SMD LED 12-22/BHR6C-A01/2C Datenblatt - 1.2x2.2x1.1mm - Blau (2.7-3.1V) & Rot (1.7-2.2V) - 40-60mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die 12-22 SMD LED ist ein kompaktes, oberflächenmontierbares Bauteil für hochdichte Leiterplattenanwendungen. Sie ist in einer Mehrfarben-Konfiguration erhältlich, die speziell eine blaue LED (BH-Chip) und eine leuchtend rote LED (R6-Chip) in einem einzigen Gehäuse kombiniert. Diese Komponente ist deutlich kleiner als herkömmliche LED-Typen mit Anschlussdrähten, ermöglicht erhebliche Reduzierungen der Platinengröße, erhöhte Packungsdichte, minimierte Lageranforderungen und trägt letztlich zur Entwicklung kleinerer Endgeräte bei. Ihr geringes Gewicht macht sie besonders geeignet für Miniatur- und platzbeschränkte Anwendungen.

1.1 Kernvorteile

• Miniaturisierung:Die geringe Grundfläche (1,2 mm x 2,2 mm) ermöglicht eine hochdichte Platzierung auf Leiterplatten.
• Kompatibilität:Verpackt in 8 mm breitem Band auf 7-Zoll-Durchmesser-Spulen, voll kompatibel mit Standard-Automatikbestückungsgeräten (Pick-and-Place).
• Robuste Fertigung:Kompatibel mit Infrarot (IR)- und Dampfphasen-Reflow-Lötverfahren.
• Umweltkonformität:Das Produkt ist bleifrei, RoHS-konform, erfüllt EU REACH und halogenfrei (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

1.2 Zielanwendungen

• Automobil/Industrie:Hintergrundbeleuchtung für Instrumententafeln, Armaturenbretter und Schalter.
• Telekommunikation:Statusanzeigen und Tastaturbeleuchtung in Telefonen und Faxgeräten.
• Unterhaltungselektronik:Flache Hintergrundbeleuchtung für LCDs, Schalterbeleuchtung und Symbolbeleuchtung.
• Allgemeine Anwendungen:Jede Anwendung, die eine zuverlässige, kompakte Anzeigeleuchte erfordert.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Die folgenden Abschnitte bieten eine detaillierte Aufschlüsselung der elektrischen, optischen und thermischen Spezifikationen des Bauteils. Alle Parameter werden bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C gemessen, sofern nicht anders angegeben.

2.1 Absolute Grenzwerte

Diese Grenzwerte definieren die Limits, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb unter oder bei diesen Bedingungen ist nicht garantiert.

Parameter	Symbol	Code	Grenzwert	Einheit
Sperrspannung	VR	-	5	V
Durchlassstrom	IF	BH	10	mA
		R6	25	mA
Spitzen-Durchlassstrom (Tastverhältnis 1/10 @1KHz)	IFP	BH	40	mA
		R6	50	mA
Verlustleistung	Pd	BH	40	mW
		R6	60	mW
Elektrostatische Entladung (HBM)	ESD	BH	150	V
		R6	2000	V
Betriebstemperatur	Topr	-	-40 ~ +85	°C
Lagertemperatur	Tstg	-	-40 ~ +90	°C
Löttemperatur	Tsol	Reflow	260°C für 10 Sek.	-
		Hand	350°C für 3 Sek.	-

Wichtige Beobachtungen:Der rote (R6) Chip hat eine höhere Strom- und Leistungsfähigkeit im Vergleich zum blauen (BH) Chip. Besonders hervorzuheben ist die deutlich unterschiedliche ESD-Empfindlichkeit: Der BH (blau) Chip ist hochsensitiv (150V HBM) und erfordert strenge ESD-Schutzmaßnahmen während der Handhabung, während der R6 (rot) Chip robuster ist (2000V HBM).

2.2 Elektro-optische Kenngrößen

Dies sind die typischen Leistungsparameter unter normalen Betriebsbedingungen.

