SMD LED 12-21/GHC-YR2S2/2C Spezifikation - Brillantes Grün - 3,5V - 20mA - Technisches Datenblatt

1. Produktübersicht

Die 12-21/GHC-YR2S2/2C ist eine SMD-LED (Surface-Mount Device), die für moderne, kompakte Elektronikanwendungen konzipiert ist. Diese Komponente stellt einen bedeutenden Fortschritt gegenüber herkömmlichen LED-Bauformen mit Anschlussbeinen dar und bietet erhebliche Vorteile hinsichtlich der Leiterplattenflächennutzung, der Montageeffizienz und der allgemeinen Systemminiaturisierung. Ihr Kernvorteil liegt in ihrem extrem kleinen Bauraum, der direkt zu einer höheren Packungsdichte auf Leiterplatten (PCBs), reduzierten Lageranforderungen und letztendlich zur Entwicklung kleinerer und leichterer Endgeräte beiträgt. Die Leichtbauweise des Gehäuses macht sie besonders geeignet für Anwendungen, bei denen Gewicht und Platz kritische Einschränkungen darstellen.

Diese LED wird als Einfarben-Typ klassifiziert und emittiert ein brillantes grünes Licht. Sie ist mit einem InGaN-Chip (Indiumgalliumnitrid) aufgebaut, der in klarem Harz eingekapselt ist. Diese Kombination ist für ihre spezifischen optischen Eigenschaften verantwortlich. Das Produkt entspricht vollständig den aktuellen Umwelt- und Sicherheitsstandards, ist bleifrei (Pb-frei), erfüllt die EU REACH-Verordnung und wird als halogenfrei eingestuft, mit strengen Grenzwerten für Brom (Br) und Chlor (Cl).

2. Detaillierte technische Parameter

2.1 Absolute Grenzwerte

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

• Sperrspannung (V_R):5 V. Das Überschreiten dieser Spannung in Sperrrichtung kann den Halbleiterübergang beschädigen.
• Dauer-Durchlassstrom (I_F):25 mA. Dies ist der maximale Gleichstrom, der kontinuierlich angelegt werden darf.
• Spitzen-Durchlassstrom (I_FP):100 mA. Dies ist nur unter gepulsten Bedingungen mit einem Tastverhältnis von 1/10 bei 1 kHz zulässig.
• Verlustleistung (P_d):95 mW. Dies ist die maximale Leistung, die das Gehäuse abführen kann, ohne seine thermischen Grenzwerte zu überschreiten.
• Elektrostatische Entladung (ESD) Human Body Model (HBM):150 V. Dies zeigt die Empfindlichkeit des Bauteils gegenüber statischer Elektrizität; ordnungsgemäße ESD-Handhabungsverfahren sind zwingend erforderlich.
• Betriebstemperatur (T_opr):-40°C bis +85°C. Das Bauteil funktioniert garantiert innerhalb dieses Umgebungstemperaturbereichs.
• Lagertemperatur (T_stg):-40°C bis +90°C.
• Löttemperatur (T_sol):Das Bauteil hält Reflow-Lötvorgänge mit einer Spitzentemperatur von 260°C für bis zu 10 Sekunden stand. Für Handlötung darf die Lötspitzentemperatur 350°C nicht überschreiten, und die Kontaktzeit sollte auf 3 Sekunden pro Anschluss begrenzt werden.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Diese Parameter definieren die Lichtausgabe und das elektrische Verhalten unter normalen Betriebsbedingungen, typischerweise bei I_F= 20 mA und Ta = 25°C.

• Lichtstärke (I_v):Reicht von mindestens 140 mcd bis maximal 285 mcd, mit einer typischen Toleranz von ±11%. Dies misst die wahrgenommene Helligkeit der Lichtquelle.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):120 Grad (typisch). Dieser breite Abstrahlwinkel macht die LED für Anwendungen geeignet, die eine große Sichtbarkeit erfordern.
• Spitzenwellenlänge (λ_p):518 nm (typisch). Dies ist die Wellenlänge, bei der die optische Emission am stärksten ist.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):Reicht von 520 nm bis 535 nm, mit einer Toleranz von ±1 nm. Diese Wellenlänge korreliert am engsten mit der wahrgenommenen Farbe (grün).
• Spektrale Bandbreite (Δλ):35 nm (typisch). Dies gibt die Streuung der emittierten Wellenlängen um das Maximum an.
• Durchlassspannung (V_F):Typisch 3,5 V, maximal 4,3 V bei 20 mA, mit einer Toleranz von ±0,1 V. Dies ist der Spannungsabfall über der LED im Betrieb.
• Sperrstrom (I_R):Maximal 50 μA bei V_R= 5 V. Dies ist der geringe Leckstrom, wenn das Bauteil in Sperrrichtung betrieben wird.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um Konsistenz in Helligkeit und Farbe zu gewährleisten, werden die LEDs basierend auf gemessenen Leistungsparametern in Bins sortiert.

