SMD LED 22-21/BHC-AN1P2/2C Blau Datenblatt - 2.2x2.1x1.1mm - 3.8V - 20mA - 40mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Der 22-21/BHC-AN1P2/2C ist eine oberflächenmontierbare (SMD) Leuchtdiode (LED), die blaues Licht emittiert. Er ist für moderne, kompakte elektronische Baugruppen konzipiert, die eine zuverlässige Anzeige- oder Hintergrundbeleuchtungsfunktion erfordern. Das Bauteil nutzt einen InGaN-Chip (Indiumgalliumnitrid), der in klarem Harz eingekapselt ist und Licht mit einer typischen dominanten Wellenlänge von 468 nm erzeugt.

Der Kernvorteil dieser Komponente liegt in ihrer Miniaturbauform. Mit Abmessungen von nur 2,2 mm x 2,1 mm und einer Höhe von etwa 1,1 mm ermöglicht sie eine erhebliche Verringerung der Leiterplattenfläche (PCB) und eine höhere Packungsdichte im Vergleich zu herkömmlichen bedrahteten LEDs. Diese Miniaturisierung trägt direkt zu kleineren Endproduktgehäusen und reduzierten Lageranforderungen für Bauteile bei. Das Bauteil ist zudem leichtgewichtig und somit ideal für tragbare und Miniaturanwendungen.

Das Produkt entspricht wichtigen Umwelt- und Sicherheitsvorschriften, darunter bleifrei (Pb-frei), Einhaltung der EU-RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe), Konformität mit der EU-REACH-Verordnung (Registrierung, Bewertung, Zulassung und Beschränkung von Chemikalien) und Erfüllung halogenfreier Standards (Brom <900 ppm, Chlor <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). Es wird auf industrieüblichen 8-mm-Trägerbändern auf 7-Zoll-Durchmesser-Spulen geliefert, was die Kompatibilität mit automatischen Bestückungsgeräten gewährleistet. Die Komponente eignet sich sowohl für Infrarot- als auch für Dampfphasen-Reflow-Lötprozesse.

2. Technische Parameter im Detail

2.1 Absolute Grenzwerte

Diese Grenzwerte definieren die Grenzen, jenseits derer ein dauerhafter Schaden am Bauteil auftreten kann. Ein Betrieb unter oder bei diesen Bedingungen ist nicht garantiert und sollte im Schaltungsdesign vermieden werden.

• Sperrspannung (V_R):5 V - Die maximale Spannung, die in Sperrrichtung angelegt werden darf.
• Durchlassstrom (I_F):20 mA - Der maximal empfohlene kontinuierliche Gleichstrom-Durchlassstrom für einen zuverlässigen Betrieb.
• Spitzendurchlassstrom (I_FP):100 mA - Der maximal zulässige gepulste Durchlassstrom, nur unter spezifischen Bedingungen erlaubt (Tastverhältnis 1/10 bei 1 kHz Frequenz).
• Verlustleistung (P_d):40 mW - Die maximale Leistung, die das Bauteil abführen kann, berechnet als Produkt aus Durchlassspannung und Durchlassstrom unter Berücksichtigung thermischer Grenzen.
• Elektrostatische Entladung (ESD) Human Body Model (HBM):150 V - Die Empfindlichkeit des Bauteils gegenüber elektrostatischer Entladung. Richtige ESD-Handhabungsverfahren sind während der Montage und Handhabung zwingend erforderlich.
• Betriebstemperatur (T_opr):-40°C bis +85°C - Der Umgebungstemperaturbereich, für den der Betrieb des Bauteils spezifiziert ist.
• Lagertemperatur (T_stg):-40°C bis +90°C - Der Temperaturbereich für die Lagerung des Bauteils im stromlosen Zustand.
• Löttemperatur (T_sol):Es werden zwei Profile spezifiziert: Reflow-Löten (260°C Spitze für maximal 10 Sekunden) und Handlöten (350°C an der Lötspitze für maximal 3 Sekunden pro Anschluss).

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Diese Parameter werden unter Standardtestbedingungen einer Umgebungstemperatur (T_a) von 25°C und einem Durchlassstrom (I_F) von 20 mA gemessen, sofern nicht anders angegeben. Sie definieren die typische Leistung des Bauteils.

