SMD LED 23-22B/R7G6C-A30/2T Datenblatt - Mehrfarbig - 2.0V - 60mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die 23-22B/R7G6C-A30/2T ist eine mehrfarbige SMD-LED (Surface Mount Device), die für moderne, kompakte elektronische Anwendungen konzipiert ist. Diese Komponente integriert zwei verschiedene Chip-Typen in einem einzigen Gehäuse: den R7-Chip, der ein dunkelrotes Licht emittiert, und den G6-Chip, der ein brillantes gelbgrünes Licht emittiert. Ihr Hauptvorteil liegt in ihrer Miniaturgröße, die eine höhere Packungsdichte auf Leiterplatten (PCBs) ermöglicht, was zu einer Verringerung der Gesamtgröße und des Gewichts der Geräte führt. Dies macht sie besonders geeignet für Anwendungen, bei denen Platz und Gewicht kritische Einschränkungen darstellen.

Die LED ist auf 8 mm breitem Bandmaterial verpackt, das auf eine 7-Zoll-Spule aufgewickelt ist, und ist somit voll kompatibel mit Hochgeschwindigkeits-Automatikbestückungsanlagen, die in der Serienfertigung eingesetzt werden. Sie ist aus bleifreien (Pb-freien) Materialien gefertigt und entspricht wichtigen Umweltvorschriften wie RoHS, EU REACH und halogenfreien Standards (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). Das Bauteil ist auch für Standard-Infrarot- und Dampfphasen-Reflow-Lötverfahren qualifiziert.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Die Kernvorteile dieser SMD-LED ergeben sich aus ihrem kleinen Formfaktor und ihrer Zweifarben-Fähigkeit. Da sie deutlich kleiner ist als herkömmliche LED-Bauteile mit Anschlussbeinen, ermöglicht sie Entwicklern die Gestaltung kompakterer Produkte. Der reduzierte Lagerplatz für Komponenten und das fertig montierte Produkt bietet logistische und Kostenvorteile. Ihre Leichtbauweise ist ideal für tragbare und miniaturisierte Geräte.

Die Zielanwendungen sind vielfältig und konzentrieren sich auf Anzeige- und Hintergrundbeleuchtungsfunktionen. Zu den wichtigsten Märkten gehören Automobilinnenräume (z.B. Armaturenbrett- und Schalterbeleuchtung), Telekommunikationsgeräte (z.B. Anzeige- und Hintergrundbeleuchtung in Telefonen und Faxgeräten) und Unterhaltungselektronik (z.B. flache Hintergrundbeleuchtung für LCDs, Schalter und Symbole). Sie eignet sich auch für allgemeine Anzeigezwecke, bei denen eine zuverlässige, mehrfarbige Signalisierung erforderlich ist.

2. Analyse der technischen Parameter

2.1 Absolute Grenzwerte

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

• Sperrspannung (VR):5 V. Das Überschreiten dieser Spannung in Sperrrichtung kann den Halbleiterübergang der LED beschädigen.
• Durchlassstrom (IF):25 mA für beide Chips (R7 und G6). Dies ist der maximale kontinuierliche Gleichstrom.
• Spitzendurchlassstrom (IFP):60 mA für beide Chips, nur unter Impulsbedingungen zulässig (Tastverhältnis 1/10 @ 1 kHz).
• Verlustleistung (Pd):60 mW für jeden Chip. Dies ist die maximale Leistung, die das Gehäuse abführen kann.
• Betriebstemperatur (Topr):-40 bis +85 °C. Das Bauteil ist für industrielle Temperaturbereiche ausgelegt.
• Lagertemperatur (Tstg):-40 bis +90 °C.
• Elektrostatische Entladung (ESD):2000 V (Human Body Model). Einhaltung geeigneter ESD-Handhabungsverfahren ist zwingend erforderlich.
• Löttemperatur (Tsol):Für Reflow-Löten ist eine Spitzentemperatur von 260°C für maximal 10 Sekunden zulässig. Für Handlötung muss die Lötspitzentemperatur unter 350°C liegen, maximal 3 Sekunden pro Anschluss.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Die typische Leistung wird bei Ta=25°C und IF=20mA gemessen, sofern nicht anders angegeben. Ein Abstrahlwinkel (2θ1/2) von 130 Grad ist für dieses Gehäuse typisch.

Für den R7 (Dunkelrot) Chip:

• Lichtstärke (Iv):Liegt im Bereich von 18,0 mcd (Minimum) bis 72,0 mcd (Maximum), mit einer typischen Toleranz von ±11%.
• Spitzenwellenlänge (λp):Typischerweise 639 nm.
• Dominante Wellenlänge (λd):Typischerweise 631 nm.
• Spektralbandbreite (Δλ):Typischerweise 20 nm.
• Durchlassspannung (VF):Liegt im Bereich von 1,70 V (min) bis 2,40 V (max), mit einem typischen Wert von 2,00 V.