3.1 Binning der Lichtstärke

LEDs werden basierend auf ihrer gemessenen Lichtstärke bei I_F= 20 mA in drei Bins (R2, S1, S2) kategorisiert.

• Bin R2:140 mcd (Min) bis 180 mcd (Max)
• Bin S1:180 mcd (Min) bis 225 mcd (Max)
• Bin S2:225 mcd (Min) bis 285 mcd (Max)

3.2 Binning der dominanten Wellenlänge

LEDs werden auch nach ihrer dominanten Wellenlänge gebinnt, um den Grünton zu kontrollieren.

• Bin X:520 nm (Min) bis 525 nm (Max)
• Bin Y:525 nm (Min) bis 530 nm (Max)
• Bin Z:530 nm (Min) bis 535 nm (Max)

Die spezifischen Bincodes (z.B. YR2S2 in der Teilenummer) geben die Kombination aus Wellenlängen- und Intensitätsbins für eine bestimmte Einheit an. Dies ermöglicht es Designern, LEDs mit eng abgestimmten Eigenschaften für ein einheitliches Erscheinungsbild in Mehrfach-LED-Anordnungen auszuwählen.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt verweist auf typische elektro-optische Kennlinien. Obwohl die spezifischen Grafiken hier nicht wiedergegeben werden, zeigen sie typischerweise die folgenden für das Design kritischen Zusammenhänge:

• Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kurve):Diese nichtlineare Kurve zeigt, wie die Spannung mit dem Strom ansteigt. Der Betrieb bei den empfohlenen 20mA gewährleistet eine stabile Leistung innerhalb der spezifizierten V_F range.
• Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Zeigt, wie die Lichtausgabe mit dem Strom bis zum Maximalwert ansteigt. Sie unterstreicht die Bedeutung der Stromregelung (nicht Spannungsregelung) für die Helligkeitssteuerung.
• Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Zeigt typischerweise eine Abnahme der Lichtausgabe bei steigender Temperatur. Dies ist entscheidend für Anwendungen in Hochtemperaturumgebungen.
• Spektrale Verteilung:Eine Darstellung der relativen Intensität gegenüber der Wellenlänge, zentriert um das 518-nm-Maximum mit der 35-nm-Bandbreite, die die reine grüne Farbe bestätigt.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die 12-21 SMD LED hat ein kompaktes, rechteckiges Gehäuse. Wichtige Abmessungen (in mm, mit einer allgemeinen Toleranz von ±0,1mm, sofern nicht anders angegeben) umfassen die Gesamtlänge, -breite und -höhe. Das Gehäuse verfügt über zwei Anoden-/Kathodenanschlüsse auf der Unterseite für die Oberflächenmontage. Das Design umfasst klare Polarisierungsmarkierungen (typischerweise eine Kerbe oder ein grüner Punkt auf der Kathodenseite), um die korrekte Ausrichtung während der Montage zu gewährleisten. Die genaue Maßzeichnung liefert kritische Informationen für das Design des PCB-Pad-Layouts, um ein korrektes Löten und mechanische Stabilität sicherzustellen.

5.2 Verpackung für Versand und Lagerung

Die LEDs werden in feuchtigkeitsbeständiger Verpackung geliefert, um Schäden durch Umgebungsfeuchtigkeit zu verhindern, was für die Einhaltung des MSL (Moisture Sensitivity Level) entscheidend ist. Sie werden in 8 mm breite Trägerbänder geladen, die dann auf eine 7-Zoll-Spule aufgewickelt werden. Jede Spule enthält 2000 Stück. Die Verpackung enthält ein Trockenmittel und ist in einer aluminiumbeschichteten Feuchtigkeitsschutztüte versiegelt. Das Etikett der Tüte enthält wesentliche Informationen für Rückverfolgbarkeit und Identifikation, einschließlich Artikelnummer (P/N), Menge (QTY) und der spezifischen Bincodes für Lichtstärke (CAT), dominante Wellenlänge/Farbton (HUE) und Durchlassspannung (REF).

