SMD LED 12-215/R6C-AR1S1B/3C Datenblatt - Größe 1,7x1,7x0,7mm - Spannung 1,75-2,35V - Brillantes Rot - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument erläutert die technischen Spezifikationen der SMD (Surface Mount Device) LED der Serie 12-215. Diese Komponente ist eine brillant rote, einfarbige LED, die für moderne Elektronikbestückungsprozesse konzipiert ist. Ihre Hauptvorteile sind ein deutlich reduzierter Platzbedarf im Vergleich zu LEDs mit Anschlussrahmen, was eine höhere Packungsdichte auf Leiterplatten, geringere Lageranforderungen ermöglicht und letztlich zu kompakteren Endproduktdesigns beiträgt. Die leichte Bauweise macht sie zudem ideal für Miniatur- und tragbare Anwendungen.

1.1 Kernmerkmale und Konformität

Die LED wird auf 8-mm-Tape gewickelt auf einer Rolle mit 7 Zoll Durchmesser geliefert und ist damit voll kompatibel mit Standard-Automatikbestückungsgeräten für die Serienfertigung. Sie ist für Infrarot- und Dampfphasen-Lötprozesse ausgelegt. Das Produkt ist aus bleifreien Materialien gefertigt und entspricht wichtigen Umwelt- und Sicherheitsvorschriften, einschließlich der EU-RoHS-Richtlinie, EU-REACH und halogenfreien Anforderungen (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). Das Produkt selbst wird innerhalb der RoHS-konformen Spezifikationen gehalten.

2. Technische Parameter: Detaillierte objektive Interpretation

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Analyse der wichtigsten Leistungsparameter der LED gemäß Datenblatt. Alle Werte gelten bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C, sofern nicht anders angegeben.

2.1 Absolute Maximalwerte

Die absoluten Maximalwerte definieren die Belastungsgrenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Dies sind keine Betriebsbedingungen. Die Werte für diese LED sind: eine maximale Sperrspannung (VR) von 5V; ein Dauer-Durchlassstrom (IF) von 25mA; ein Spitzen-Durchlassstrom (IFP) von 60mA, nur unter gepulsten Bedingungen zulässig (Tastverhältnis 1/10 @ 1kHz); und eine maximale Verlustleistung (Pd) von 60mW. Das Bauteil hält einer elektrostatischen Entladung (ESD) von 2000V gemäß Human Body Model (HBM) stand. Der Betriebstemperaturbereich reicht von -40°C bis +85°C, mit einem etwas weiteren Lagertemperaturbereich von -40°C bis +90°C. Das Löttemperaturprofil ist kritisch: Für Reflow-Lötung wird ein Spitzenwert von 260°C für maximal 10 Sekunden spezifiziert, während für Handlötung die Lötspitzentemperatur 350°C pro Anschluss für maximal 3 Sekunden nicht überschreiten darf.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Die elektro-optischen Eigenschaften definieren die Leistung des Bauteils unter normalen Betriebsbedingungen. Bei einem Durchlassstrom (IF) von 20mA liegt die Lichtstärke (Iv) typischerweise im Bin-Bereich von 112,0 mcd bis 225,0 mcd. Der Betrachtungswinkel (2θ1/2) ist mit 130 Grad sehr weit. Die Lichtausgabe liegt im brillant roten Spektrum, mit einer typischen Spitzenwellenlänge (λp) von 632 nm und einer dominanten Wellenlänge (λd) von 617,5 nm bis 633,5 nm, abhängig vom Bin. Die spektrale Bandbreite (Δλ) beträgt typischerweise 20 nm. Die für 20mA erforderliche Durchlassspannung (VF) liegt zwischen 1,75V und 2,35V. Der Sperrstrom (IR) ist sehr niedrig, maximal 10 μA bei einer angelegten Sperrspannung von 5V.

3. Erklärung des Binning-Systems

Die LED wird für Schlüsselparameter in Bins eingeteilt, um Konsistenz in der Anwendung zu gewährleisten. Dies ermöglicht es Entwicklern, Bauteile auszuwählen, die spezifische Helligkeits- und Farbanforderungen erfüllen.

3.1 Lichtstärke-Binning

Die Lichtstärke wird in drei Bin-Codes sortiert: R1 (112,0 - 140,0 mcd), R2 (140,0 - 180,0 mcd) und S1 (180,0 - 225,0 mcd), alle gemessen bei IF=20mA.