Parameter	Symbol	Code	Min.	Typ.	Max.	Einheit	Bedingung
Lichtstärke	Iv	BH	18.0	26.0	-----	mcd	IF=5mA
		R6	22.5	30.0	-----	mcd	IF=5mA
Abstrahlwinkel (2θ1/2)	-	-	-----	120	-----	deg	-
Spitzenwellenlänge	λp	BH	-----	468	-----	nm	-
		R6	-----	632	-----	nm	-
Dominante Wellenlänge	λd	BH	-----	470	-----	nm	-
		R6	-----	624	-----	nm	-
Spektralbandbreite (Δλ)	-	BH	-----	25	-----	nm	-
		R6	-----	20	-----	nm	-
Durchlassspannung	VF	BH	2.7	-----	3.1	V	-
		R6	1.7	-----	2.2	V	-
Sperrstrom	IR	BH	-----	-----	50	μA	VR=5V
		R6	-----	-----	10	μA	VR=5V

Hinweise:

1. Toleranz der Lichtstärke ist ±11%.
2. Toleranz der Durchlassspannung ist ±0,05V.

Analyse:Die blaue LED (BH) arbeitet mit einer höheren Durchlassspannung (2,7-3,1V), typisch für InGaN-basierte Chips, während die rote LED (R6) eine niedrigere Durchlassspannung (1,7-2,2V) aufweist, charakteristisch für AlGaInP-Technologie. Die Lichtstärke ist bei einem niedrigen Treiberstrom von 5mA spezifiziert, was auf hohe Effizienz hinweist. Der breite 120-Grad-Abstrahlwinkel bietet ein breites Abstrahlmuster, das für Anzeigeanwendungen geeignet ist.

3. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt enthält typische Kennlinien für beide Chips (BH (Blau) und R6 (Rot)), die entscheidend für das Verständnis des Bauteilverhaltens unter variierenden Bedingungen sind.

3.1 Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur

Die Kurven zeigen, dass die Lichtausbeute mit steigender Umgebungstemperatur abnimmt. Dieser thermische Quenching-Effekt ist eine grundlegende Eigenschaft von LED-Halbleitern. Entwickler müssen diese Entlastung bei hohen Umgebungstemperaturen berücksichtigen, um eine ausreichende Lichtleistung sicherzustellen.

3.2 Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom

Diese Diagramme veranschaulichen den sublinearen Zusammenhang zwischen Treiberstrom und Lichtausgang. Eine Erhöhung des Stroms bringt abnehmende Erträge an Helligkeit bei gleichzeitig höherer Wärmeentwicklung. Ein Betrieb nahe dem absoluten Maximalstrom ist ineffizient und verkürzt die Lebensdauer des Bauteils.

3.3 Durchlassstrom-Derating-Kurve

Diese kritische Grafik definiert den maximal zulässigen kontinuierlichen Durchlassstrom in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur. Mit steigender Temperatur muss der maximal zulässige Strom reduziert werden, um eine Überschreitung der Verlustleistungsgrenze des Bauteils und thermisches Durchgehen zu verhindern.

3.4 Durchlassspannung vs. Durchlassstrom (I-V-Kennlinie)

Die I-V-Kennlinie zeigt den für eine Diode typischen exponentiellen Zusammenhang. Die "Knie"-Spannung ist die ungefähre Durchlassspannung (V_F). Die Steigung der Kurve im leitenden Bereich steht im Zusammenhang mit dem dynamischen Widerstand der LED.

3.5 Abstrahlcharakteristik

Das Polardiagramm visualisiert die räumliche Verteilung der Lichtintensität und bestätigt den 120-Grad-Abstrahlwinkel. Das Muster ist für diese Art von LED-Gehäuse typischerweise lambertisch oder nahezu lambertisch.

3.6 Spektralverteilung

Die Spektraldiagramme zeigen die Emissionsprofile:

• BH (Blau):Spitzenwellenlänge ~468nm, dominante Wellenlänge ~470nm, mit einer spektralen Bandbreite (FWHM) von ~25nm.
• R6 (Rot):Spitzenwellenlänge ~632nm, dominante Wellenlänge ~624nm, mit einer schmaleren spektralen Bandbreite von ~20nm.

Diese Eigenschaften bestimmen die wahrgenommene Farbreinheit der LED.

