sich der Übergang erwärmt). Das direkte Anschließen einer LED an eine Spannungsquelle, die auch nur geringfügig über ihrer V_Fliegt, führt zu einem unkontrollierten Stromanstieg (thermisches Durchgehen), der das Bauteil sofort zerstört. Der Widerstand stellt eine lineare, vorhersehbare Beziehung zwischen Versorgungsspannung und Strom her.

10.2 Kann ich diese LED mit einer 3,3V-Versorgung betreiben?

Möglicherweise, aber ein sorgfältiges Design ist erforderlich. Da der V_F-Bereich 2,75V bis 3,65V beträgt, leuchtet eine LED aus Bin 7 (V_F3,35-3,65V) bei 3,3V möglicherweise überhaupt nicht oder nur sehr schwach. Eine LED aus Bin 5 (V_F2,75-3,05V) funktioniert, aber die Spannungsreserve (3,3V - V_F) ist sehr gering, was den Strom hochsensibel gegenüber Schwankungen in V_Fund der Versorgungsspannung macht. Ein Konstantstromtreiber wird für eine stabile Leistung dringend empfohlen, wenn die Versorgungsspannung nahe an V_F.

10.3 Was bedeuten die Bincodes (z.B. W1, 6) für meine Anwendung?

Bincodes stellen Konsistenz innerhalb eines Fertigungsloses sicher. Wenn Ihr Design eine gleichmäßige Helligkeit über mehrere LEDs hinweg erfordert, sollten Sie LEDs aus demselben Lichtstärke-Bin spezifizieren (z.B. alle W1). Wenn Ihr Schaltungsdesign enge Spannungsreserven hat, stellt die Spezifikation eines Flussspannungs-Bins (z.B. alle Bin 6) ein ähnliches elektrisches Verhalten sicher. Für farbkritische Anwendungen ist die Spezifikation des Farbkoordinaten-Bins wesentlich.

11. Design- und Anwendungsfallstudie

Szenario: Design eines Statusanzeigepanels für ein kompaktes IoT-Sensormodul.

Das Modul hat begrenzten PCB-Platz und wird über eine 5V-USB-Verbindung versorgt. Es benötigt drei Status-LEDs: Strom (dauerhaft an), Datenübertragung (blinkend) und Fehler (blinkend).

1. Bauteilauswahl:Die 19-219 LED wird aufgrund ihres winzigen Platzbedarfs gewählt, sodass alle drei LEDs in einer Reihe am Rand der kleinen PCB Platz finden.
2. Schaltungsdesign:Die Versorgung beträgt 5V. Ziel ist ein Standard-Treiberstrom von 20mA. Unter Verwendung der maximalen V_Fvon 3,65V für ein konservatives Design: R_s= (5V - 3,65V) / 0,020A = 67,5Ω. Der nächstgelegene Standard-1%-Widerstandswert ist 68Ω. Verlustleistung: P = (0,020^2)*68 = 0,0272W, daher ist ein Standard-1/10W (0,1W) Widerstand mehr als ausreichend.
3. PCB-Layout:Das empfohlene Lötpad-Layout wird verwendet. Um jede LED wird ein kleiner Sperrbereich eingehalten, um Lichtstreuung zu verhindern. Die Kathoden-Pads sind mit der Masseebene verbunden, um eine leichte thermische Verbesserung zu erzielen.
4. Softwaresteuerung:Die LEDs werden von GPIO-Pins eines Mikrocontrollers angesteuert. Die Blinkfunktionen werden in der Firmware mit geeigneten Verzögerungen implementiert.
5. Ergebnis:Ein zuverlässiges, helles und platzsparendes Anzeigesystem wird erreicht. Durch die Bestellung aller LEDs aus demselben Lichtstärke-Bin (z.B. V2) wird visuelle Konsistenz garantiert.

12. Einführung in das Technologieprinzip

Die 19-219 LED erzeugt weißes Licht mit einer gängigen und effizienten Methode für SMD-LEDs. Der Kern des Bauteils ist ein Halbleiterchip aus Indiumgalliumnitrid (InGaN), der Licht im blauen Spektralbereich emittiert, wenn elektrischer Strom durch ihn fließt (Elektrolumineszenz). Dieser blaue LED-Chip ist in einem Gehäuse eingekapselt, das mit einem transparenten Epoxidharz gefüllt ist, das mit einem gelb emittierenden Leuchtstoffmaterial dotiert ist. Ein Teil des blauen Lichts vom Chip wird vom Leuchtstoff absorbiert, der es dann als gelbes Licht wieder emittiert. Das verbleibende, nicht absorbierte blaue Licht vermischt sich mit dem emittierten gelben Licht, und das menschliche Auge nimmt diese Kombination als weißes Licht wahr. Die spezifischen Verhältnisse des Leuchtstoffs und die Eigenschaften des blauen Chips bestimmen die genaue Farbtemperatur (kaltweiß, reinweiß, warmweiß) und die Farbkoordinaten des emittierten Lichts.

13. Branchentrends und Entwicklungen

Der Markt für SMD-LEDs wie die 19-219 entwickelt sich weiter. Wichtige Trends sind:

• Erhöhte Effizienz (Lumen pro Watt):Fortlaufende Verbesserungen in der InGaN-Chip-Technologie und Leuchtstoffformulierungen führen zu höherer Lichtausbeute, was bedeutet, dass bei gleicher elektrischer Eingangsleistung helleres Licht erzeugt wird.
• Miniaturisierung:Das Streben nach kleineren Endprodukten treibt die Entwicklung von LEDs mit noch kleineren Grundflächen und niedrigeren Bauhöhen bei gleichbleibender oder verbesserter optischer Leistung voran.
• Verbesserte Farbwiedergabe und Konsistenz:Fortschritte in der Leuchtstofftechnologie und engere Binning-Prozesse ermöglichen LEDs mit höheren Farbwiedergabeindex (CRI)-Werten und konsistenterer Farbe von Los zu Los, was für Display-Hintergrundbeleuchtung und Architekturbeleuchtung entscheidend ist.
• Integration und intelligente Funktionen:Obwohl es sich hier um ein diskretes Bauteil handelt, ist der breitere Branchentrend hin zu integrierten LED-Modulen, die Treiber, Controller und Kommunikationsschnittstellen (wie I2C) in einem einzigen Gehäuse enthalten können.
• Fokus auf Nachhaltigkeit:Die Einhaltung von Umweltvorschriften (RoHS, REACH, halogenfrei) ist heute eine Standardanforderung, und der Fokus auf die Recyclingfähigkeit von Materialien und die Reduzierung des Einsatzes seltener Erden in Leuchtstoffen nimmt zu.