• Lichtstärke (I_v):Reicht von einem Minimum von 28,5 mcd bis zu einem Maximum von 72,0 mcd. Der typische Wert ist in der Tabelle nicht angegeben, aber das Binning-System bietet kategorisierte Bereiche. Der Abstrahlwinkel (2θ_1/2) beträgt typischerweise 130 Grad, was auf einen breiten Abstrahlkegel hinweist.
• Spitzenwellenlänge (λ_p):Typischerweise 468 Nanometer (nm). Dies ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsverteilung ihr Maximum erreicht.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):Reicht von 464,5 nm bis 476,5 nm. Dies ist die einzelne Wellenlänge, die das menschliche Auge als Farbe des emittierten Lichts wahrnimmt. Eine Toleranz von ±1 nm wird angegeben.
• Spektrale Strahlungsbandbreite (Δλ):Typischerweise 35 nm. Dies ist die Halbwertsbreite (FWHM) des Emissionsspektrums und beschreibt die Reinheit der Farbe.
• Durchlassspannung (V_F):Typischerweise 3,8 V, mit einem Maximum von 4,5 V bei I_F= 20 mA. Dies ist der Spannungsabfall über der LED im Betrieb.
• Sperrstrom (I_R):Maximal 50 μA bei einer angelegten Sperrspannung (V_R) von 5 V.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um Farb- und Helligkeitskonsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs in Bins sortiert. Dieses Bauteil verwendet zwei unabhängige Binning-Parameter.

3.1 Lichtstärke-Binning

Die Lichtausbeute wird in vier Bins (N1, N2, P1, P2) kategorisiert, die jeweils einen spezifischen Millicandela (mcd)-Bereich definieren, gemessen bei I_F= 20 mA. Die Bins stellen sicher, dass LEDs innerhalb einer bestimmten Charge ähnliche Helligkeitsniveaus aufweisen. Die Toleranz für die Lichtstärke ist mit ±11 % angegeben.

• Bin N1:28,5 - 36,0 mcd
• Bin N2:36,0 - 45,0 mcd
• Bin P1:45,0 - 57,0 mcd
• Bin P2:57,0 - 72,0 mcd

3.2 Binning der dominanten Wellenlänge

Die Farbe (dominante Wellenlänge) wird in vier Bins (A9, A10, A11, A12) kategorisiert, die jeweils einen spezifischen Nanometerbereich abdecken. Dies gewährleistet Farbgleichmäßigkeit. Die Toleranz für die dominante Wellenlänge beträgt ±1 nm.

• Bin A9:464,5 - 467,5 nm
• Bin A10:467,5 - 470,5 nm
• Bin A11:470,5 - 473,5 nm
• Bin A12:473,5 - 476,5 nm

Die Artikelnummer enthält wahrscheinlich Codes (wie \"AN1P2\"), die angeben, welche Helligkeits- und Wellenlängen-Bins in einer bestimmten Spule oder Bestellung enthalten sind.

4. Analyse der Kennlinien

Obwohl spezifische grafische Kurven im bereitgestellten Text nicht detailliert sind, würden typische elektro-optische Kennlinien für eine solche LED Folgendes umfassen:

• Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kurve):Diese nichtlineare Kurve zeigt die Beziehung zwischen dem Strom durch die LED und der Spannung darüber. Eine kleine Erhöhung der Spannung über die Einschaltspannung hinaus führt zu einem starken Anstieg des Stroms, was die Notwendigkeit einer strombegrenzenden Schaltung unterstreicht.
• Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Diese Kurve zeigt typischerweise, dass die Lichtausbeute mit dem Strom zunimmt, bei höheren Strömen jedoch aufgrund thermischer und Effizienzeffekte sublinear werden kann.
• Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Die Lichtausbeute von LEDs nimmt im Allgemeinen mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Das Verständnis dieser Derating-Kurve ist entscheidend für Anwendungen, die bei hohen Umgebungstemperaturen arbeiten.
• Spektrale Verteilung:Eine Darstellung der relativen Intensität gegenüber der Wellenlänge, die das Maximum bei ~468 nm und die ~35 nm FWHM-Bandbreite zeigt.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Das Bauteil hat einen rechteckigen Footprint. Wichtige Abmessungen (in Millimetern, mit einer typischen Toleranz von ±0,1 mm, sofern nicht anders angegeben) umfassen eine Bauteillänge von 2,2 mm, eine Bauteilbreite von 2,1 mm und eine Höhe von etwa 1,1 mm. Das Datenblatt enthält eine detaillierte Maßzeichnung, die das Pad-Layout, die Anschlussgrößen und das empfohlene PCB-Landmuster zeigt, um ein korrektes Löten und mechanische Stabilität zu gewährleisten.

