SMD LED 22-21/GHC-YR1S2/2C Datenblatt - Brillantgrün - 2.2x2.1mm - 3.3V - 20mA - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die 22-21/GHC-YR1S2/2C ist eine Oberflächenmontage-LED (SMD) für moderne, kompakte Elektronikanwendungen. Diese brillantgrüne LED basiert auf InGaN-Chip-Technologie und ist in klarem Harz vergossen. Ihr Hauptvorteil liegt im winzigen Bauraum, der eine deutliche Verkleinerung der Leiterplatte (PCB) ermöglicht, eine höhere Bauteildichte erlaubt und zur Miniaturisierung von Endgeräten beiträgt. Das geringe Gewicht des Gehäuses macht sie ideal für portable und platzbeschränkte Anwendungen.

Das Produkt entspricht vollständig modernen Umwelt- und Fertigungsstandards. Es ist bleifrei (Pb-frei), entspricht der RoHS-Richtlinie, erfüllt die EU REACH-Verordnung und ist halogenfrei (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). Es wird auf 8-mm-Trägerbändern auf 7-Zoll-(178 mm)-Spulen geliefert, ist voll kompatibel mit automatischen Bestückungsanlagen und für Infrarot- sowie Dampfphasen-Reflow-Lötprozesse geeignet.

2. Technische Spezifikationen

2.1 Absolute Maximalwerte

Die folgenden Werte definieren die Grenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Ein Betrieb unter oder an diesen Bedingungen ist nicht garantiert und sollte für zuverlässige Funktion vermieden werden.

• Sperrspannung (V_R):5 V
• Dauer-Durchlassstrom (I_F):25 mA
• Spitzen-Durchlassstrom (I_FP):100 mA (Tastverhältnis 1/10 @ 1 kHz)
• Verlustleistung (P_d):95 mW
• Elektrostatische Entladung (ESD) Human Body Model (HBM):150 V
• Betriebstemperaturbereich (T_opr):-40 °C bis +85 °C
• Lagertemperaturbereich (T_stg):-40 °C bis +90 °C
• Löttemperatur (T_sol):Reflow: 260 °C max. 10 Sekunden; Handlöten: 350 °C max. 3 Sekunden.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Diese Parameter werden bei einer Umgebungstemperatur (T_a) von 25 °C und einem Standard-Durchlassstrom (I_F) von 20 mA gemessen, sofern nicht anders angegeben. Sie definieren die typische Leistung der LED.

• Lichtstärke (I_v):Minimum 112 mcd, Typischer Wert nicht spezifiziert, Maximum 285 mcd. Toleranz: ±11%.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):130 Grad (typisch).
• Spitzenwellenlänge (λ_p):518 nm (typisch).
• Dominante Wellenlänge (λ_d):Minimum 520 nm, Maximum 535 nm. Toleranz: ±1 nm.
• Spektrale Bandbreite (Δλ):35 nm (typisch).
• Durchlassspannung (V_F):Minimum 2,7 V, Typisch 3,3 V, Maximum 3,7 V bei I_F=20mA.
• Sperrstrom (I_R):Maximum 50 μA bei V_R=5V.

3. Binning-System

Um Farb- und Helligkeitskonstanz in der Produktion zu gewährleisten, werden die LEDs nach Lichtstärke und dominanter Wellenlänge sortiert.

3.1 Lichtstärke-Binning

LEDs werden in vier Intensitätsklassen (R1, R2, S1, S2) eingeteilt, gemessen bei I_F= 20 mA.

• R1:112 mcd bis 140 mcd
• R2:140 mcd bis 180 mcd
• S1:180 mcd bis 225 mcd
• S2:225 mcd bis 285 mcd

3.2 Dominante Wellenlänge-Binning

LEDs werden in drei Wellenlängenklassen (X, Y, Z) eingeteilt, gemessen bei I_F= 20 mA.

• X:520 nm bis 525 nm
• Y:525 nm bis 530 nm
• Z:530 nm bis 535 nm

4. Kennlinienanalyse

Das Datenblatt enthält mehrere Kennlinien, die für Schaltungsentwurf und thermisches Management entscheidend sind. Diese Graphen zeigen die Beziehung zwischen Schlüsselparametern unter variierenden Bedingungen.

• Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Diese Kurve zeigt, wie die Lichtleistung mit steigender Sperrschichttemperatur abnimmt. Entwickler müssen diese Entlastung in Hochtemperaturumgebungen berücksichtigen.
• Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Dieser Graph zeigt die nichtlineare Beziehung zwischen Treiberstrom und Lichtleistung. Betrieb über dem empfohlenen Strom führt zu verminderter Effizienz und beschleunigter Alterung.
• Durchlassspannung vs. Durchlassstrom:Die IV-Kennlinie ist essenziell für die Auswahl des passenden Vorwiderstands. Der typische V_F-Wert von 3,3V bei 20mA ist ein zentraler Entwurfsparameter.
• Durchlassstrom vs. Umgebungstemperatur:Diese Entlastungskurve gibt den maximal zulässigen Durchlassstrom in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur an, um innerhalb der Verlustleistungsgrenzen zu bleiben.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die 22-21 SMD-LED hat ein kompaktes, rechteckiges Gehäuse. Die Nennabmessungen sind 2,2 mm Länge und 2,1 mm Breite, die Höhe beträgt typisch etwa 1,0-1,2 mm (genaue Höhe aus Maßzeichnung entnehmen). Das Gehäuse hat zwei Anoden-/Kathodenanschlüsse auf der Unterseite. Alle nicht spezifizierten Toleranzen sind ±0,1 mm. Ein empfohlenes Pad-Layout für das PCB-Design wird bereitgestellt, Ingenieure sollten es jedoch an ihren spezifischen Bestückungsprozess und thermische Anforderungen anpassen.

5.2 Polaritätskennzeichnung

Die Kathode ist typischerweise markiert, oft durch einen grünen Punkt, eine Kerbe im Gehäuse oder eine abgeschrägte Ecke. Die korrekte Polarität muss während der Montage beachtet werden, um Schäden durch Sperrspannung zu vermeiden.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

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

• Vorwärmen:150–200°C für 60–120 Sekunden.
• Zeit oberhalb Liquidus (217°C):60–150 Sekunden.
• Spitzentemperatur:260°C Maximum, max. 10 Sekunden gehalten.
• Aufheizrate:Maximal 6°C/Sekunde.
• Zeit oberhalb 255°C:Maximal 30 Sekunden.
• Abkühlrate:Maximal 3°C/Sekunde.

6.2 Handlöten

Falls Handlöten notwendig ist, ist größte Vorsicht geboten. Die Lötspitzentemperatur sollte unter 350°C liegen, und die Kontaktzeit mit jedem Anschluss sollte 3 Sekunden nicht überschreiten. Ein Niedrigleistungslötkolben (≤25W) verwenden und zwischen dem Löten jedes Anschlusses eine Abkühlpause von mindestens 2 Sekunden einhalten. Vermeiden Sie mechanische Belastung des LED-Gehäuses während des Erhitzens.

6.3 Lagerung und Handhabung

Die LEDs sind in feuchtigkeitsempfindlichen Barrieretüten mit Trockenmittel verpackt.

• Vor dem Öffnen:Lagern bei ≤30°C und ≤90% relativer Luftfeuchtigkeit (RLF).
• Nach dem Öffnen (Bodenlebensdauer):1 Jahr bei ≤30°C und ≤60% RLF. Unbenutzte Teile sollten in der feuchtigkeitsdichten Tüte wieder versiegelt werden.
• Trocknen (Baking):Wenn der Trockenmittel-Indikator die Farbe ändert oder die Lagerzeit überschritten ist, vor Gebrauch bei 60 ±5 °C für 24 Stunden trocknen.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Band- und Spulenspezifikationen

Das Produkt wird in geprägter Trägerbandbreite von 8 mm auf einer Standard-7-Zoll-(178 mm)-Spule geliefert. Jede Spule enthält 2000 Stück. Detaillierte Spulen- und Trägerbandabmessungen für die Kompatibilität mit automatischen Zuführern werden bereitgestellt.