Für den G6 (Brillant Gelbgrün) Chip:

• Lichtstärke (Iv):Liegt im Bereich von 14,5 mcd (min) bis 45,0 mcd (max), mit einer typischen Toleranz von ±11%.
• Spitzenwellenlänge (λp):Typischerweise 575 nm.
• Dominante Wellenlänge (λd):Typischerweise 573 nm.
• Spektralbandbreite (Δλ):Typischerweise 20 nm.
• Durchlassspannung (VF):Liegt im Bereich von 1,70 V (min) bis 2,40 V (max), mit einem typischen Wert von 2,00 V.

Gemeinsamer Parameter:

• Sperrstrom (IR):Maximal 10 µA für beide Chips bei einer angelegten Sperrspannung von 5V.

3. Erklärung des Binning-Systems

Die Lichtstärke der LEDs wird in Bins sortiert, um die Konsistenz innerhalb einer Produktionscharge sicherzustellen. Dies ermöglicht es Entwicklern, Bauteile auszuwählen, die spezifische Helligkeitsanforderungen erfüllen.

3.1 Binning für R7-Chip

Die R7-Dunkelrot-LEDs werden basierend auf ihrer bei IF=20mA gemessenen Lichtstärke in drei Bins kategorisiert.

• Bin-Code 1:18,0 mcd (Min) bis 28,5 mcd (Max)
• Bin-Code 2:28,5 mcd (Min) bis 45,0 mcd (Max)
• Bin-Code 3:45,0 mcd (Min) bis 72,0 mcd (Max)

3.2 Binning für G6-Chip

Die G6-Brillant-Gelbgrün-LEDs werden ebenfalls in drei Bins kategorisiert.

• Bin-Code 1:14,5 mcd (Min) bis 18,0 mcd (Max)
• Bin-Code 2:18,0 mcd (Min) bis 28,5 mcd (Max)
• Bin-Code 3:28,5 mcd (Min) bis 45,0 mcd (Max)

Der Bin-Code ist auf dem Produktverpackungsetikett (unter \"CAT\") angegeben. Entwickler sollten bei der Bestellung den erforderlichen Bin-Code angeben, um die gewünschte Helligkeitsstufe für ihre Anwendung zu garantieren.

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt enthält typische elektro-optische Kennlinien für beide Chips (R7 und G6). Obwohl die spezifischen grafischen Daten nicht in Textform vorliegen, zeigen diese Kurven typischerweise den Zusammenhang zwischen Durchlassstrom (IF) und Lichtstärke (Iv), Durchlassspannung (VF) sowie den Einfluss der Umgebungstemperatur auf die Lichtleistung.

Wichtige Erkenntnisse aus typischen Kennlinien:Bei beiden LED-Typen steigt die Lichtstärke mit dem Durchlassstrom, jedoch nicht linear, insbesondere wenn sich der Strom dem Maximalwert nähert. Die Durchlassspannung hat einen negativen Temperaturkoeffizienten, d.h. sie nimmt leicht ab, wenn die Sperrschichttemperatur steigt. Das Verständnis dieser Kurven ist entscheidend für die Auslegung geeigneter strombegrenzender Schaltungen und für das thermische Management, um eine konsistente optische Leistung über den gesamten Betriebstemperaturbereich aufrechtzuerhalten.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die SMD-LED 23-22B hat einen spezifischen physischen Footprint. Die Gehäuseumrisszeichnung liefert kritische Abmessungen für das Design des Lötflächenmusters auf der Leiterplatte. Zu den wichtigsten Abmessungen gehören Gesamtlänge, -breite und -höhe sowie die Position und Größe der Lötpads. Die Kathode (Minuspol) ist typischerweise durch eine Markierung auf dem Gehäuse gekennzeichnet. Alle Toleranzen betragen ±0,1 mm, sofern nicht anders angegeben. Entwickler müssen sich an diese Abmessungen halten, um ein korrektes Löten und mechanische Stabilität zu gewährleisten.

5.2 Feuchtigkeitsbeständige Verpackung

Die Bauteile werden in feuchtigkeitssensibler Verpackung versandt, um Schäden durch Umgebungsfeuchtigkeit zu verhindern. Die Verpackung besteht aus einem Trägerband mit LEDs, das zusammen mit einem Trockenmittel und einer Feuchtigkeitsindikatorkarte in einer aluminiumbeschichteten Feuchtigkeitsschutztüte verpackt ist. Die Spulendimensionen und die Taschenabmessungen des Trägerbands sind spezifiziert, um die Kompatibilität mit automatisierten Bestückungsanlagen sicherzustellen. Jede Spule enthält 2000 Stück.