5.2 Polaritätskennzeichnung

Die Kathode ist typischerweise markiert, oft durch eine Kerbe, einen Punkt oder eine grüne Markierung auf dem Gehäuse selbst oder dem Trägerband. Während der Platzierung muss die korrekte Polarität beachtet werden, damit das Bauteil funktioniert.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Strombegrenzung

Kritisch:Ein externer strombegrenzender Widerstand oder eine Konstantstrom-Treiberschaltungmussin Reihe mit der LED verwendet werden. Die Durchlassspannung hat einen negativen Temperaturkoeffizienten und eine geringe Variation. Ohne Strombegrenzung kann eine geringfügige Erhöhung der Versorgungsspannung zu einem großen, möglicherweise zerstörerischen Anstieg des Durchlassstroms führen.

6.2 Lagerung und Feuchtigkeitsempfindlichkeit

Die Bauteile sind in einer feuchtigkeitsbeständigen Sperrbeutel mit Trockenmittel verpackt, um Feuchtigkeitsaufnahme zu verhindern, die während des Reflow-Lötens zu \"Popcorning\" (Gehäuserissen) führen kann.

• Öffnen Sie die Verpackung erst bei Gebrauchsbereitschaft.
• Nach dem Öffnen unbenutzte LEDs bei ≤30°C und ≤60 % relativer Luftfeuchtigkeit lagern.
• Die \"Floor Life\" nach dem Öffnen der Verpackung beträgt 168 Stunden (7 Tage).
• Wird die Floor Life überschritten oder zeigt der Trockenmittel-Indikator Sättigung an, ist vor dem Löten ein Ausheizen bei 60 ±5°C für 24 Stunden erforderlich.

6.3 Reflow-Lötprofil

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

• Vorwärmen:Anstieg von Umgebungstemperatur auf 150-200°C über 60-120 Sekunden.
• Einweichen/Preflow:Halten über 217°C für 60-150 Sekunden.
• Reflow:Die Spitzentemperatur darf 260°C nicht überschreiten, und die Zeit über 255°C darf 30 Sekunden nicht überschreiten. Die Zeit bei der tatsächlichen Spitze (260°C) muss maximal 10 Sekunden betragen.
• Abkühlung:Maximale Abkühlrate von 6°C/Sekunde.

Wichtige Einschränkungen:Reflow-Löten sollte nicht mehr als zweimal am selben Bauteil durchgeführt werden. Vermeiden Sie mechanische Belastung der LED während des Erhitzens und verziehen Sie die Leiterplatte nach dem Löten nicht.

6.4 Handlöten und Nacharbeit

Wenn Handlöten unvermeidbar ist, verwenden Sie einen Lötkolben mit einer Spitzentemperatur <350°C, erhitzen Sie jeden Anschluss für ≤3 Sekunden und verwenden Sie einen Lötkolben mit einer Leistung ≤25W. Lassen Sie eine Abkühlpause von >2 Sekunden zwischen den Anschlüssen. Nacharbeit wird dringend abgeraten. Falls unbedingt erforderlich, verwenden Sie einen Doppelspitzen-Lötkolben, um beide Anschlüsse gleichzeitig zum Entfernen zu erhitzen, und überprüfen Sie anschließend die Funktionalität des Bauteils, da Schäden wahrscheinlich sind.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Verpackungsspezifikation

Das Bauteil wird auf geprägten Trägerbändern mit einer Breite von 8 mm geliefert, die auf einer Standard-7-Zoll (178 mm) Durchmesser-Spule aufgewickelt sind. Jede Spule enthält 2000 Stück. Die Abmessungen von Spule, Trägerband und Deckband sind im Datenblatt mit Toleranzen von typischerweise ±0,1 mm angegeben.

