SMD LED 12-22/R6GHC-A30/2C Datenblatt - Mehrfarbig - Rot/Grün - 2,0V/3,3V - 60mW/95mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die 12-22 SMD LED ist eine kompakte, oberflächenmontierbare Leuchtdiode für hochdichte Leiterplattenanwendungen. Es handelt sich um einen Mehrfarbentyp, erhältlich in leuchtendem Rot (unter Verwendung von AlGaInP-Chip-Technologie) und leuchtendem Grün (unter Verwendung von InGaN-Chip-Technologie). Der Hauptvorteil dieser Komponente ist ihr deutlich reduzierter Platzbedarf im Vergleich zu herkömmlichen LED-Bauteilen mit Anschlussdrähten, was eine Miniaturisierung der Endprodukte, eine höhere Packungsdichte auf Leiterplatten und geringere Lageranforderungen ermöglicht. Ihr leichtes Design macht sie besonders geeignet für tragbare und miniaturisierte elektronische Geräte.

1.1 Kernmerkmale und Konformität

• Verpackt auf 8-mm-Gurt auf 7-Zoll-Rollen für automatisierte Pick-and-Place-Bestückung.
• Voll kompatibel mit Standard-Infrarot- und Dampfphasen-Reflow-Lötprozessen.
• Konstruiert mit bleifreien Materialien, um die Einhaltung von Umweltvorschriften sicherzustellen.
• Das Produkt entspricht der EU-RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe).
• Konform mit den EU-REACH-Verordnungen (Registrierung, Bewertung, Zulassung und Beschränkung von Chemikalien).
• Halogenfreie Konstruktion: Brom (Br) < 900 ppm, Chlor (Cl) < 900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm.

1.2 Zielanwendungen

Diese LED ist vielseitig und findet in verschiedenen Beleuchtungs- und Anzeigefunktionen Verwendung:

• Hintergrundbeleuchtung:Ideal für Armaturenbrett-Anzeigen, Schalter-Hintergrundbeleuchtung und Symbolbeleuchtung.
• Telekommunikationsgeräte:Dient als Statusanzeigen und Tastatur-Hintergrundbeleuchtung in Geräten wie Telefonen und Faxgeräten.
• Display-Technologie:Verwendet für flache Hintergrundbeleuchtung in LCD-Panels.
• Allgemeine Anzeigezwecke:Geeignet für eine Vielzahl von Konsum- und Industrie-Elektronik, die kompakte, zuverlässige Statusleuchten erfordert.

2. Detaillierte technische Spezifikationen

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb unter diesen Bedingungen ist nicht garantiert.

Schlüsselanalyse:Die GH (Grün)-Variante hat eine höhere Spitzenstromtoleranz, aber eine deutlich niedrigere ESD-Festigkeit (150V vs. 2000V für Rot). Dies zeigt, dass der InGaN-Chip empfindlicher gegenüber elektrostatischer Entladung ist und strengere Handhabungsvorsichtsmaßnahmen erfordert. Beide Varianten unterstützen einen breiten industriellen Temperaturbereich.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Gemessen bei einer Umgebungstemperatur (T_a) von 25°C definieren diese Parameter die typische Leistung.

Schlüsselanalyse:Die grüne LED (GH) bietet typischerweise eine höhere Lichtstärke, jedoch bei einer höheren Durchlassspannung (~3,3V vs. ~2,0V für rot). Dies hat direkte Auswirkungen auf das Netzteil-Design. Der breite Abstrahlwinkel von 120 Grad bietet ein breites Abstrahlmuster, das für Flächenbeleuchtung geeignet ist. Die Durchlassspannungsbereiche müssen bei der Auslegung von strombegrenzenden Schaltungen berücksichtigt werden, um eine gleichmäßige Helligkeit über alle Produktionschargen hinweg sicherzustellen.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um eine gleichbleibende Helligkeit sicherzustellen, werden die LEDs basierend auf ihrer gemessenen Lichtstärke bei 20mA in Bins sortiert.