3.2 Binning der dominanten Wellenlänge

Die dominante Wellenlänge, die mit der wahrgenommenen Farbe korreliert, wird in vier Codes eingeteilt: E4 (617,5 - 621,5 nm), E5 (621,5 - 625,5 nm), E6 (625,5 - 629,5 nm) und E7 (629,5 - 633,5 nm), gemessen bei IF=20mA.

3.3 Durchlassspannungs-Binning

Die Durchlassspannung wird in drei Codes eingeteilt: 0 (1,75 - 1,95 V), 1 (1,95 - 2,15 V) und 2 (2,15 - 2,35 V), gemessen bei IF=20mA. Das Teilenummernsuffix (z.B. /3C) korreliert wahrscheinlich mit spezifischen Bin-Kombinationen.

4. Analyse der Kennlinien

Obwohl die spezifischen Graphen im bereitgestellten Text nicht detailliert sind, würden typische elektro-optische Kennlinien für eine solche LED mehrere für das Design wesentliche Diagramme umfassen.

4.1 Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kennlinie)

Diese Kurve zeigt die Beziehung zwischen dem durch die LED fließenden Strom und der Spannung an ihren Anschlüssen. Sie ist nichtlinear, mit einer charakteristischen \"Knie\"-Spannung (um den typischen VF-Wert), oberhalb derer der Strom bei kleinen Spannungsänderungen stark ansteigt. Dies unterstreicht die kritische Notwendigkeit einer strombegrenzenden Schaltung (wie einen Vorwiderstand oder Konstantstromtreiber), um thermisches Durchgehen und Zerstörung zu verhindern.

4.2 Lichtstärke vs. Durchlassstrom

Dieses Diagramm zeigt, wie die Lichtausgabe mit dem Durchlassstrom zunimmt. Es ist im empfohlenen Betriebsbereich im Allgemeinen linear, sättigt jedoch bei höheren Strömen. Betrieb oberhalb der absoluten Maximalwerte führt zu Effizienzverlust und beschleunigtem Degradationsprozess.

4.3 Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur

Die Lichtausgabe einer LED nimmt mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Diese Kurve ist entscheidend für Anwendungen in erhöhten Umgebungstemperaturen, da sie Entwicklern hilft, die erwartete Helligkeit abzuwerten oder ein Wärmemanagement zu implementieren, um die Leistung aufrechtzuerhalten.

4.4 Spektrale Verteilung

Eine Darstellung der relativen Intensität gegenüber der Wellenlänge zeigt das Maximum bei ~632 nm und die ~20 nm spektrale Bandbreite und bestätigt die monochromatische brillant rote Ausgabe.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen und Polaritätskennzeichnung

Die LED hat ein kompaktes, rechteckiges SMD-Gehäuse. Eine Maßzeichnung zeigt eine Gehäusegröße von etwa 1,7 mm Länge und Breite, mit einer Höhe von etwa 0,7 mm (spezifische Toleranzen sind ±0,1 mm, sofern nicht anders angegeben). Die Polarität ist klar markiert: Die Kathode wird durch eine markante Markierung auf der Oberseite des Gehäuses und eine entsprechende Fase oder Kerbe auf einer Seite der Untersicht identifiziert. Die korrekte Polarisationsausrichtung während der Montage ist für die ordnungsgemäße Funktion zwingend erforderlich.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Sachgemäße Handhabung und Lötung sind entscheidend für die Zuverlässigkeit.

6.1 Strombegrenzung erforderlich

Ein externer strombegrenzender Widerstand oder eine Schaltung ist unbedingt erforderlich. Die exponentielle I-V-Kennlinie der LED bedeutet, dass eine kleine Spannungserhöhung einen großen, zerstörerischen Stromanstieg verursachen kann.

6.2 Lagerung und Feuchtigkeitsempfindlichkeit

Die LEDs sind in einer feuchtigkeitsbeständigen Beutel mit Trockenmittel verpackt. Der Beutel sollte erst geöffnet werden, wenn die Teile verwendet werden sollen. Vor dem Öffnen bei ≤30°C und ≤90% r.F. lagern. Nach dem Öffnen beträgt die \"Floor Life\" 1 Jahr bei ≤30°C und ≤60% r.F. Nicht verwendete Teile sollten wieder versiegelt werden. Wenn der Trockenmittel-Indikator die Farbe ändert oder die Lagerzeit überschritten wird, ist vor der Reflow-Lötung eine Trocknung bei 60±5°C für 24 Stunden erforderlich.