7.2 Etikettenerklärung

Das Verpackungsetikett enthält mehrere Codes:

• CPN:Kundenspezifische Artikelnummer (optional).
• P/N:Hersteller-Artikelnummer (z.B. 22-21/BHC-AN1P2/2C).
• QTY:Packungsmenge (z.B. 2000).
• CAT:Lichtstärke-Klasse (Bin-Code für Helligkeit).
• HUE:Farbortkoordinaten & Dominante Wellenlänge-Klasse (Bin-Code für Farbe).
• REF:Durchlassspannungs-Klasse.
• LOT No:Herstellungslosnummer für die Rückverfolgbarkeit.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

• Hintergrundbeleuchtung:Beleuchtung für Armaturenbretter, Folientastaturen und Bedienfelder.
• Telekommunikationsgeräte:Statusanzeigen und Tastaturbeleuchtung in Telefonen, Faxgeräten und Netzwerkgeräten.
• LCD-Hintergrundbeleuchtung:Randbeleuchtung oder direkte Hintergrundbeleuchtung für kleine monochrome oder farbige LCD-Displays.
• Allgemeine Anzeige:Einschaltanzeigen, Statusleuchten und dekorative Beleuchtung in Unterhaltungselektronik.

8.2 Designüberlegungen

• Thermisches Management:Obwohl die Verlustleistung gering ist, kann eine ausreichende PCB-Kupferfläche oder thermische Durchkontaktierungen unter dem LED-Pad helfen, eine niedrigere Sperrschichttemperatur aufrechtzuerhalten, was die Lichtausbeute und Lebensdauer erhält.
• Stromversorgung:Immer für Konstantstrombetrieb auslegen oder einen Reihenwiderstand verwenden, der basierend auf der maximalen Durchlassspannung (V_F) berechnet wird, um sicherzustellen, dass der Strom unter ungünstigsten Bedingungen (z.B. niedrige V_F des Bauteils, hohe Versorgungsspannung) niemals den absoluten Maximalwert überschreitet.
• ESD-Schutz:Implementieren Sie ESD-Schutz auf Eingangsleitungen, wenn die LED benutzerzugänglich ist, und befolgen Sie ESD-sichere Handhabung während der Montage.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die primäre Unterscheidung des 22-21-Gehäuses im Vergleich zu größeren SMD-LEDs (z.B. 3528, 5050) oder herkömmlichen bedrahteten LEDs ist seine ultraminiaturisierte Größe, die ein Design in platzbeschränkten Anwendungen ermöglicht. Im Vergleich zu anderen blauen LEDs bietet seine spezifische Kombination aus typischer Wellenlänge (~468 nm), breitem Abstrahlwinkel (130°) und definierter Binning-Struktur vorhersehbare Farbe und Helligkeit für ein konsistentes Produktaussehen. Seine Konformität mit halogenfreien und RoHS-Standards macht ihn geeignet für umweltbewusste Designs, die auf globalen Märkten erforderlich sind.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Warum ist ein strombegrenzender Widerstand zwingend erforderlich?

A: Die I-V-Kennlinie der LED ist exponentiell. Eine kleine Änderung der Durchlassspannung verursacht eine große Stromänderung. Ohne Widerstand könnten Schwankungen der Versorgungsspannung oder der eigenen V_F der LED den Strom über das Maximum von 20 mA treiben, was zu schneller Überhitzung und Ausfall führt.

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

A: Möglicherweise, aber mit Vorsicht. Die typische V_F beträgt 3,8V, was höher als 3,3V ist. Bei 3,3V leuchtet die LED möglicherweise nicht oder nur sehr schwach. Sie benötigen eine Versorgungsspannung, die höher ist als die maximale V_F(4,5V) plus der Spannung über Ihrem strombegrenzenden Widerstand. Typischerweise wird ein Aufwärtswandler oder eine höhere Versorgungsspannung (z.B. 5V) verwendet.

