SMD LED 12-11 Blau Datenblatt - Größe 1,2x1,0x0,6mm - Spannung 2,7-3,2V - Leistung 40mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die 12-11/BHC-ZL1M2QY/2C ist eine kompakte, oberflächenmontierbare blaue LED, die für moderne elektronische Anwendungen entwickelt wurde, die eine hohe Bauteildichte erfordern. Dieses Bauteil nutzt InGaN (Indiumgalliumnitrid)-Halbleitertechnologie, um blaues Licht mit einer typischen dominanten Wellenlänge von 468 nm zu erzeugen. Sein Hauptvorteil liegt in seinem winzigen 12-11-Gehäuse-Footprint, der deutlich kleiner ist als bei herkömmlichen bedrahteten LEDs. Dies ermöglicht es Designern, die Gesamtplatinengröße zu reduzieren und kompaktere Endprodukte zu schaffen.

Die Kernvorteile dieser Komponente umfassen ihre Kompatibilität mit standardmäßigen automatischen Bestückungsgeräten und Standard-Infrarot (IR)- oder Dampfphasen-Reflow-Lötprozessen. Dies macht sie für die Serienfertigung geeignet. Es handelt sich um ein einfarbiges (blaues) Bauteil, das bleifrei hergestellt wird, den EU-RoHS- und REACH-Richtlinien entspricht und halogenfreie Anforderungen erfüllt (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). Die geringe Größe und das geringe Gewicht machen sie ideal für platzbeschränkte und tragbare Anwendungen.

2. Vertiefung der technischen Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Ein Betrieb des Bauteils außerhalb dieser Grenzwerte kann dauerhafte Schäden verursachen. Die absoluten Maximalwerte sind bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C spezifiziert.

• Sperrspannung (VR):5 V. Das Überschreiten dieser Spannung in Sperrrichtung kann den Halbleiterübergang der LED beschädigen.
• Dauer-Vorwärtsstrom (IF):10 mA. Dies ist der maximale Gleichstrom, der kontinuierlich angelegt werden darf.
• Spitzen-Vorwärtsstrom (IFP):100 mA. Dies ist nur unter gepulsten Bedingungen mit einem Tastverhältnis von 1/10 bei 1 kHz zulässig. Dies ist entscheidend für Anwendungen, die kurze, hochintensive Blitze erfordern.
• Verlustleistung (Pd):40 mW. Dies ist die maximale Leistung, die das Gehäuse als Wärme abführen kann, berechnet als Flussspannung (VF) multipliziert mit Vorwärtsstrom (IF).
• Elektrostatische Entladung (ESD) Human Body Model (HBM):2000 V. Dieser Wert gibt die Empfindlichkeit der LED gegenüber statischer Elektrizität an; ordnungsgemäße ESD-Handhabungsverfahren sind zwingend erforderlich.
• Betriebstemperatur (Topr):-40°C bis +85°C. Das Bauteil funktioniert garantiert innerhalb dieses Umgebungstemperaturbereichs.
• Lagertemperatur (Tstg):-40°C bis +90°C.
• Löttemperatur (Tsol):Für Reflow-Löten sollte die Spitzentemperatur maximal 260°C für höchstens 10 Sekunden betragen. Für Handlöten sollte die Lötspitzentemperatur unter 350°C für maximal 3 Sekunden pro Anschluss liegen.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Die typische Leistung wird bei Ta=25°C mit einem Vorwärtsstrom (IF) von 5 mA gemessen, was der Standardtestbedingung entspricht.