6.3 Reflow-Lötprofil

Ein bleifreies Reflow-Profil ist spezifiziert. Wichtige Parameter sind: eine Vorwärmphase zwischen 150-200°C für 60-120 Sekunden; eine Zeit oberhalb der Liquidustemperatur (217°C) von 60-150 Sekunden; eine Spitzentemperatur von maximal 260°C, gehalten für maximal 10 Sekunden; und maximale Aufheiz- und Abkühlraten von 6°C/Sek. bzw. 3°C/Sek. Reflow sollte nicht öfter als zweimal durchgeführt werden. Vermeiden Sie mechanische Belastung des Gehäuses während der Erwärmung und verziehen Sie die Leiterplatte nach dem Löten nicht.

6.4 Handlötung und Reparatur

Falls Handlötung notwendig ist, verwenden Sie einen Lötkolben mit einer Spitzentemperatur <350°C, erwärmen Sie jeden Anschluss für ≤3 Sekunden und verwenden Sie einen Niedrigleistungskolben (<25W). Lassen Sie eine Abkühlpause von >2 Sekunden zwischen den Anschlüssen. Eine Reparatur nach der Erstlötung wird nicht empfohlen. Falls unvermeidbar, muss ein Zweispitzen-Lötkolben verwendet werden, um beide Anschlüsse gleichzeitig zu erwärmen und Schäden an den internen Bonddrähten durch thermische Spannung zu vermeiden.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Rollen- und Tape-Spezifikationen

Die Bauteile werden in geprägter Trägerbahn auf Rollen mit 7 Zoll Durchmesser geliefert. Jede Rolle enthält 3000 Stück. Detaillierte Abmessungen für die Trägerbahntaschen und die Rolle werden bereitgestellt, um die Kompatibilität mit automatischen Zuführern sicherzustellen.

7.2 Etikettenerklärung

Das Rollenetikett enthält mehrere wichtige Felder: CPN (Kunden-Produktnummer), P/N (Produktnummer), QTY (Packmenge), CAT (Lichtstärkenklasse/bin), HUE (Farbort/Dominante Wellenlängenklasse/bin), REF (Durchlassspannungsklasse/bin) und LOT No (rückverfolgbare Losnummer).

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese LED eignet sich gut für verschiedene Indikator- und Hintergrundbeleuchtungsaufgaben. Typische Anwendungen sind: Hintergrundbeleuchtung für Automobilarmaturenbretter und Schalter; Statusanzeigen und Tastaturbeleuchtung in Telekommunikationsgeräten wie Telefonen und Faxgeräten; flache Hintergrundbeleuchtung für kleine LCDs, Schalter und Symbole; sowie allgemeine Indikatoranwendungen in Unterhaltungselektronik.

8.2 Designüberlegungen

Entwickler müssen mehrere Faktoren berücksichtigen: 1) Implementieren Sie stets einen Vorwiderstand oder Konstantstromtreiber basierend auf der Versorgungsspannung und dem Durchlassspannungs-Bin der LED. 2) Berücksichtigen Sie thermische Effekte auf die Lichtstärke, insbesondere in geschlossenen Räumen oder bei hohen Umgebungstemperaturen. 3) Stellen Sie sicher, dass das Leiterplatten-Pad-Layout den Gehäuseabmessungen entspricht und eine ordnungsgemäße Lötnahtbildung ermöglicht. 4) Befolgen Sie die strengen Richtlinien zur Feuchtigkeitssensitivität und zum Reflow-Profil, um Gehäuserisse oder Delamination zu verhindern.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu älteren Durchsteck-LEDs bietet dieser SMD-Typ eine drastische Reduzierung von Größe und Gewicht und ermöglicht so moderne Miniaturdesigns. Der weite 130-Grad-Betrachtungswinkel bietet gute Sichtbarkeit außerhalb der Achse, was für Anzeigen auf Bedienfeldern vorteilhaft ist. Die Verwendung von AlGaInP-Halbleitermaterial ist typisch für hocheffiziente rote und bernsteinfarbene LEDs und bietet gute Helligkeit. Die Einhaltung moderner Umweltstandards (bleifrei, halogenfrei) ist ein wichtiges Unterscheidungsmerkmal für Produkte, die auf globale Märkte mit strengen Vorschriften abzielen.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Warum ist ein strombegrenzender Widerstand zwingend erforderlich?

A: Die Durchlassspannung der LED hat einen negativen Temperaturkoeffizienten und eine steile I-V-Kennlinie. Ohne Widerstand führt jede kleine Erhöhung der Versorgungsspannung oder Verringerung von VF aufgrund von Erwärmung zu einem exponentiellen Anstieg des Stroms, was zum sofortigen Ausfall führt.

