SMD LED 12-23C Serie Datenblatt - Mehrfarbig (Rot/Grün/Blau) - 3,2x1,6x1,4mm - 2,0-3,9V - 20-25mA - Technische Dokumentation

1. Produktübersicht

Die 12-23C Serie stellt eine kompakte, oberflächenmontierbare LED-Lösung dar, die für moderne elektronische Anwendungen entwickelt wurde, die Miniaturisierung und hohe Zuverlässigkeit erfordern. Diese mehrfarbige LED-Familie ist deutlich kleiner als herkömmliche Bauteile mit Anschlussdrähten, ermöglicht eine erhebliche Reduzierung des PCB-Footprints, erhöhte Packungsdichte und trägt letztlich zur Entwicklung kleinerer Endgeräte bei. Ihr geringes Gewicht macht sie besonders geeignet für platzbeschränkte und portable Anwendungen.

Der Kernvorteil dieser Serie liegt in ihrer Vielseitigkeit und Konformität mit zeitgemäßen Fertigungs- und Umweltstandards. Die Bauteile sind auf 8 mm breiten Trägerbändern verpackt, die auf 7-Zoll-Spulen aufgewickelt sind, was die Kompatibilität mit schnellen automatischen Bestückungsanlagen gewährleistet. Sie sind für den Einsatz mit Infrarot- und Dampfphasen-Reflow-Lötverfahren qualifiziert, die in der Serienfertigung von Elektronik Standard sind.

Umwelt- und Regulierungskonformität ist ein Schlüsselmerkmal. Die Produkte sind aus bleifreien Materialien gefertigt, entsprechen der RoHS-Richtlinie, erfüllen die EU REACH-Verordnung und erfüllen halogenfreie Standards (mit Brom <900 ppm, Chlor <900 ppm und deren Summe <1500 ppm). Dies macht sie für eine Vielzahl globaler Märkte mit strengen Umweltanforderungen geeignet.

2. Bauteilauswahl und Absolute Maximalwerte

2.1 Bauteilauswahlhilfe

Die Serie bietet drei verschiedene Farboptionen, die jeweils auf unterschiedlichen Halbleiterchip-Materialien basieren:

• Code R6 (Brillantes Rot):Verwendet AlGaInP (Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid) Chip-Technologie. Die Farbe des Kunstharzes ist wasserklar.
• Code GH (Brillantes Grün):Verwendet InGaN (Indium-Gallium-Nitrid) Chip-Technologie. Die Farbe des Kunstharzes ist wasserklar.
• Code BH (Blau):Verwendet InGaN (Indium-Gallium-Nitrid) Chip-Technologie. Die Farbe des Kunstharzes ist wasserklar.

Das klare Kunstharzgehäuse ermöglicht eine optimale Lichtauskopplung und eine natürliche Farbwiedergabe.

2.2 Absolute Maximalwerte (Ta=25°C)

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb bei oder jenseits dieser Grenzen wird nicht empfohlen.

• Sperrspannung (V_R):5 V (Alle Codes)
• Durchlassstrom (I_F):R6: 25 mA, GH: 25 mA, BH: 20 mA
• Spitzendurchlassstrom (I_FP, Tastverhältnis 1/10 @1kHz):R6: 60 mA, GH: 100 mA, BH: 100 mA
• Verlustleistung (P_d):R6: 60 mW, GH: 95 mW, BH: 75 mW
• Elektrostatische Entladung (ESD) Human Body Model (HBM):R6: 2000 V, GH: 150 V, BH: 150 V. Beachten Sie die deutlich höhere ESD-Robustheit der roten (R6) LED im Vergleich zu den grünen und blauen Varianten, die eine vorsichtigere Handhabung erfordern.
• Betriebstemperatur (T_opr):-40°C bis +85°C
• Lagertemperatur (T_stg):-40°C bis +90°C
• Löttemperatur (T_sol):Reflow-Löten: 260°C Spitzentemperatur für maximal 10 Sekunden. Handlöten: 350°C für maximal 3 Sekunden pro Anschluss.

3. Elektro-optische Kenngrößen (Ta=25°C)

Die folgenden Parameter sind unter den angegebenen Prüfbedingungen garantiert. Typische Werte repräsentieren die Mitte der Produktionsverteilung.

3.1 Lichtstärke und Winkelcharakteristik

• Lichtstärke (I_V) @ I_F=20mA:
  • R6 (Rot): Typisch 90 mcd (Min. 63 mcd)
  • GH (Grün): Typisch 180 mcd (Min. 125 mcd)
  • BH (Blau): Typisch 50 mcd (Min. 32 mcd)
  Toleranz: ±11%.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):Typisch 100 Grad für alle Farbcodes. Dieser große Abstrahlwinkel eignet sich für Anzeige- und Hintergrundbeleuchtungsanwendungen, bei denen die Sichtbarkeit aus schrägen Winkeln wichtig ist.