4. Mechanische und Gehäuseinformationen

4.1 Gehäuseabmessungen

Die 12-22 SMD LED hat ein kompaktes rechteckiges Gehäuse. Wichtige Abmessungen (in mm, Toleranz ±0,1 mm, sofern nicht anders angegeben) umfassen:

• Gesamtlänge: 2,2 mm
• Gesamtbreite: 1,2 mm
• Gesamthöhe: 1,1 mm
• Anschluss (Kontakt) Abmessungen und Abstände gemäß detaillierter Zeichnung.

Das Datenblatt enthält eine detaillierte Maßzeichnung, die alle kritischen Längen, Breiten, Höhen und Pad-Positionen für das Leiterplatten-Layout spezifiziert.

4.2 Polaritätskennzeichnung

Die Komponente verfügt über eine Polaritätsmarkierung, typischerweise eine Kerbe oder ein Punkt auf dem Gehäuse oder eine abgeschrägte Ecke in der Trägerbandtasche, um die Kathode anzuzeigen. Die korrekte Ausrichtung ist für den Schaltungsbetrieb unerlässlich.

5. Löt- und Montagerichtlinien

Eine ordnungsgemäße Handhabung ist entscheidend für die Zuverlässigkeit. Das Bauteil ist feuchtigkeitsempfindlich (MSL) und erfordert spezifische Lötprofile.

5.1 Lagerung und Feuchtigkeitssensitivität

• Vor dem Öffnen:Lagern bei ≤30°C und ≤90% r.F.
• Nach dem Öffnen (Bodenlebensdauer):1 Jahr bei ≤30°C und ≤60% r.F. Unbenutzte Teile müssen in feuchtigkeitsdichter Verpackung mit Trockenmittel wieder versiegelt werden.
• Trocknen (Backen):Wenn das Trockenmittel Feuchtigkeitsaufnahme anzeigt oder die Lagerzeit überschritten wurde, vor der Verwendung bei 60 ±5°C für 24 Stunden backen.

5.2 Reflow-Lötprofil (bleifrei)

Das empfohlene Profil gilt für bleifreies Lot (z.B. SAC305):

• Vorwärmen:Allmähliches Aufheizen zur Aktivierung des Flussmittels.
• Einweichzone:Zum gleichmäßigen Erwärmen der Platine und der Komponente.
• Reflow:Spitzentemperatur von 260°C für maximal 10 Sekunden.
• Abkühlung:Gesteuertes Abkühlen zur Minimierung von thermischen Spannungen.

Wichtig:Reflow-Lötung 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.

5.3 Handlötung

Wenn manuelles Löten unvermeidbar ist:

• Verwenden Sie einen Lötkolben mit einer Spitzentemperatur <350°C.
• Begrenzen Sie die Kontaktzeit auf ≤3 Sekunden pro Anschluss.
• Verwenden Sie einen Kolben mit einer Leistung ≤25W.
• Lassen Sie ≥2 Sekunden zwischen dem Löten jedes Anschlusses, um Überhitzung zu vermeiden.
• Handlötung birgt ein höheres Beschädigungsrisiko.

5.4 Nacharbeit und Reparatur

Reparaturen nach dem Löten werden dringend abgeraten. Falls unbedingt erforderlich:

• Verwenden Sie einen speziellen Doppelspitzen-Lötkolben für SMD-Entfernung, um gleichzeitig ausgeglichene Wärme auf beide Anschlüsse aufzubringen.
• Überprüfen Sie stets, dass der Reparaturprozess die Eigenschaften der LED nicht beeinträchtigt.

6. Verpackungs- und Bestellinformationen

6.1 Standardverpackung

Die LEDs werden in feuchtigkeitsbeständiger Verpackung geliefert:

• Trägerband:8 mm breites Band.
• Spule:7-Zoll (178 mm) Durchmesser.
• Menge:2000 Stück pro Spule.
• Die Verpackung enthält ein Trockenmittel und ist in einer aluminiumbeschichteten Feuchtigkeitsschutztüte versiegelt.