F: Was bedeuten die Bin-Codes (R1, E5, 0) für mein Design?

A: Sie spezifizieren die garantierten Bereiche für Helligkeit (CAT), Farbe (HUE) und Spannung (REF). Für ein einheitliches Erscheinungsbild in einer Mehrfach-LED-Anordnung sollten enge Bins für HUE und CAT spezifiziert werden. Für das Netzteil-Design bestimmt das Spannungs-Bin die Berechnung des Widerstandswerts.

F: Kann ich diese LED im Freien verwenden?

A: Der Betriebstemperaturbereich erstreckt sich auf -40°C bis +85°C, was viele Außenbedingungen abdeckt. Längerer UV-Strahlung und Feuchtigkeit ausgesetzt zu sein, kann jedoch den Epoxidharz mit der Zeit abbauen. Für raue Umgebungen sollten LEDs mit Konformal-Beschichtung oder speziell für den Außeneinsatz ausgelegte LEDs in Betracht gezogen werden.

F: Wie oft kann ich diese LED reflow-löten?

A: Das Datenblatt schreibt ausdrücklich vor, dass Reflow-Lötung nicht öfter als zweimal durchgeführt werden sollte. Jeder Reflow-Zyklus setzt das Gehäuse thermischer Belastung aus, was möglicherweise interne Verbindungen schwächt oder Delamination verursacht.

11. Praktisches Anwendungsbeispiel

Szenario: Entwurf einer Statusanzeigetafel mit 10 einheitlichen roten LEDs.

1. Parameterauswahl:Wählen Sie Bins für Konsistenz. Wählen Sie HUE-Bin E6 (625,5-629,5 nm) und CAT-Bin R2 (140,0-180,0 mcd) für ausgewogene Farbe und Helligkeit. Nehmen Sie VF-Bin 1 (1,95-2,15V) an.

2. Schaltungsentwurf:Verwendung einer 5V-Versorgung. Für den ungünstigsten Fall VF_min (1,95V) beträgt der erforderliche Vorwiderstand R = (Versorgungsspannung - VF) / IF = (5V - 1,95V) / 0,020A = 152,5Ω. Für VF_max (2,15V) beträgt R = (5V - 2,15V) / 0,020A = 142,5Ω. Die Auswahl eines Standard-150Ω-Widerstands hält den Strom zwischen 19mA und 20,3mA, innerhalb des 25mA-Limits, und gewährleistet eine gleichmäßige Helligkeit über alle Einheiten.

3. Layout:Platzieren Sie den 150Ω-Widerstand in Reihe mit jeder LED. Befolgen Sie die Gehäusezeichnung für das 1,7x1,7mm Lötflächenmuster und achten Sie auf die korrekte Kathodenausrichtung.

4. Montage:Befolgen Sie die Richtlinien zur Feuchtigkeitslagerung und zum bleifreien Reflow-Profil strikt.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Leuchtdioden (LEDs) sind Halbleiterbauelemente, die Licht durch Elektrolumineszenz emittieren. Wenn eine Durchlassspannung an den p-n-Übergang angelegt wird, rekombinieren Elektronen aus dem n-Typ-Material mit Löchern aus dem p-Typ-Material im aktiven Bereich (in diesem Fall aus AlGaInP). Dieser Rekombinationsprozess setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts wird durch die Bandlückenenergie des verwendeten Halbleitermaterials bestimmt. Das Epoxidharzgehäuse dient zum Schutz des Halbleiterchips, zur Formung des Lichtstrahls (was den 130°-Betrachtungswinkel ergibt) und bietet die mechanische Struktur für die Lötung.

13. Technologietrends

Der allgemeine Trend bei SMD-LEDs geht weiterhin in Richtung höherer Effizienz (mehr Lumen pro Watt), erhöhter Leistungsdichte in kleineren Gehäusen und verbesserter Farbwiedergabe und Konsistenz. Es gibt auch einen starken Trend zur breiteren Einführung umweltfreundlicher Materialien und Fertigungsprozesse. Die Integration von Steuerelektronik (wie Konstantstromtreiber) direkt in LED-Gehäuse ist ein weiteres sich entwickelndes Gebiet, das die Schaltungsentwicklung für den Endanwender vereinfacht. Für Indikator-LEDs bleibt der Fokus auf Zuverlässigkeit, Miniaturisierung und Kosteneffizienz für die automatisierte Serienmontage.