3.1 Binning der Lichtstärke

R6 (Rot AlGaInP):

• Bin Q:72,0 mcd (Min) bis 112,0 mcd (Max)
• Bin R:112,0 mcd (Min) bis 180,0 mcd (Max)

GH (Grün InGaN):

• Bin R:112,0 mcd (Min) bis 180,0 mcd (Max)
• Bin S:180,0 mcd (Min) bis 285,0 mcd (Max)

Hinweis:Das Datenblatt gibt eine Toleranz von ±11% für die Lichtstärke an. Dieses Binning ermöglicht es Entwicklern, Bauteile auszuwählen, die spezifische Helligkeitsanforderungen für ihre Anwendung erfüllen, und gewährleistet so visuelle Konsistenz in Multi-LED-Arrays oder abgestimmten Indikatorpaaren.

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt enthält typische Kennlinien für die R6 (Rot)-Variante, die die Beziehung zwischen Schlüsselparametern veranschaulichen.

4.1 Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur

Die Ausgangsleistung der LED nimmt mit steigender Umgebungstemperatur ab. Dies ist eine kritische Überlegung für Anwendungen, die in Hochtemperaturumgebungen arbeiten oder bei denen die Selbsterwärmung der LED signifikant ist. Entwickler müssen die erwartete Lichtleistung basierend auf der Sperrschichttemperatur herunterstufen.

4.2 Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom

Diese Kurve zeigt, dass die Lichtleistung nicht linear proportional zum Strom ist, insbesondere bei höheren Strömen. Ein Betrieb über dem empfohlenen kontinuierlichen Durchlassstrom (20mA) kann zu abnehmenden Helligkeitszuwächsen führen, während die Verlustleistung drastisch steigt und die Lebensdauer sinkt.

4.3 Durchlassspannung vs. Durchlassstrom

Die IV-Kennlinie zeigt die charakteristische exponentielle Beziehung der Diode. Eine kleine Änderung der Durchlassspannung kann eine große Stromänderung verursachen. Dies unterstreicht die absolute Notwendigkeit, einen strombegrenzenden Widerstand oder eine Konstantstromquelle in Reihe mit der LED zu verwenden, um thermisches Durchgehen und Zerstörung zu verhindern.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die 12-22 SMD LED hat einen kompakten rechteckigen Körper. Kritische Abmessungen sind die Gesamtlänge, -breite und -höhe sowie die empfohlenen Lötpad-Layouts. Die Kathode ist typischerweise durch eine grüne Markierung oder eine Kerbe am Gehäuse gekennzeichnet. Die Einhaltung des spezifizierten Pad-Layouts ist für zuverlässiges Löten und korrekte Ausrichtung während des Reflow-Prozesses unerlässlich.

6. Richtlinien für Lötung und Bestückung

6.1 Reflow-Lötprofil

Das Bauteil ist für bleifreies Reflow-Löten ausgelegt. Das empfohlene Temperaturprofil ist entscheidend:

• Vorwärmen:150–200°C für 60–120 Sekunden.
• Zeit oberhalb Liquidus (217°C):60–150 Sekunden.
• Spitzentemperatur:Maximal 260°C, nicht länger als 10 Sekunden gehalten.
• Aufheizrate:Maximal 6°C/Sekunde.
• Abkühlrate:Maximal 3°C/Sekunde.

Kritische Regel:Reflow-Löten sollte nicht mehr als zweimal an derselben LED-Baugruppe durchgeführt werden.

6.2 Vorsichtsmaßnahmen beim Handlöten

Falls Handlöten unvermeidbar ist:

• Verwenden Sie einen Lötkolben mit einer Spitzentemperatur unter 350°C.
• Begrenzen Sie die Kontaktzeit auf 3 Sekunden pro Anschluss.
• Verwenden Sie einen Lötkolben mit einer Leistung von 25W oder weniger.
• Lassen Sie eine Abkühlpause von mindestens 2 Sekunden zwischen dem Löten jedes Anschlusses.
• Vermeiden Sie mechanische Belastung des LED-Gehäuses während des Erhitzens.

6.3 Lagerung und Feuchtigkeitssensitivität

Die LEDs sind in feuchtigkeitsbeständigen Beuteln mit Trockenmittel verpackt.