6.2 Etikettenerklärung

Das Spulenetikett enthält mehrere Codes:

• CPN:Kundenspezifische Artikelnummer.
• P/N:Artikelnummer (z.B. 12-22/BHR6C-A01/2C).
• QTY:Packungsmenge.
• CAT:Lichtstärkenklasse.
• HUE:Farbortkoordinaten & Dominante-Wellenlängen-Klasse.
• REF:Durchlassspannungs-Klasse.
• LOT No:Fertigungslosnummer für Rückverfolgbarkeit.

7. Anwendungsdesign-Überlegungen

7.1 Strombegrenzung ist zwingend erforderlich

LEDs sind stromgesteuerte Bauteile.Ein externer strombegrenzender Widerstand (oder Konstantstromtreiber) ist für jeden Chip (BH und R6) absolut erforderlich.Die Durchlassspannung (V_F) hat eine Toleranz und einen negativen Temperaturkoeffizienten (sinkt mit steigender Temperatur). Das direkte Anschließen einer LED an eine Spannungsquelle, selbst eine nahe ihrer Nenn-V_F, kann dazu führen, dass ein kleiner Spannungsanstieg einen großen, unkontrollierten Stromstoß antreibt, der zu sofortigem Ausfall (Durchbrennen) führt. Der Widerstandswert wird mit dem Ohmschen Gesetz berechnet: R = (V_versorgung- V_F) / I_F.

7.2 Thermomanagement

Obwohl das Gehäuse klein ist, erzeugt die Verlustleistung (40mW für BH, 60mW für R6) Wärme. Für einen zuverlässigen Langzeitbetrieb:

• Halten Sie sich an die Durchlassstrom-Derating-Kurve bei erhöhten Umgebungstemperaturen.
• Sorgen Sie für ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte (thermische Entlastungspads), um Wärme von den LED-Lötstellen abzuleiten.
• Vermeiden Sie es, die LED in der Nähe anderer wärmeerzeugender Komponenten zu platzieren.

7.3 ESD-Schutz

Der blaue (BH) Chip ist hochgradig ESD-empfindlich (150V HBM). Implementieren Sie ESD-Schutzmaßnahmen während des gesamten Produktionsprozesses:

• Verwenden Sie geerdete Arbeitsplätze und Handgelenkbänder während der Handhabung und Montage.
• Erwägen Sie das Hinzufügen von Transientenspannungsunterdrückungs-(TVS)-Dioden oder anderen Schutzschaltungen auf der Leiterplatte, wenn die LED mit externen Schnittstellen verbunden ist, die anfällig für ESD-Ereignisse sind.

8. Technischer Vergleich und Positionierung

Die 12-22/BHR6C-A01/2C bietet eine spezifische Kombination von Merkmalen:

• Verglichen mit größeren SMD LEDs (z.B. 3528, 5050):Sie bietet eine viel kleinere Grundfläche für ultrakompakte Designs, aber mit entsprechend geringerer maximaler Lichtleistung und Leistungsfähigkeit.
• Verglichen mit einfarbigen 12-22 LEDs:Die Mehrfarben-Konfiguration (blau+rot) in einem Gehäuse spart Leiterplattenplatz im Vergleich zur Verwendung von zwei separaten einfarbigen LEDs und vereinfacht Montage und Lagerhaltung.
• Verglichen mit bedrahteten LEDs:Sie eliminiert die Notwendigkeit von Durchstecklöchern, ermöglicht automatisierte Montage und reduziert die Gesamtgröße und das Gewicht des Produkts.

Ihr Hauptvorteil liegt in der Ermöglichung von Miniaturisierung in kostensensitiven, platzbeschränkten Anzeige- und Hintergrundbeleuchtungsanwendungen.

9. Häufig gestellte Fragen (FAQs)

9.1 Kann ich den blauen und roten Chip gleichzeitig von derselben Stromquelle ansteuern?

Nicht direkt in einer einfachen Reihen- oder Parallelschaltung aufgrund ihrer unterschiedlichen Durchlassspannungen (V_F). Der blaue Chip benötigt ~3V, während der rote Chip ~2V benötigt. Bei Parallelschaltung an einer 3V-Quelle würde der rote Chip übermäßigen Strom erfahren. Bei Reihenschaltung wäre eine 5V+ Quelle erforderlich, und die Stromanpassung wäre schlecht. Der empfohlene Ansatz ist die Verwendung separater strombegrenzender Widerstände für jeden Chip, selbst wenn sie eine gemeinsame Spannungsschiene teilen, oder sie unabhängig anzusteuern.