• Lichtstärke (Iv):Reicht von einem Minimum von 11,5 mcd bis zu einem Maximum von 28,5 mcd. Der spezifische Wert wird durch den Bin-Code (L1, L2, M1, M2) bestimmt. Die Toleranz beträgt ±11%.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):120 Grad. Dieser breite Abstrahlwinkel macht die LED für Anwendungen geeignet, die eine breite Ausleuchtung oder Sichtbarkeit aus mehreren Winkeln erfordern.
• Spitzenwellenlänge (λp):Typischerweise 468 nm. Dies ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsverteilung maximal ist.
• Dominante Wellenlänge (λd):Reicht von 465,0 nm bis 475,0 nm, eingeteilt in die Codes X (465-470 nm) und Y (470-475 nm). Die Toleranz beträgt ±1 nm. Dies ist die vom menschlichen Auge wahrgenommene Wellenlänge.
• Spektrale Bandbreite (Δλ):Typischerweise 25 nm. Dies definiert die Breite des emittierten Spektrums bei halber maximaler Intensität (Full Width at Half Maximum - FWHM).
• Flussspannung (VF):Reicht von 2,7 V bis 3,2 V bei IF=5mA, eingeteilt in die Codes 29 bis 33. Die Toleranz beträgt ±0,05V. Dieser Parameter ist entscheidend für die Auslegung der strombegrenzenden Schaltung.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um Konsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs basierend auf wichtigen optischen und elektrischen Parametern sortiert (gebinned). Dies ermöglicht es Designern, Bauteile auszuwählen, die spezifische Anwendungsanforderungen an Helligkeit und Farbe erfüllen.

3.1 Binning der Lichtstärke

LEDs werden basierend auf ihrer gemessenen Lichtstärke bei 5 mA in vier Bins kategorisiert:

- L1:11,5 - 14,5 mcd

- L2:14,5 - 18,0 mcd

- M1:18,0 - 22,5 mcd

- M2:22,5 - 28,5 mcd

Der Produktcode "M2" in "BHC-ZL1M2QY/2C" zeigt an, dass dieses Bauteil zum M2-Intensitäts-Bin gehört.

3.2 Binning der dominanten Wellenlänge

LEDs werden in zwei Wellenlängen-Bins sortiert, um den Blauton zu kontrollieren:

- X:465 - 470 nm (kürzere Wellenlänge, leicht violett-blauer)

- Y:470 - 475 nm (längere Wellenlänge, leicht cyan-blauer)

Der Produktcode "QY" zeigt an, dass dieses Bauteil zum Y-Wellenlängen-Bin gehört.

3.3 Binning der Flussspannung

LEDs werden auch nach ihrem Flussspannungsabfall gebinned, um die Schaltungsauslegung zu unterstützen, insbesondere bei Parallelschaltungen oder präziser Leistungssteuerung:

- 29:2,70 - 2,80 V

- 30:2,80 - 2,90 V

- 31:2,90 - 3,00 V

- 32:3,00 - 3,10 V

- 33:3,10 - 3,20 V

Die "2C" in der Teilenummer entspricht wahrscheinlich einem spezifischen Spannungs-Bin, obwohl die genaue Zuordnung mit dem detaillierten Bin-Code-Leitfaden des Herstellers bestätigt werden sollte.

4. Analyse der Kennlinien

Während das PDF typische elektro-optische Kennlinienreferenzen enthält, sind die spezifischen Grafiken im Text nicht angegeben. Basierend auf dem Standardverhalten von LEDs werden typischerweise folgende Kurven analysiert:

• Strom vs. Spannung (I-V)-Kurve:Zeigt die exponentielle Beziehung zwischen Vorwärtsstrom und Flussspannung. Die Kurve weist eine Einschaltspannung von etwa 2,7V auf und hat im Arbeitsbereich eine relativ steile Steigung, was die Notwendigkeit der Stromregelung unterstreicht.
• Lichtstärke vs. Vorwärtsstrom (Iv-IF):Diese Kurve ist bei niedrigeren Strömen im Allgemeinen linear, kann aber bei höheren Strömen Sättigung oder Effizienzabfall zeigen, was unterstreicht, warum der Betrieb innerhalb des spezifizierten 10-mA-Limits wichtig ist.
• Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur (Iv-Ta):Die Lichtausbeute von LEDs nimmt typischerweise mit steigender Umgebungstemperatur ab. Das Verständnis dieser Derating-Kurve ist entscheidend für Anwendungen in Hochtemperaturumgebungen.
• Spektrale Verteilung:Eine Darstellung der relativen Intensität gegenüber der Wellenlänge zeigt einen Peak bei ~468 nm und eine FWHM von ~25 nm und bestätigt die monochromatische blaue Ausgabe.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die 12-11 SMD LED hat ein kompaktes rechteckiges Gehäuse. Wichtige Abmessungen (in mm, Toleranz ±0,1 mm sofern nicht anders angegeben) umfassen:

- Gehäuselänge: Ca. 1,2 mm (abgeleitet aus der "12-11"-Bezeichnung).