• Vor dem Öffnen:Lagern bei ≤30°C und ≤90% relativer Luftfeuchtigkeit (RLF).
• Nach dem Öffnen (Bodenlebensdauer):168 Stunden (7 Tage) bei ≤30°C und ≤60% RLF.
• Trocknen (Backen):Wenn die Bodenlebensdauer überschritten ist oder das Trockenmittel Feuchtigkeit anzeigt, vor der Verwendung 24 Stunden bei 60 ±5°C trocknen.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Spezifikationen für Gurt und Rolle

Die LEDs werden in geprägter Trägerfolie geliefert, die auf 7-Zoll-Rollen aufgewickelt ist.

• Trägerfolienbreite:8 mm.
• Taschenabstand:In der Maßzeichnung angegeben.
• Stückzahl pro Rolle:2000 Stück.

7.2 Etikettenerklärung

Rollenetiketten enthalten Codes für Rückverfolgbarkeit und Spezifikation:

• P/N:Produktnummer (z.B. 12-22/R6GHC-A30/2C).
• QTY:Packungsmenge.
• CAT:Lichtstärke-Klasse (Bin-Code: Q, R, S).
• HUE:Farbortkoordinaten & Dominante Wellenlängen-Klasse.
• REF:Durchlassspannungs-Klasse.
• LOT No:Fertigungslosnummer für Rückverfolgbarkeit.

8. Anwendungsdesign-Überlegungen

8.1 Schaltungsdesign-Imperativ

Strombegrenzung ist zwingend erforderlich.Eine LED ist ein stromgesteuertes Bauteil. Ein direkter Anschluss an eine Spannungsquelle führt dazu, dass sie übermäßigen Strom zieht, was zu sofortigem Ausfall führt. Ein Vorwiderstand muss basierend auf der Versorgungsspannung (V_s), der Durchlassspannung der LED (V_f) und dem gewünschten Durchlassstrom (I_f) berechnet werden: R = (V_s- V_f) / I_f. Verwenden Sie für ein konservatives Design stets den maximalen V_f-Wert aus dem Datenblatt.

8.2 Thermomanagement

Obwohl gering, muss die Verlustleistung (bis zu 95mW für die grüne Variante) berücksichtigt werden, insbesondere in geschlossenen Gehäusen oder hochdichten Arrays. Stellen Sie sicher, dass die Leiterplatte über ausreichende Kupferflächen oder Wärmeleitungen verfügt, um Wärme abzuführen und zu verhindern, dass die Sperrschichttemperatur der LED den maximalen Betriebsgrenzwert überschreitet, was die Lichtleistung und Lebensdauer beeinträchtigt.

8.3 ESD-Schutz

Insbesondere für die GH (grün)-Variante mit einer niedrigen ESD-Festigkeit von 150V HBM müssen ESD-Schutzmaßnahmen während der Handhabung und Montage implementiert werden. Dazu gehören geerdete Arbeitsplätze, Handgelenkbänder und Ionisatoren in Produktionsumgebungen.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Das 12-22-Gehäuse bietet einen Kompromiss zwischen Größe und Leistung. Im Vergleich zu größeren SMD-LEDs (z.B. 3528, 5050) bietet es eine geringere Gesamtlichtleistung, ermöglicht aber eine Ultra-Miniaturisierung. Im Vergleich zu kleineren Chip-LEDs (z.B. 0402, 0603) ist es bei Bedarf einfacher von Hand zu handhaben und zu löten und bietet oft bessere Abstrahlwinkel und Lichtstärke aufgrund seiner geformten Linse. Die Mehrfarben-Fähigkeit (Rot/Grün) in einem einzigen Gehäuse-Fußabdruck bietet Designflexibilität für zweifarbige Indikatoren.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

10.1 Kann ich diese LED ohne Vorwiderstand betreiben?

No.Dies würde die LED mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit zerstören. Die exponentielle IV-Kennlinie bedeutet, dass eine leichte Überspannung einen massiven Überstrom verursacht.

10.2 Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

Spitzenwellenlänge (λ_p):Die einzelne Wellenlänge, bei der das Emissionsspektrum seine maximale Intensität hat.
Dominante Wellenlänge (λ_d):Die Wellenlänge des monochromatischen Lichts, die der wahrgenommenen Farbe der LED entspricht. Sie wird basierend auf der Farbempfindlichkeit des menschlichen Auges (CIE-Diagramm) berechnet. Die dominante Wellenlänge ist für die Farbangabe relevanter.