9.2 Warum unterscheidet sich die ESD-Festigkeit zwischen dem blauen und roten Chip so stark?

Dies liegt an grundlegenden Unterschieden in der Halbleitermaterialtechnologie. Die blaue LED verwendet eine InGaN (Indiumgalliumnitrid)-Struktur, die auf Substraten wie Saphir oder Siliziumkarbid gewachsen wird und auf mikroskopischer Junction-Ebene anfälliger für elektrostatische Entladungsschäden sein kann. Die rote LED verwendet eine AlGaInP (Aluminiumgalliumindiumphosphid)-Struktur, die von Natur aus robuster gegen ESD ist. Dies erfordert besondere Vorsicht bei der Handhabung der blauen Komponente.

9.3 Was bedeutet "A01/2C" in der Teilenummer?

Während die vollständige interne Codierung in diesem Auszug nicht detailliert ist, bezeichnen Suffixe wie diese typischerweise spezifische Bins für Schlüsselparameter wie Lichtstärke (CAT), dominante Wellenlänge/Farbort (HUE) und Durchlassspannung (REF). "A01" und "2C" spezifizieren wahrscheinlich die genauen Leistungs-Bins für den blauen bzw. roten Chip und gewährleisten so Farb- und Helligkeitskonsistenz innerhalb einer Produktionscharge.

10. Praktisches Designbeispiel

Szenario:Entwerfen Sie eine Zweifarben-Statusanzeige mit der 12-22/BHR6C-A01/2C. Die LED wird von einem 5V-Mikrocontroller-GPIO-Pin gespeist. Das Ziel ist, jeden Chip mit etwa 5mA zu betreiben.

Berechnung der strombegrenzenden Widerstände:

• Für Blauen Chip (BH, V_F≈ 2,9V typ): R_blau= (5V - 2,9V) / 0,005A = 420 Ω. Verwenden Sie einen Standard-430-Ω-Widerstand. Verlustleistung im Widerstand: P = I²R = (0,005)²* 430 = 0,01075W (ein 1/10W oder 1/8W Widerstand ist ausreichend).
• Für Roten Chip (R6, V_F≈ 1,95V typ): R_rot= (5V - 1,95V) / 0,005A = 610 Ω. Verwenden Sie einen Standard-620-Ω-Widerstand. Verlustleistung: (0,005)²* 620 = 0,0155W.

Schaltung:Verbinden Sie die Anode jedes LED-Chips über seinen jeweiligen berechneten Widerstand mit der 5V-Versorgung. Verbinden Sie die Kathoden mit separaten GPIO-Pins des Mikrocontrollers, die als Open-Drain/Niedrig-Ausgänge konfiguriert sind. Um die blaue LED zu beleuchten, setzen Sie den entsprechenden GPIO-Pin auf Low. Um die rote zu beleuchten, setzen Sie ihren Pin auf Low. Stellen Sie sicher, dass der Mikrocontroller-Pin den 5mA-Strom senken kann.

11. Funktionsprinzip

Leuchtdioden (LEDs) sind Halbleiter-p-n-Übergangsbauteile. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die das eingebaute Potenzial des Übergangs überschreitet, rekombinieren Elektronen aus dem n-dotierten Bereich mit Löchern aus dem p-dotierten Bereich in der aktiven Schicht. Dieser Rekombinationsprozess setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts wird durch die Bandlückenenergie der in der aktiven Region verwendeten Halbleitermaterialien bestimmt. Die blaue LED (BH) verwendet eine InGaN-Verbindung, die eine größere Bandlücke hat und Photonen höherer Energie im blauen Spektrum emittiert. Die rote LED (R6) verwendet eine AlGaInP-Verbindung, die eine kleinere Bandlücke hat und Photonen niedrigerer Energie im roten Spektrum emittiert. Die Epoxidharzlinse formt den Lichtaustritt und bietet mechanischen und Umweltschutz.

LED-Spezifikations-Terminologie

Vollständige Erklärung der LED-Technikbegriffe