7.2 Etiketteninformationen

Das Spulenetikett enthält wichtige Informationen für Rückverfolgbarkeit und korrekte Anwendung:

• CPN:Kundenspezifische Artikelnummer
• P/N:Hersteller-Artikelnummer (z.B. 22-21/GHC-YR1S2/2C)
• QTY:Packungsmenge
• CAT:Lichtstärke-Klasse (z.B. S2)
• HUE:Farbort/Dominante Wellenlänge-Klasse (z.B. Y)
• REF:Durchlassspannungs-Klasse
• LOT No:Herstellungslosnummer

8. Anwendungshinweise und Designüberlegungen

8.1 Typische Anwendungen

Diese LED eignet sich für eine Vielzahl von Niedrigleistungs-Indikator- und Hintergrundbeleuchtungsfunktionen:

• Telekommunikation:Statusanzeigen und Tastatur-Hintergrundbeleuchtung in Telefonen und Faxgeräten.
• Unterhaltungselektronik:Flache Hintergrundbeleuchtung für kleine LCD-Panels, Hintergrundbeleuchtung für Schalter und Symbole auf Bedienfeldern.
• Allgemeine Anzeige:Netzstatus, Betriebsmodusanzeige und andere visuelle Rückmeldungen in verschiedenen elektronischen Geräten.

8.2 Kritische Designüberlegungen

Strombegrenzung ist zwingend erforderlich:Ein externer Vorwiderstand muss stets in Reihe mit der LED geschaltet werden. Die Durchlassspannung hat einen negativen Temperaturkoeffizienten und einen engen Toleranzbereich. Ein leichter Anstieg der Versorgungsspannung kann einen großen, potenziell zerstörerischen Anstieg des Durchlassstroms verursachen, wenn dieser nicht ordnungsgemäß begrenzt wird. Der Widerstandswert kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R = (V_versorgung- V_F) / I_F. Verwenden Sie für ein konservatives Design stets den maximalen V_F-Wert aus dem Datenblatt.

Thermisches Management:Obwohl die Verlustleistung gering ist, hilft eine ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte um die LED-Pads, Wärme abzuführen, die Lichtleistung zu erhalten und die Lebensdauer zu erhöhen, insbesondere bei hohen Umgebungstemperaturen.

ESD-Schutz:Obwohl für 150V HBM ausgelegt, sollten während Montage und Handhabung Standard-ESD-Vorsichtsmaßnahmen befolgt werden.

8.3 Anwendungseinschränkungen

Diese Komponente ist für kommerzielle und allgemeine Industrieanwendungen ausgelegt. Sie ist nicht speziell für den Einsatz in hochzuverlässigen oder sicherheitskritischen Systemen wie Militär-/Luftfahrtausrüstung, Automobilsicherheitssystemen (z.B. Airbags, Bremsen) oder lebenserhaltender Medizintechnik qualifiziert oder garantiert. Für solche Anwendungen sollten Bauteile mit entsprechender Qualifikation und Zuverlässigkeitsdaten beschafft werden.

9. Technischer Vergleich und Positionierung

Das 22-21-Gehäuse stellt einen Kompromiss zwischen Miniaturisierung und einfacher Handhabung dar. Im Vergleich zu größeren bedrahteten LEDs (z.B. 3mm oder 5mm) bietet es einen deutlich kleineren Bauraum und eignet sich für automatisierte Bestückung. Im Vergleich zu kleineren Chip-Scale-Packages (CSP) bietet es bessere Handhabungseigenschaften für Standard-SMT-Prozesse und oft einen definierteren Abstrahlwinkel durch seine geformte Linse. Die mit InGaN-Technologie erzielte brillantgrüne Farbe bietet höhere Lichtausbeute und bessere Farbsättigung im Vergleich zu älteren Technologien wie GaP, was sie ideal für lebhafte Indikatoranwendungen macht.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

A: Spitzenwellenlänge (λ_p) ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsverteilung maximal ist. Dominante Wellenlänge (λ_d) ist die einzelne Wellenlänge monochromatischen Lichts, die der wahrgenommenen Farbe der LED entspricht. λ_dist für die Farbangabe relevanter.

F: Kann ich diese LED ohne Widerstand betreiben, wenn meine Stromversorgung genau 3,3V liefert?

A: Nein. Das ist äußerst gefährlich. Die Durchlassspannung variiert von Bauteil zu Bauteil (2,7V bis 3,7V) und sinkt mit der Temperatur. Eine 3,3V-Versorgung könnte eine LED mit niedrigem V_F leicht übersteuern und zu schnellem Ausfall führen. Immer einen Vorwiderstand verwenden.