3.2 Spektrale Eigenschaften

• Spitzenwellenlänge (λ_p):R6: 632 nm, GH: 518 nm, BH: 468 nm.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):R6: 624 nm, GH: 525 nm, BH: 470 nm. Die dominante Wellenlänge ist die vom menschlichen Auge wahrgenommene Einzelwellenlänge der LED-Farbe.
• Spektrale Strahlungsbandbreite (Δλ):R6: 20 nm, GH: 35 nm, BH: 25 nm. Dies definiert die spektrale Reinheit oder Breite des emittierten Lichts.

3.3 Elektrische Kenngrößen

• Durchlassspannung (V_F) @ I_F=20mA:
  • R6: Typisch 2,0 V, Maximal 2,4 V
  • GH: Typisch 3,3 V, Maximal 3,9 V
  • BH: Typisch 3,3 V, Maximal 3,9 V
  Toleranz: ±0,1V. Die niedrigere V_Fder roten LED ist charakteristisch für die AlGaInP-Technologie im Vergleich zu InGaN.
• Sperrstrom (I_R) @ V_R=5V:R6: Max. 10 μA, GH/BH: Max. 50 μA.

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt enthält typische elektro-optische Kennlinien für jeden LED-Code (R6, GH, BH). Obwohl spezifische Graphikdatenpunkte im Text nicht angegeben sind, zeigen diese Kurven typischerweise die Beziehung zwischen Durchlassstrom und Lichtstärke, Durchlassspannung sowie den Einfluss der Umgebungstemperatur auf die Lichtleistung. Die Analyse dieser Kurven ist entscheidend, um das Bauteilverhalten unter nicht standardmäßigen Bedingungen (z.B. unterschiedliche Treiberströme oder Temperaturen) zu verstehen und den Schaltungsentwurf für Effizienz und Langlebigkeit zu optimieren. Entwickler sollten diese Kurven nutzen, um geeignete Arbeitspunkte auszuwählen und thermische Effekte auf die Leistung zu modellieren.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die 12-23C LED hat ein kompaktes Oberflächenmontagegehäuse. Wichtige Abmessungen (in mm, Toleranz ±0,1 mm sofern nicht anders angegeben) umfassen eine Bauteilgröße von etwa 3,2 mm (Länge) x 1,6 mm (Breite) x 1,4 mm (Höhe). Das Gehäuse verfügt über zwei Anoden-/Kathodenanschlüsse zum Löten. Die Maßzeichnung liefert wichtige Informationen für das Design des PCB-Land Patterns (Footprint), um eine ordnungsgemäße Lötstellenbildung und mechanische Stabilität sicherzustellen. Die Einhaltung des empfohlenen Footprints ist für eine zuverlässige Montage und Wärmemanagement unerlässlich.

5.2 Polaritätskennzeichnung

Die Kathode ist typischerweise durch eine visuelle Markierung auf dem Gehäuse gekennzeichnet, wie z.B. eine Kerbe, ein Punkt oder eine grüne Markierung auf der Trägerbandspule. Die korrekte Polarisierungsausrichtung während der Montage ist zwingend erforderlich, um die ordnungsgemäße Funktion sicherzustellen.

6. Richtlinien für Löten, Montage und Lagerung

6.1 Kritische Vorsichtsmaßnahmen

• Strombegrenzung:Ein externer strombegrenzender Widerstand istzwingend erforderlichin Reihe mit der LED. Die exponentielle I-V-Kennlinie der LED bedeutet, dass eine kleine Spannungserhöhung einen großen, potenziell zerstörerischen Stromanstieg verursacht, der ohne Schutz sofort zum Durchbrennen führt.
• Lagerbedingungen:Die Bauteile sind feuchtigkeitsempfindlich (MSL).
  • Vor dem Öffnen: Lagern bei ≤30°C und ≤90% relativer Luftfeuchtigkeit.
  • Nach dem Öffnen: Die "Floor Life" beträgt 1 Jahr bei ≤30°C und ≤60% relativer Luftfeuchtigkeit. Unbenutzte Teile müssen in einem feuchtigkeitsdichten Beutel mit Trockenmittel wieder versiegelt werden.
  • Wenn der Trockenmittel-Indikator die Farbe ändert oder die Lagerzeit überschritten wird, ist vor dem Reflow-Löten ein Trocknungsprozess bei 60±5°C für 24 Stunden erforderlich.