6. Richtlinien für Löten und Bestückung

6.1 Lagerung und Handhabung

• Die Feuchtigkeitsschutztüte erst unmittelbar vor der Verwendung öffnen.
• 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. Nicht verwendete Teile müssen in einer trockenen Verpackung wieder versiegelt werden.
• Wenn das Trockenmittel Feuchtigkeitseinwirkung anzeigt oder die Lagerzeit überschritten wurde, ist vor dem Löten eine Trocknung (60 ± 5°C für 24 Stunden) erforderlich.

6.2 Reflow-Lötprofil

Ein bleifreies (Pb-freies) Reflow-Profil wird empfohlen:

• Vorwärmen:150–200°C für 60–120 Sekunden.
• Zeit über 217°C (Liquidus):60–150 Sekunden.
• Spitzentemperatur:Maximal 260°C, maximal 10 Sekunden gehalten.
• Aufheizrate:Maximal 6°C/Sekunde über 255°C.
• Abkühlrate:Maximal 3°C/Sekunde.
• Reflow-Löten sollte nicht mehr als zweimal durchgeführt werden.

6.3 Handlöten und Reparatur

• Verwenden Sie einen Lötkolben mit einer Spitzentemperatur < 350°C und einer Leistung < 25W.
• Begrenzen Sie die Lötzeit auf 3 Sekunden pro Anschluss.
• Vermeiden Sie mechanische Belastung der LED während des Erhitzens und verziehen Sie die Leiterplatte nach dem Löten nicht.
• Eine Reparatur nach dem Löten wird nicht empfohlen. Falls unvermeidbar, verwenden Sie einen speziellen Doppelspitzen-Lötkolben, um beide Anschlüsse gleichzeitig zu erhitzen, und bestätigen Sie, dass die Eigenschaften der LED nicht beeinträchtigt wurden.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Das Produktetikett auf der Spule liefert wesentliche Informationen für die Rückverfolgbarkeit und korrekte Anwendung:

• CPN:Kundenspezifische Artikelnummer
• P/N:Artikelnummer (z.B. 23-22B/R7G6C-A30/2T)
• QTY:Packungsmenge (2000 Stück/Spule)
• CAT:Lichtstärkenklasse (Bin-Code)
• HUE:Farbwertkoordinaten & Dominante Wellenlängenklasse
• REF:Durchlassspannungsklasse
• LOT No:Fertigungslosnummer

8. Anwendungsdesign-Überlegungen

8.1 Schaltungsschutz

Kritisch:Ein externer strombegrenzender Widerstand muss stets in Reihe mit der LED geschaltet werden. Die Durchlassspannung hat einen Bereich (1,7V bis 2,4V), und die IV-Kennlinie ist steil. Eine kleine Änderung der Versorgungsspannung kann ohne Vorwiderstand zu einer großen, möglicherweise zerstörerischen Änderung des Durchlassstroms führen. Der Widerstandswert sollte basierend auf der maximalen Versorgungsspannung und dem maximalen Durchlassstrom der LED unter Berücksichtigung des ungünstigsten Falls der Durchlassspannung berechnet werden.

8.2 Thermomanagement

Obwohl die Verlustleistung gering ist (60mW), ist die Aufrechterhaltung der Sperrschichttemperatur innerhalb des spezifizierten Betriebsbereichs entscheidend für die Langzeitzuverlässigkeit und stabile Lichtleistung. Stellen Sie sicher, dass ausreichend Kupferfläche auf der Leiterplatte oder Wärmeleitungen verwendet werden, insbesondere wenn mehrere LEDs eng beieinander platziert sind oder die Umgebungstemperatur hoch ist.