10.3 Warum ist die ESD-Festigkeit für Rot und Grün unterschiedlich?

Die unterschiedlichen Halbleitermaterialien (AlGaInP vs. InGaN) und Chipstrukturen weisen inhärente Unterschiede in ihrer Empfindlichkeit gegenüber elektrostatischer Entladung auf. InGaN-basierte LEDs (blau, grün, weiß) sind im Allgemeinen ESD-empfindlicher als AlGaInP-basierte LEDs (rot, bernstein).

10.4 Kann ich diese für Kfz-Innenraumbeleuchtung verwenden?

Obwohl sie technisch für einige Innenraumanwendungen (wie Schalter-Hintergrundbeleuchtung) geeignet sein könnte, enthält das Datenblatt einen Hinweis unter "Anwendungseinschränkungen", der von der Verwendung in hochzuverlässigen Kfz-Sicherheitssystemen ohne weitere Qualifizierung abrät. Für nicht-kritische Innenraumbeleuchtung kann sie akzeptabel sein, wobei der breite Betriebstemperaturbereich (-40°C bis +85°C) ein positiver Faktor ist.

11. Praktische Design-Fallstudie

11.1 Entwurf eines zweifarbigen Statusindikators

Szenario:Erstellen Sie eine kompakte Leiterplatten-Statusleuchte, die Rot für "Fehler" und Grün für "Normal" anzeigt.
Lösung:Verwenden Sie eine 12-22/R6 (rot) und eine 12-22/GH (grün) LED nebeneinander.
Schaltung:Entwerfen Sie zwei unabhängige Treiberschaltungen. Für eine 5V-Versorgung:
Für Rot (V_fmax = 2,4V, I_f= 20mA): R_rot= (5V - 2,4V) / 0,020A = 130 Ω. Verwenden Sie einen Standard-130Ω- oder 150Ω-Widerstand.
Für Grün (V_fmax = 3,7V, I_f= 20mA): R_grün= (5V - 3,7V) / 0,020A = 65 Ω. Verwenden Sie einen Standard-68Ω-Widerstand.
Layout:Befolgen Sie das empfohlene Pad-Layout aus der Gehäusezeichnung. Stellen Sie sicher, dass die Kathodenmarkierungen korrekt ausgerichtet sind. Bieten Sie eine kleine thermische Entlastung auf den Leiterplattenpads, falls Handlöten vorgesehen ist.

12. Funktionsprinzip

Leuchtdioden (LEDs) sind Halbleiterbauteile, die Licht durch Elektrolumineszenz emittieren. Wenn eine Durchlassspannung an den p-n-Übergang angelegt wird, rekombinieren Elektronen aus dem n-dotierten Bereich mit Löchern aus dem p-dotierten Bereich innerhalb der aktiven Schicht (dem Chipmaterial: AlGaInP für rot, InGaN für grün). Diese Rekombination setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts wird durch die Bandlückenenergie des in der aktiven Schicht verwendeten Halbleitermaterials bestimmt. Das geformte Epoxidharzgehäuse dient als Linse zur Formung des Lichtaustritts und zum Schutz des empfindlichen Halbleiterchips.

13. Technologietrends

Die Entwicklung von SMD-LEDs wie der 12-22 folgt breiteren Branchentrends hin zu Miniaturisierung, erhöhter Effizienz (Lumen pro Watt) und höherer Zuverlässigkeit. Fortschritte in den epitaktischen Wachstumstechniken für AlGaInP- und InGaN-Materialien verbessern kontinuierlich die interne Quanteneffizienz und Farbreinheit. Die Gehäusetechnologie konzentriert sich auf besseres Thermomanagement, um steigende Leistungsdichten zu bewältigen, und auf verbesserte optische Designs für kontrollierte Strahlprofile. Das Streben nach halogenfreien und RoHS/REACH-konformen Produkten spiegelt die Reaktion der Industrie auf globale Umweltvorschriften wider. Die Integration mehrerer Farbchips in einem einzigen Gehäuse (z.B. RGB) ist eine logische Weiterentwicklung des in diesem Datenblatt vorgestellten Mehrfarben-Konzepts.