- Gehäusebreite: Ca. 1,0 mm.

- Gehäusehöhe: Ca. 0,6 mm.

- Die Abmessungen und Abstände der Elektrodenpads sind für die Bildung zuverlässiger Lötstellen ausgelegt. Die Kathode ist zur Polaritätskennzeichnung markiert, was für die korrekte Ausrichtung während der Bestückung wesentlich ist.

5.2 Polaritätskennzeichnung

Eine klare Kathodenmarkierung ist auf dem Gehäuse vorhanden. Die korrekte Polarität muss während des PCB-Layouts und der Bestückung beachtet werden, um eine ordnungsgemäße Funktion sicherzustellen und Schäden durch Sperrspannung zu verhindern.

6. Löt- und Bestückungsanleitung

6.1 Reflow-Lötprofil

Das Bauteil ist mit bleifreien (Pb-free) Reflow-Lötprozessen kompatibel. Das empfohlene Temperaturprofil ist entscheidend, um thermische Schäden zu verhindern:

- Vorwärmen:150-200°C für 60-120 Sekunden.

- Aufheizrate:Maximal 3°C/Sekunde bis zur Spitzentemperatur.

- Zeit oberhalb Liquidus (217°C):60-150 Sekunden.

- Spitzentemperatur:Maximal 260°C.

- Zeit innerhalb 5°C der Spitze:Maximal 10 Sekunden.

- Zeit oberhalb 255°C:Maximal 30 Sekunden.

- Abkühlrate:Maximal 6°C/Sekunde.

Reflow-Löten sollte nicht mehr als zweimal am selben Bauteil durchgeführt werden.

6.2 Handlöten

Falls Handlöten notwendig ist, muss äußerste Vorsicht walten:

- Verwenden Sie einen Lötkolben mit einer Spitzentemperatur unter 350°C.

- Begrenzen Sie die Kontaktzeit auf maximal 3 Sekunden pro Anschluss.

- Verwenden Sie einen Lötkolben mit einer Leistung von 25W oder weniger.

- Lassen Sie zwischen dem Löten jedes Anschlusses ein Minimum von 2 Sekunden Intervall, um die Wärmeeintragung zu steuern.

- Vermeiden Sie mechanische Belastung des LED-Körpers während oder nach dem Löten.

6.3 Lagerung und Feuchtigkeitssensitivität

Die LEDs sind in feuchtigkeitsbeständigen Barrieretüten mit Trockenmittel verpackt, um Feuchtigkeitsaufnahme zu verhindern, die während des Reflow-Lötens zu "Popcorning" führen kann.

- Vor dem Öffnen:Lagern bei ≤30°C und ≤90% relativer Luftfeuchtigkeit (RH).

- Nach dem Öffnen:Die "Floor Life" beträgt 1 Jahr bei ≤30°C und ≤60% RH. Unverwendete Bauteile sollten in einer feuchtigkeitsdichten Tüte wieder versiegelt werden.

- Trocknen (Baking):Wenn der Trockenmittel-Indikator Feuchtigkeitsaufnahme anzeigt oder die Lagerzeit überschritten wurde, trocknen Sie die LEDs vor der Verwendung bei 60 ±5°C für 24 Stunden.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Die LEDs werden auf geprägter Trägerfolie für die automatische Bestückung geliefert.

- Folienbreite:8 mm.

- Spulengröße:7 Zoll Durchmesser.

- Menge pro Spule:2000 Stück.

Das Spulenetikett enthält wichtige Informationen: Kundenteilenummer (CPN), Herstellertypnummer (P/N), Menge (QTY) und die Bin-Codes für Lichtstärke (CAT), dominante Wellenlänge (HUE) und Flussspannung (REF).

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

• Hintergrundbeleuchtung:Ideal für die Hintergrundbeleuchtung von Anzeigen, Schaltern, Symbolen und kleinen LCD-Displays in Unterhaltungselektronik, Automobilarmaturenbrettern und Industrie-Bedienfeldern.
• Statusanzeigen:Perfekt für Strom-, Verbindungs- oder Funktionsstatusanzeigen in Telekommunikationsgeräten (Telefone, Faxe), Computerperipheriegeräten und Netzwerkgeräten.
• Allgemeine Beleuchtung:Geeignet für jede Anwendung, die eine kompakte, zuverlässige, energieeffiziente blaue Lichtquelle erfordert.