6.2 Lötprozess

• Reflow-Profil (bleifrei):Ein detailliertes Temperaturprofil wird bereitgestellt. Wichtige Parameter umfassen: Vorwärmen zwischen 150-200°C für 60-120s, Zeit oberhalb der Liquidustemperatur (217°C) von 60-150s, Spitzentemperatur von max. 260°C für max. 10 Sekunden und kontrollierte Aufheiz-/Abkühlraten (max. 3°C/s bzw. 6°C/s).
• Reflow-Zyklen:Überschreiten Sie nicht zwei Reflow-Lötzyklen.
• 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 zwischen dem Löten jedes Anschlusses mindestens 2 Sekunden Abstand. Vermeiden Sie mechanische Belastung des Gehäuses während des Erhitzens.
• Reparatur:Eine Reparatur nach dem Löten wird nicht empfohlen. Falls unvermeidbar, muss ein Zweispitzen-Lötkolben verwendet werden, um beide Anschlüsse gleichzeitig zu erhitzen und thermomechanische Spannungen zu vermeiden. Vorab testen, um sicherzustellen, dass der Reparaturprozess die LED-Eigenschaften nicht beeinträchtigt.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Verpackungsspezifikationen

Die LEDs werden in feuchtigkeitsbeständiger Verpackung geliefert. Die Standardverpackung umfasst:

• Trägerband:8 mm Breite, auf Spule aufgewickelt.
• Spule:7 Zoll Durchmesser. Die Beladungsmenge beträgt 2000 Stück pro Spule.
• Außenbeutel:Verschweißt in einem aluminiumbeschichteten Feuchtigkeitsschutzbeutel mit Trockenmittel.

Detaillierte Abmessungen für die Trägerbandtaschen und die Spule werden bereitgestellt, um die Kompatibilität mit automatischen Zuführern sicherzustellen.

7.2 Etikettenerklärung

Das Spulenetikett enthält wichtige Informationen für die Rückverfolgbarkeit und die Binning-Auswahl:

• CPN (Kundenspezifische Artikelnummer)
• P/N (Artikelnummer): z.B. 12-23C/R6GHBHC-A01/2C
• QTY (Packungsmenge)
• CAT (Lichtstärke-Klasse)
• HUE (Farbortkoordinaten & Dominante Wellenlänge-Klasse)
• REF (Durchlassspannung-Klasse)
• LOT No (Losnummer für Rückverfolgbarkeit)

Diese Binning-Informationen ermöglichen es Entwicklern, LEDs mit eng tolerierten Parametern für eine konsistente Leistung in ihrer Anwendung auszuwählen.

8. Anwendungshinweise und Designüberlegungen

8.1 Typische Anwendungen

• Hintergrundbeleuchtung für Instrumententafeln, Schalter und Symbole.
• Statusanzeigen und Tastaturbeleuchtung in Telekommunikationsgeräten (Telefone, Faxgeräte).
• Flache Hintergrundbeleuchtungseinheiten für kleine LCD-Displays.
• Allgemeine Anzeigelampen in Konsum- und Industrielektronik.

8.2 Designüberlegungen

• Schaltungsdesign:Immer einen Reihenwiderstand einbauen. Berechnen Sie seinen Wert mit R = (V_Versorgung- V_F) / I_F, wobei V_Fund I_Fdie Ziel-Arbeitspunkte aus dem Datenblatt sind. Berücksichtigen Sie die Belastbarkeit des Widerstands.
• Wärmemanagement:Obwohl die Verlustleistung gering ist, ist die Einhaltung der Sperrschichttemperatur innerhalb der Grenzwerte entscheidend für langfristige Zuverlässigkeit und stabile Lichtleistung. Sorgen Sie für ausreichende PCB-Kupferfläche oder Wärmeleitungen, wenn bei hohen Umgebungstemperaturen oder nahe dem Maximalstrom betrieben wird.
• ESD-Schutz:Implementieren Sie ESD-Schutzmaßnahmen auf den Leiterplatten und in den Handhabungsverfahren, insbesondere für die empfindlicheren GH- und BH- (InGaN) LEDs.

8.3 Anwendungseinschränkungen

Dieses Produkt ist für kommerzielle und allgemeine industrielle Anwendungen konzipiert. Es istnichtohne vorherige Rücksprache speziell für Hochzuverlässigkeitsanwendungen qualifiziert oder empfohlen. Dies umfasst, ist aber nicht beschränkt auf:

• Militärische, Luft- und Raumfahrt- oder Avioniksysteme.
• Automobile Sicherheits- oder Sicherungssysteme (z.B. Airbags, Bremsen).
• Lebenserhaltende oder kritische medizinische Geräte.