F: Wie interpretiere ich die Bincodes (z.B. S2/Y) bei der Bestellung?

A: Der Bincode spezifiziert die Leistungsklasse. \"S2/Y\" bedeutet, die LED stammt aus der höchsten Lichtstärke-Klasse (225-285 mcd) und der mittleren dominanten Wellenlänge-Klasse (525-530 nm). Die Angabe von Bins ermöglicht eine engere Konsistenz im Erscheinungsbild Ihres Produkts.

F: Ist Reinigen nach dem Löten erforderlich?

A: Das klare Harz ist im Allgemeinen resistent gegen gängige Reinigungslösungsmittel, die Kompatibilität sollte jedoch überprüft werden. Vermeiden Sie Ultraschallreinigung, da sie die internen Bonddrähte beschädigen kann.

11. Design- und Anwendungsfallstudie

Szenario: Entwurf einer Statusanzeige für ein tragbares Gerät

Ein Entwickler entwirft einen kompakten Bluetooth-Lautsprecher. Eine helle, zuverlässige Einschaltanzeige wird benötigt. Die 22-21 brillantgrüne LED wird aufgrund ihrer geringen Größe und hohen Sichtbarkeit ausgewählt.

Entwurfsschritte:

1. Das Gerät nutzt eine 5V-USB-Stromversorgung.

2. Der Ziel-Durchlassstrom (I_F) wird auf 15 mA für einen Kompromiss zwischen Helligkeit und Leistungsaufnahme eingestellt.

3. Unter Verwendung des maximalen V_F-Werts von 3,7V für ein konservatives Design: R = (5V - 3,7V) / 0,015A = 86,7 Ω. Der nächstgelegene Normwert 91 Ω wird gewählt.

4. Leistung am Widerstand: P = I²R = (0,015)²* 91 = 0,0205 W. Ein Standard-1/10W- oder 1/8W-Widerstand ist ausreichend.

5. Das PCB-Layout enthält moderate Wärmeableit-Pads, die mit einer kleinen Massefläche zur Wärmeableitung verbunden sind.

6. Die Stückliste spezifiziert die LED mit dem Bincode \"S1/Y\", um eine konsistente hellgrüne Farbe über alle Produktionseinheiten hinweg sicherzustellen.

Dieser Ansatz gewährleistet eine robuste, langlebige Anzeige, die den ästhetischen und funktionalen Anforderungen des Produkts gerecht wird.

12. Funktionsprinzip

Diese LED ist ein Halbleiter-Photonikbauteil. Sie basiert auf einem Indium-Gallium-Nitrid (InGaN)-Chip. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die das Sperrschichtpotential der Diode übersteigt, werden Elektronen und Löcher aus den n- bzw. p-dotierten Halbleiterschichten in das aktive Gebiet injiziert. Diese Ladungsträger rekombinieren und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der InGaN-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts definiert – in diesem Fall brillantgrün um 518-535 nm. Das klare Epoxidharz-Vergussmaterial schützt den Chip, fungiert als Linse zur Formung des Lichts in einen 130-Grad-Abstrahlwinkel und kann Leuchtstoffe oder Diffusoren enthalten (bei diesem monochromen Typ ist es wahrscheinlich klar).

13. Technologietrends

Das 22-21-Gehäuse ist Teil eines langfristigen Branchentrends hin zu Miniaturisierung, erhöhter Effizienz und verbesserter Fertigbarkeit in der Optoelektronik. Der Einsatz von InGaN-Materialien für grüne LEDs stellt einen bedeutenden Fortschritt gegenüber älteren Technologien dar und bietet höhere Effizienz und bessere Farbstabilität. Zukünftige Entwicklungen bei dieser Geräteklasse könnten sich auf weitere Steigerung der Lichtausbeute (Lumen pro Watt), Verbesserung der Farbwiedergabe für breitere Spektralanwendungen und Erhöhung der Zuverlässigkeit unter höheren Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen konzentrieren. Das Streben nach halogenfreien und umweltfreundlichen Materialien wird weiterhin ein starker regulatorischer und marktlicher Einfluss sein. Die Integration mit intelligenten Treibern für Dimmen und Farbsteuerung ist ebenfalls ein wachsendes Feld, wird jedoch typischerweise auf Systemebene und nicht innerhalb des diskreten LED-Gehäuses selbst umgesetzt.