8.2 Designüberlegungen

• Strombegrenzung:Ein externer strombegrenzender Widerstand istabsolut zwingend erforderlich. Die Flussspannung der LED hat einen negativen Temperaturkoeffizienten, was bedeutet, dass sie mit steigender Temperatur abnimmt. Ohne Widerstand kann ein kleiner Spannungsanstieg zu einem großen, potenziell zerstörerischen Stromanstieg führen (thermisches Durchgehen). Der Widerstandswert kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R = (Versorgungsspannung - VF) / IF.
• Thermisches Management:Obwohl die Leistung gering ist, stellen Sie sicher, dass das PCB-Layout keine Wärme um die LED herum einschließt, insbesondere wenn mehrere LEDs eng beieinander verwendet werden oder die Umgebungstemperatur hoch ist.
• ESD-Schutz:Implementieren Sie ESD-Schutzmaßnahmen im Handhabungs- und Bestückungsprozess, da das Bauteil für 2000V HBM ausgelegt ist.
• Reparatur:Vermeiden Sie die Reparatur gelöteter LEDs. Falls unbedingt notwendig, verwenden Sie einen speziellen Doppelspitzen-Lötkolben, um beide Anschlüsse gleichzeitig zu erhitzen und die Komponente anzuheben, ohne sie zu verdrehen, was die internen Bondverbindungen beschädigen kann.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die primäre Differenzierung der 12-11 LED liegt in ihrer Gehäusegröße. Im Vergleich zu größeren SMD-LEDs (z.B. 3528, 5050) oder bedrahteten LEDs bietet sie eine signifikante Reduzierung des Platzbedarfs und der Höhe, was Ultra-Miniaturisierung ermöglicht. Im Vergleich zu anderen 1206-großen LEDs bietet ihr spezifisches Binning für Intensität (M2), Wellenlänge (Y) und Spannung vorhersagbare Leistung für Designer, die Konsistenz benötigen. Ihre Konformität mit modernen Umweltstandards (RoHS, REACH, halogenfrei) ist ebenfalls ein Schlüsselvorteil für Produkte, die auf globale Märkte abzielen.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQs)

F: Warum ist ein strombegrenzender Widerstand notwendig?

A: LEDs sind stromgesteuerte, nicht spannungsgesteuerte Bauteile. Ihre I-V-Charakteristik ist exponentiell. Ein Widerstand in Reihe legt einen festen Betriebsstrom fest, verhindert thermisches Durchgehen und gewährleistet einen stabilen, langfristigen Betrieb innerhalb der spezifizierten Grenzen.

F: Kann ich diese LED direkt von einer 3,3V- oder 5V-Logikversorgung betreiben?

A: Nein. Sie müssen immer einen Vorwiderstand verwenden. Für eine 3,3V-Versorgung und einen Zielstrom von 5mA mit einer VF von 3,0V wäre der Widerstand R = (3,3V - 3,0V) / 0,005A = 60 Ohm. Verwenden Sie immer die maximale VF aus dem Bin, um den ungünstigsten Widerstandswert zu berechnen.

F: Was bedeutet die "12-11" in der Teilenamenbezeichnung?

A: Sie bezieht sich typischerweise auf die Gehäuseabmessungen in Zehntelmillimetern: 1,2 mm lang und 1,0 mm breit. Die Höhe ist ein separater Parameter.

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

A: Die CAT-, HUE- und REF-Codes entsprechen den in den Abschnitten 3.1, 3.2 und 3.3 beschriebenen Bins für Lichtstärke, dominante Wellenlänge und Flussspannung. Diese stellen sicher, dass Sie LEDs mit den spezifischen Leistungsmerkmalen erhalten, die Sie bestellt haben.

11. Praktisches Designbeispiel

Szenario:Entwurf einer kompakten Statusanzeige für ein USB-Gerät. Das Gerät läuft mit 5V-USB-Strom und benötigt eine klar sichtbare blaue Anzeige.