F: Was bedeutet der 130-Grad-Abstrahlwinkel?

A: Er bedeutet den Winkel, bei dem die Lichtstärke halb so groß ist wie die direkt auf der Achse (0 Grad) gemessene Intensität. Ein 130-Grad-Winkel gilt als \"breitstrahlend\", was bedeutet, dass das Licht gestreut wird und aus einem breiten Seitenwinkel sichtbar ist, geeignet für Anzeigelampen, die aus verschiedenen Positionen gesehen werden müssen.

F: Wie interpretiere ich die Bin-Codes (z.B. AN1P2) in meiner Bestellung?

A: Die Bin-Codes geben die garantierten Bereiche für Lichtstärke und dominante Wellenlänge für alle LEDs in dieser Charge an. \"AN1\" bezieht sich wahrscheinlich auf ein spezifisches Bin für die dominante Wellenlänge (z.B. A11), und \"P2\" bezieht sich auf das Lichtstärke-Bin (57,0-72,0 mcd). Dies gewährleistet visuelle Konsistenz über alle Einheiten in Ihrer Produktionscharge.

11. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Szenario: Entwurf eines hinterleuchteten Drucktasters.Der Taster hat ein kleines lichtdurchlässiges Symbol. Der Konstrukteur wählt diese 22-21 blaue LED aufgrund ihrer kompakten Größe. Auf der Leiterplatte steht eine 5V-Versorgungsspannung zur Verfügung. Um den Strom auf 15 mA zu begrenzen (ein sicherer Wert unter dem 20mA-Maximum für längere Lebensdauer), wird ein Reihenwiderstand berechnet: R = (V_supply- V_F) / I_F. Die Verwendung der maximalen V_F von 4,5V stellt sicher, dass auch für eine \"hohe V_F\" LED genügend Strom fließt: R = (5V - 4,5V) / 0,015A ≈ 33,3 Ohm. Ein Standard-33-Ohm-Widerstand wird gewählt. Das PCB-Landmuster wird exakt gemäß dem empfohlenen Footprint im Datenblatt gestaltet. Während der Montage werden die feuchtigkeitsempfindlichen Bauteile innerhalb der 7-tägigen Floor Life nach dem Öffnen der Verpackung verwendet, und die Platine durchläuft einen einzelnen Reflow-Durchgang unter Verwendung des spezifizierten Temperaturprofils.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Diese LED arbeitet nach dem Prinzip der Elektrolumineszenz in einem Halbleiter-p-n-Übergang. Das aktive Gebiet besteht aus InGaN. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Einschaltspannung der Diode überschreitet, werden Elektronen aus dem n-dotierten Gebiet und Löcher aus dem p-dotierten Gebiet in das aktive Gebiet injiziert. Wenn diese Ladungsträger rekombinieren, geben sie Energie in Form von Photonen (Licht) ab. Die spezifische Zusammensetzung der InGaN-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die wiederum die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts bestimmt – in diesem Fall blau. Das klare Epoxidharz-Gehäuse schützt den Halbleiterchip, wirkt als Linse zur Formung des Lichts (erzeugt den 130°-Abstrahlwinkel) und bietet mechanische Stabilität.

13. Technologietrends

Die Entwicklung effizienter blauer LEDs auf InGaN-Basis war eine grundlegende Errungenschaft in der Festkörperbeleuchtung und ermöglichte die Herstellung weißer LEDs (durch Phosphor-Konversion) und Vollfarbdisplays. Der Trend für Komponenten wie die 22-21 geht weiterhin in Richtung weiterer Miniaturisierung, erhöhter Effizienz (höhere Lichtstärke pro mA) und engerer Binning-Toleranzen für überlegene Farb- und Helligkeitsgleichmäßigkeit. Die Integration mit onboard-Steuerschaltungen (wie integrierte Treiber-ICs in LED-Gehäusen) ist ebenfalls ein wachsender Trend, obwohl für einfache Anzeige-LEDs der diskrete, kostengünstige Ansatz, den diese Komponente repräsentiert, für eine Vielzahl von Anwendungen nach wie vor hochrelevant ist.