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Kritische Vorsichtsmaßnahmen

• Strombegrenzung:Ein externer strombegrenzender Widerstand istabsolut zwingend erforderlich. Die Durchlassspannung der LED hat einen negativen Temperaturkoeffizienten, und geringe Schwankungen können zu großen, schädlichen Stromanstiegen führen, wenn sie direkt von einer Spannungsquelle gespeist wird.
• Lagerung und Handhabung:Die Tüte sollte erst unmittelbar vor der Verwendung geöffnet werden. Vor dem Öffnen bei ≤30°C und ≤90% r.F. lagern. Nach dem Öffnen beträgt die "Floor Life" 168 Stunden bei ≤30°C und ≤60% r.F. Nicht verwendete Teile müssen mit Trockenmittel wieder versiegelt werden. Überschrittene Lagerzeiten erfordern ein Trocknen bei 60±5°C für 24 Stunden.
• Reflow-Löten:Ein bleifreies Temperaturprofil ist vorgegeben. Wichtige Parameter umfassen eine Vorwärmphase zwischen 150-200°C für 60-120s, eine Zeit oberhalb der Liquidustemperatur (217°C) von 60-150s und eine Spitzentemperatur von maximal 260°C für höchstens 10 Sekunden. Der Reflow-Vorgang sollte nicht mehr als zweimal durchgeführt werden.
• Handlöten:Falls erforderlich, verwenden Sie einen Lötkolben mit einer Spitzentemperatur ≤350°C, einer Leistung ≤25W, und begrenzen Sie die Kontaktzeit auf 3 Sekunden pro Anschluss. Lassen Sie eine Abkühlpause von mindestens 2 Sekunden zwischen den Anschlüssen. Vermeiden Sie mechanische Belastung des Gehäuses während des Erhitzens.
• Reparatur:Eine Reparatur nach dem Löten wird ausdrücklich nicht empfohlen. Falls unvermeidbar, muss ein spezieller Doppelspitzen-Lötkolben verwendet werden, um beide Anschlüsse gleichzeitig zu erhitzen und mechanische Spannung zu vermeiden. Die Auswirkung auf die LED-Eigenschaften muss vorab überprüft werden.

7. Anwendungsvorschläge

7.1 Typische Anwendungsszenarien

• Hintergrundbeleuchtung:Ideal für die Hintergrundbeleuchtung von Anzeigen auf Automobilarmaturenbrettern, Bedienfeldern, Schaltern und Drucktastern aufgrund ihrer geringen Größe und hellen Lichtausgabe.
• Telekommunikationsgeräte:Verwendung als Statusanzeigen und Tastatur-Hintergrundbeleuchtung in Telefonen, Faxgeräten und Netzwerkhardware.
• LCD-Panel-Hintergrundbeleuchtung:Geeignet für flache Hintergrundbeleuchtungsanforderungen hinter kleinen LCD-Displays, Symbolen oder Beschriftungen.
• Allgemeine Indikatorverwendung:Eine vielseitige Komponente für Einschaltanzeigen, Statusleuchten und dekorative Beleuchtung in einer Vielzahl von Konsum- und Industrieelektronikgeräten.

7.2 Designüberlegungen

• Ansteuerschaltung:Verwenden Sie stets einen Konstantstromtreiber oder eine Spannungsquelle mit einem Reihenwiderstand. Berechnen Sie den Widerstandswert mit R = (V_versorgung- V_F) / I_F, wobei V_Ffür ein robustes Design als Maximalwert (4,3V) angenommen werden sollte.
• Thermisches Management:Obwohl sie eine geringe Leistung hat, stellen Sie sicher, dass das PCB-Layout eine ausreichende Wärmeableitung bietet, insbesondere wenn mehrere LEDs gruppiert sind oder bei hohen Umgebungstemperaturen betrieben werden, da Hitze die Lichtausgabe und Lebensdauer reduziert.
• Optisches Design:Der 120-Grad-Abstrahlwinkel bietet eine breite Sichtbarkeit. Für fokussierte Lichtstrahlen können externe Linsen oder Lichtleiter erforderlich sein.
• ESD-Schutz:Implementieren Sie ESD-Schutz auf den Eingangsleitungen, wenn die LED an einem benutzerzugänglichen Ort verbaut ist, da die 150V HBM-Einstufung auf eine moderate Empfindlichkeit hinweist.

8. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu älteren Durchsteck-LED-Gehäusen (z.B. 3mm oder 5mm LEDs) bietet das 12-21 SMD-Format entscheidende Vorteile:

• Größe und Dichte:Deutlich kleiner, ermöglicht moderne miniaturisierte Designs, die mit Durchsteckbauteilen unmöglich wären.
• Montagekosten und -geschwindigkeit:Voll kompatibel mit Hochgeschwindigkeits-Automatik-Bestückungs- und Reflow-Lötanlagen, reduziert Montagezeit und -kosten im Vergleich zur manuellen Bestückung und Lötung.
• Leistungskonsistenz:Der SMD-Herstellungs- und Binning-Prozess liefert typischerweise von Charge zu Charge konsistentere optische und elektrische Parameter.
• Zuverlässigkeit:Die solide Bauweise und die Oberflächenmontage können eine bessere Widerstandsfähigkeit gegen Vibrationen und mechanische Stöße bieten.

Innerhalb der Kategorie der SMD-LEDs macht die spezifische Kombination aus brillantem Grün (durch InGaN), breitem Abstrahlwinkel und dem detaillierten Binning-System für Intensität und Wellenlänge dieses Bauteil für Anwendungen geeignet, die Farbkonstanz und gleichmäßige Helligkeit über mehrere Einheiten hinweg erfordern.

9. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Warum ist ein Reihenwiderstand notwendig, wenn die Durchlassspannung spezifiziert ist?

A: Die Durchlassspannung ist eine Eigenschaft der Diode, kein stabiler Arbeitspunkt. Sie variiert leicht von Einheit zu Einheit (Toleranz) und nimmt mit steigender Temperatur ab. Ein direkter Anschluss an eine Spannungsquelle, die auch nur leicht über ihrer V_Fliegt, kann zu einem unkontrollierbaren Stromanstieg (thermisches Durchgehen) führen, was sofort zum Ausfall führt. Der Widerstand bietet eine lineare, stabile Strombegrenzung.

F: Was bedeuten die Bincodes (YR2S2) und warum sind sie wichtig?

A: Die Codes geben die genaue Leistungsuntergruppe der LED an. 'Y' bezeichnet den Bin für die dominante Wellenlänge (525-530nm), 'R2' und 'S2' sind Bins für die Lichtstärke. Für Anwendungen mit mehreren LEDs (z.B. eine Anordnung oder Hintergrundbeleuchtung) stellt die Bestellung von Teilen mit demselben Bincode eine visuell einheitliche Farbe und Helligkeit sicher, was für die Produktqualität entscheidend ist.

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

A: Ja, aber Sie müssen einen strombegrenzenden Widerstand verwenden. Zum Beispiel, für I_F=20mA mit einem ungünstigsten V_Fvon 4,3V: R = (5V - 4,3V) / 0,020A = 35 Ohm. Der nächstgelegene Standardwert (33 oder 39 Ohm) würde gewählt, und die Leistungsaufnahme des Widerstands (P = I²R) sollte berechnet werden.

F: Wie kritisch sind die Lager- und Trocknungsanweisungen?

A: Sehr kritisch. SMD-Gehäuse können Feuchtigkeit aus der Luft aufnehmen. Während des Reflow-Lötens kann diese eingeschlossene Feuchtigkeit schnell verdampfen und innere Delamination oder "Popcorning" verursachen, was das Gehäuse zum Bersten bringt und die LED zerstört. Die Einhaltung der Lager- und Trocknungsverfahren verhindert diesen Fehlermodus.

10. Haftungsausschluss für Anwendungseinschränkungen

Dieses Produkt ist für allgemeine Indikator- und Hintergrundbeleuchtungsanwendungen in kommerzieller und industrieller Elektronik konzipiert. Es ist ausdrücklich nicht für den Einsatz in hochzuverlässigen oder sicherheitskritischen Systemen ohne vorherige Konsultation und Qualifizierung freigegeben oder empfohlen. Solche Systeme umfassen, sind aber nicht beschränkt auf:

• Militärische, Luft- und Raumfahrt- oder Flugausrüstung.
• Automobile Sicherheitssysteme (z.B. Bremslichter, Airbag-Anzeigen).
• Medizinische Lebenserhaltungs- oder Diagnosegeräte.

Für diese Anwendungen sind andere Produkte mit erweiterten Temperaturbereichen, höherer Zuverlässigkeitsprüfung und unterschiedlichen Qualifikationsstandards erforderlich. Die Leistung wird nur als einzelne Komponente unter den in diesem Dokument angegebenen Bedingungen garantiert. Die Verwendung des Produkts außerhalb dieser Spezifikationen entzieht jeglicher Garantie für Leistung oder Zuverlässigkeit die Grundlage.