Designschritte:

1. Bauteilauswahl:Wählen Sie die 12-11/BHC-ZL1M2QY/2C LED aufgrund ihrer geringen Größe und hellen blauen Ausgabe (M2-Bin).

2. Stromeinstellung:Legen Sie einen Betriebsstrom fest. Für eine Statusanzeige bietet 5mA (die Testbedingung) gute Sichtbarkeit ohne übermäßigen Stromverbrauch.

3. Widerstandsberechnung:Verwenden Sie für ein robustes Design die maximale VF aus dem Spannungs-Bin (z.B. 3,2V für Bin 33). R = (5,0V - 3,2V) / 0,005A = 360 Ohm. Der nächstgelegene Standardwert ist 360Ω oder 390Ω. Die Verwendung von 390Ω ergibt einen etwas niedrigeren, sicheren Strom: I = (5,0V - 3,2V) / 390Ω ≈ 4,6 mA.

4. PCB-Layout:Platzieren Sie den 1206-Footprint-Widerstand neben dem Anoden-Pad der LED. Stellen Sie sicher, dass das Kathoden-Pad korrekt zur Kathodenmarkierung auf der Leiterplatte ausgerichtet ist.

5. Bestückung:Befolgen Sie das Reflow-Lötprofil aus Abschnitt 6.1. Die geringe Größe ermöglicht die Platzierung sehr nahe an anderen Bauteilen und spart Leiterplattenplatz.

12. Funktionsprinzip

Diese LED ist ein Halbleiter-Photonikbauteil. Sie basiert auf einer InGaN (Indiumgalliumnitrid)-Heterostruktur. Wenn eine Flussspannung angelegt wird, die die Einschaltspannung der Diode (~2,7V) überschreitet, werden Elektronen und Löcher aus den n- bzw. p-dotierten Halbleiterschichten in den aktiven Bereich injiziert. Diese Ladungsträger rekombinieren strahlend und setzen Energie in Form von Photonen frei. Die spezifische Zusammensetzung der InGaN-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts definiert – in diesem Fall blaues Licht mit einem Peak bei etwa 468 nm. Das wasserklare Harzgehäuse schützt den Halbleiterchip und wirkt als Linse, die den 120-Grad-Abstrahlwinkel formt.

13. Technologietrends

Die Entwicklung von SMD-LEDs wie dem 12-11-Gehäuse folgt breiteren Trends in der Elektronik: Miniaturisierung, erhöhte Effizienz und verbesserte Zuverlässigkeit. Die Verwendung von InGaN-Technologie für blaue LEDs war eine grundlegende Errungenschaft in der Festkörperbeleuchtung, die weiße LEDs (über Phosphorkonversion) und Vollfarbdisplays ermöglichte. Aktuelle Trends in der Branche umfassen das Erreichen noch höherer Lichtausbeute (mehr Lichtleistung pro Watt), verbesserte Farbkonstanz durch engere Binning-Toleranzen und die Entwicklung neuartiger Gehäuseformate für spezielle Anwendungen wie Mini-LED- und Micro-LED-Displays. Die in diesem Datenblatt hervorgehobene Umweltkonformität (bleifrei, halogenfrei) spiegelt den branchenweiten Wandel hin zu nachhaltigeren Fertigungsprozessen wider.

14. Haftungsausschluss für Anwendungseinschränkungen

Dieses Produkt ist für allgemeine kommerzielle und industrielle Anwendungen konzipiert. Es ist nicht speziell für Hochzuverlässigkeitsanwendungen ausgelegt oder qualifiziert, bei denen ein Ausfall zu Personenschäden, Verlust von Menschenleben oder erheblichem Sachschaden führen könnte. Zu solchen Anwendungen gehören, sind aber nicht beschränkt auf:

- Militärische und Luft- und Raumfahrtsysteme (z.B. Flugsteuerungen).

- Automobile Sicherheits- und Sicherungssysteme (z.B. Airbagsteuerungen, Bremssysteme).

- Lebenserhaltende oder lebenskritische medizinische Geräte.

Für den Einsatz in diesen oder anderen Anwendungen außerhalb der veröffentlichten Spezifikationen ist eine Konsultation mit dem Bauteilhersteller unerlässlich, um festzustellen, ob ein anderes, speziell qualifiziertes Produkt erforderlich ist.