8.3 Anwendungseinschränkungen

Dieses Produkt ist für allgemeine kommerzielle und industrielle Anwendungen konzipiert. Es ist ohne vorherige Konsultation und mögliche zusätzliche Qualifizierung nicht speziell für Hochzuverlässigkeitsanwendungen wie Militär/Luft- und Raumfahrt, automobilen Sicherheitssystemen (z.B. Airbags, Bremsen) oder lebenskritische medizinische Geräte qualifiziert.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die primäre Unterscheidung der 23-22B liegt in ihrer Mehrfarben-Fähigkeit innerhalb eines einzigen, sehr kompakten SMD-Gehäuses. Im Vergleich zur Verwendung von zwei separaten Einfarben-LEDs spart sie Leiterplattenplatz und vereinfacht die Bestückung. Die Verwendung von AlGaInP-Material für beide Farben bietet eine gute Lichtausbeute und Farbreinheit. Ihre Kompatibilität mit Standard-SMT-Prozessen für die Massenfertigung macht sie zu einer kosteneffektiven Lösung für in Serie gefertigte Konsum- und Automobilinnenraum-Elektronik.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

10.1 Kann ich die R7- und G6-Chips unabhängig ansteuern?

Ja, das 23-22B-Gehäuse enthält zwei elektrisch isolierte LED-Chips. Sie haben separate Anoden- und Kathodenanschlüsse, sodass sie von separaten strombegrenzenden Schaltungen unabhängig angesteuert werden können. Dies ermöglicht dynamische Farbmischung oder unabhängige Signalisierung.

10.2 Was ist der Zweck des Binning-Systems?

Binning stellt die Helligkeitskonsistenz innerhalb einer Produktionscharge sicher. Für Anwendungen, die ein einheitliches Erscheinungsbild erfordern (z.B. Hintergrundbeleuchtung eines Anzeigenfelds), ist die Spezifikation und Verwendung von LEDs aus demselben Bin-Code wesentlich, um sichtbare Helligkeitsunterschiede zu vermeiden.

10.3 Warum ist feuchtigkeitssensible Verpackung notwendig?

SMD-Gehäuse können Feuchtigkeit aus der Luft aufnehmen. Während des Hochtemperatur-Reflow-Lötprozesses kann diese eingeschlossene Feuchtigkeit sich schnell ausdehnen und interne Delamination oder \"Popcorning\" verursachen, was das Gehäuse aufbricht und das Bauteil zerstört. Die Feuchtigkeitssperrtüte und das Trockenmittel verhindern dies während Lagerung und Transport.

11. Design- und Anwendungsfallstudie

Szenario: Entwurf eines Multifunktions-Statusanzeigers für einen Netzwerkrouter.Ein Entwickler benötigt eine einzelne Komponente, um Netzbetrieb (dauerhaft rot), Netzwerkaktivität (blinkend grün) und einen Fehlerzustand (abwechselnd rot/grün) anzuzeigen. Die 23-22B ist eine ideale Wahl. Ihre kleine Größe passt in den begrenzten Platz auf der Frontplatte. Die unabhängigen roten (R7) und grünen (G6) Chips können über Transistortreiber von einfachen Mikrocontroller-GPIO-Pins gesteuert werden. Durch die Spezifikation von Bin-Code 2 für beide Farben wird eine konsistente Helligkeit über alle hergestellten Einheiten erreicht. Der Entwickler befolgt die Reflow-Profil-Richtlinien und fügt geeignete Vorwiderstände ein (z.B. 150 Ohm für eine 5V-Versorgung, berechnet für den ungünstigsten Vf-Fall), um einen zuverlässigen Betrieb über die Lebensdauer des Produkts sicherzustellen.

12. Funktionsprinzip

Leuchtdioden (LEDs) sind Halbleiterbauelemente, die Licht emittieren, wenn ein elektrischer Strom durch sie fließt. Dieses Phänomen wird Elektrolumineszenz genannt. In der 23-22B verwendet der R7-Chip eine AlGaInP (Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid) Halbleiterstruktur, die optimiert ist, um Licht im roten Spektralbereich (um 631 nm dominante Wellenlänge) zu emittieren. Der G6-Chip verwendet eine andere Zusammensetzung von AlGaInP, um Licht im gelbgrünen Bereich (um 573 nm) zu emittieren. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Bandlückenenergie des Chips übersteigt, rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich des Halbleiters und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Materialzusammensetzung bestimmt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts.

13. Technologietrends

Der Trend bei Anzeige- und Hintergrundbeleuchtungs-LEDs geht weiterhin in Richtung höherer Effizienz (mehr Lichtleistung pro Watt elektrischer Eingangsleistung), kleinerer Gehäusegrößen für größere Designflexibilität und verbesserter Farbkonsistenz und -stabilität über Temperatur und Lebensdauer. Mehrchip-Gehäuse wie die 23-22B repräsentieren einen Integrationstrend, der die Anzahl der Bauteile auf der Leiterplatte reduziert. Darüber hinaus ist die Umweltkonformität (bleifrei, halogenfrei) mittlerweile eine Standardanforderung, die durch globale Vorschriften vorangetrieben wird. Zukünftige Entwicklungen könnten noch dünnere Gehäuse und die Integration mit Steuerschaltungen für \"Smart LED\"-Module umfassen.