Für solche Anwendungen sind Produkte mit unterschiedlichen Spezifikationen, Qualifikationen und Zuverlässigkeitsgarantien erforderlich.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die 12-23C Serie unterscheidet sich durch die Kombination aus sehr kompakter Bauform, Verfügbarkeit mehrerer Farben in einem einzigen Gehäuse und vollständiger Konformität mit modernen Umweltvorschriften (RoHS, halogenfrei). Im Vergleich zu größeren bedrahteten LEDs ermöglicht sie eine erhebliche Miniaturisierung. Das klare Kunstharzgehäuse für alle Farben bietet Designflexibilität. Die angegebenen ESD-Werte (besonders hoch für die rote Variante) und die detaillierten Handhabungsanweisungen zur Feuchtigkeitsempfindlichkeit spiegeln die Auslegung für robuste Fertigungsprozesse wider. Die Aufnahme spezifischer Binning-Parameter (CAT, HUE, REF) auf dem Etikett zeigt einen Produktionsprozess an, der in der Lage ist, konsistente Farbe und Helligkeit zu liefern, was für Anwendungen mit mehreren LEDs entscheidend ist.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F1: Was ist der Hauptunterschied zwischen den Codes R6, GH und BH?
A1: Der Hauptunterschied liegt im Halbleitermaterial und der resultierenden Farbe. R6 verwendet AlGaInP für rotes Licht (624 nm dominant) und hat eine niedrigere Durchlassspannung (~2,0 V). GH (Grün) und BH (Blau) verwenden InGaN, haben eine höhere Durchlassspannung (~3,3 V) und emittieren grünes (525 nm) bzw. blaues (470 nm) Licht. Die GH- und BH-Codes sind außerdem empfindlicher gegenüber ESD.

F2: Warum ist ein strombegrenzender Widerstand zwingend erforderlich?
A2: LEDs sind Dioden mit einer nichtlinearen, exponentiellen Strom-Spannungs-Beziehung. Eine kleine Spannungserhöhung über die Nenn-V_Fhinaus verursacht einen sehr großen, potenziell zerstörerischen Stromanstieg. Ein Reihenwiderstand sorgt für eine lineare Beziehung, wodurch der Strom für eine gegebene Versorgungsspannung vorhersagbar und sicher wird.

F3: Kann ich für den Prototypenaufbau Handlöten verwenden?
A3: Ja, aber mit äußerster Vorsicht. Befolgen Sie die Richtlinien strikt: Lötspitze <350°C, Leistung ≤25W, Kontaktzeit ≤3 Sekunden pro Anschluss und lassen Sie zwischen den Anschlüssen abkühlen. Reflow-Löten ist die empfohlene und zuverlässigere Methode.

F4: Was bedeutet "halogenfrei" und warum ist es wichtig?
A4: Halogenfrei bedeutet, dass die Materialien sehr niedrige Gehalte an Brom (Br) und Chlor (Cl) enthalten. Diese Halogene können bei Verbrennung giftige und korrosive Dämpfe erzeugen. Halogenfreie Elektronik ist sicherer und umweltfreundlicher und wird oft durch bestimmte Vorschriften und Kundenspezifikationen gefordert.

F5: Wie interpretiere ich die Binning-Informationen (CAT, HUE, REF) auf dem Etikett?
A5: Diese Informationen gruppieren LEDs mit ähnlicher Leistung. Für ein einheitliches Erscheinungsbild in einer Anordnung sollten Sie LEDs aus derselben oder benachbarten HUE- (Farbe) und CAT- (Helligkeit) Klassen beziehen. Die REF- (Spannung) Klasse kann für das Netzteil-Design in stromgeregelten Anwendungen wichtig sein.

11. Funktionsprinzipien und Technologietrends

11.1 Grundlegendes 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. Diese Rekombination setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts wird durch die Bandlückenenergie des im aktiven Bereich verwendeten Halbleitermaterials bestimmt. AlGaInP hat eine für rotes/oranges/gelbes Licht geeignete Bandlücke, während InGaN das grüne, blaue und weiße (mit Leuchtstoff) Spektrum abdeckt.

11.2 Branchentrends

Der Markt für SMD-LEDs wie die 12-23C Serie wird weiterhin von den Anforderungen nach Miniaturisierung, höherer Effizienz (Lumen pro Watt), verbesserter Farbkonstanz und strengerer Umweltkonformität getrieben. Es gibt einen Trend zu noch kleineren Gehäusegrößen (z.B. 0201, 01005) für ultrakompakte Geräte. Darüber hinaus wird die Integration von Steuerschaltungen (z.B. Konstantstromtreiber) innerhalb des LED-Gehäuses für vereinfachtes Design immer häufiger. Das Streben nach höherer Zuverlässigkeit und längerer Lebensdauer unter verschiedenen Umwelteinflüssen bleibt ein ständiger Fokus sowohl für Bauteilhersteller als auch für Endanwender.