SMD LED 12-22/BHR6C-A01/2C Datasheet - 1.2x2.2x1.1mm - Blue (2.7-3.1V) & Red (1.7-2.2V) - 40-60mW - English Technical Document

Panoramica del Prodotto

Il LED SMD 12-22 è un dispositivo compatto a montaggio superficiale progettato per applicazioni PCB ad alta densità. È disponibile in una configurazione multicolore, che combina specificamente un LED blu (chip BH) e un LED rosso brillante (chip R6) all'interno di un unico package. Questo componente è significativamente più piccolo dei LED tradizionali a telaio di piombo, consentendo riduzioni sostanziali delle dimensioni del circuito stampato, un aumento della densità di impaccamento, una minimizzazione dei requisiti di stoccaggio e contribuendo infine allo sviluppo di apparecchiature finali più piccole. La sua costruzione leggera lo rende particolarmente adatto per applicazioni in miniatura e con vincoli di spazio.

1.1 Vantaggi Principali

• Miniaturizzazione: Le dimensioni ridotte (1.2mm x 2.2mm) consentono un posizionamento ad alta densità sulle PCB.
• Compatibilità: Confezionato in nastro da 8 mm su bobine da 7 pollici di diametro, rendendolo completamente compatibile con le attrezzature standard di posizionamento automatico (pick-and-place).
• Produzione Robusta: Compatibile con i processi di saldatura a rifusione a infrarossi (IR) e a fase di vapore.
• Conformità Ambientale: The product is Pb-free, compliant with RoHS, EU REACH, and halogen-free standards (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

1.2 Applicazioni Target

• Automotive/Industrial: Illuminazione per pannelli strumenti, cruscotti e interruttori.
• Telecommunications: Indicatori di stato e retroilluminazione della tastiera nei telefoni e nelle macchine fax.
• Elettronica di consumo: Retroilluminazione piatta per LCD, illuminazione degli interruttori e illuminazione dei simboli.
• Uso generale: Qualsiasi applicazione che richieda una luce indicatrice compatta e affidabile.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

Le sezioni seguenti forniscono una suddivisione dettagliata delle specifiche elettriche, ottiche e termiche del dispositivo. Tutti i parametri sono misurati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C, salvo diversa specificazione.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Il funzionamento in queste condizioni o al di sotto di esse non è garantito.

Parametro	Simbolo	Codice	Valutazione	Unità
Tensione inversa	VR	-	5	V
Corrente diretta	IF	BH	10	mA
		R6	25	mA
Corrente di Picco in Diretta (Duty 1/10 @1KHz)	IFP	BH	40	mA
		R6	50	mA
Power Dissipation	Pd	BH	40	mW
		R6	60	mW
Electrostatic Discharge (HBM)	ESD	BH	150	V
		R6	2000	V
Temperatura di esercizio	Topr	-	-40 ~ +85	°C
Temperatura di conservazione	Tstg	-	-40 ~ +90	°C
Temperatura di Saldatura	Tsol	Reflow	260°C per 10 sec.	-
		Mano	350°C per 3 secondi.	-

Osservazioni Chiave: Il chip rosso (R6) presenta una capacità di gestione della corrente e della potenza superiore rispetto al chip blu (BH). Da notare che la sensibilità ESD differisce in modo significativo: il chip BH (blu) è altamente sensibile (150V HBM) e richiede una protezione ESD rigorosa durante la manipolazione, mentre il chip R6 (rosso) è più robusto (2000V HBM).

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi sono i parametri di prestazione tipici in condizioni operative normali.

Parametro	Simbolo	Codice	Min.	Tip.	Max.	Unità	Condizione
Intensità Luminosa	Iv	BH	18.0	26.0	-----	mcd	IF=5mA
		R6	22.5	30.0	-----	mcd	IF=5mA
Angolo di Visuale (2θ)1/2)	-	-	-----	120	-----	deg	-
Peak Wavelength	λp	BH	-----	468	-----	nm	-
		R6	-----	632	-----	nm	-
Dominant Wavelength	λd	BH	-----	470	-----	nm	-
		R6	-----	624	-----	nm	-
Larghezza di Banda dello Spettro (Δλ)	-	BH	-----	25	-----	nm	-
		R6	-----	20	-----	nm	-
Forward Voltage	VF	BH	2.7	-----	3.1	V	-
		R6	1.7	-----	2.2	V	-
Corrente inversa	IR	BH	-----	-----	50	μA	VR=5V
		R6	-----	-----	10	μA	VR=5V

Note:

1. La tolleranza dell'intensità luminosa è ±11%.
2. Tolleranza della tensione diretta: ±0,05 V.

Analisi: Il LED blu (BH) opera a una tensione diretta più elevata (2,7-3,1V), tipica dei chip basati su InGaN, mentre il LED rosso (R6) presenta una tensione diretta inferiore (1,7-2,2V), caratteristica della tecnologia AlGaInP. L'intensità luminosa è specificata a una bassa corrente di pilotaggio di 5mA, indicando un'elevata efficienza. L'ampio angolo di visione di 120 gradi fornisce un pattern di emissione esteso, adatto per applicazioni come indicatori.

3. Analisi della Curva di Prestazione

Il datasheet fornisce le curve caratteristiche tipiche sia per il chip BH (Blu) che per l'R6 (Rosso), le quali sono cruciali per comprendere il comportamento del dispositivo in condizioni variabili.

3.1 Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

Le curve mostrano che l'emissione luminosa diminuisce all'aumentare della temperatura ambiente. Questo effetto di thermal quenching è una proprietà fondamentale dei semiconduttori a LED. I progettisti devono tenere conto di questa riduzione di prestazione quando si opera ad alte temperature ambiente per garantire un'emissione luminosa sufficiente.

3.2 Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta

Questi grafici illustrano la relazione sub-lineare tra corrente di pilotaggio e emissione luminosa. L'aumento della corrente produce rendimenti decrescenti in luminosità generando al contempo più calore. Operare vicino al valore massimo assoluto di corrente nominale è inefficiente e riduce la durata del dispositivo.

3.3 Curva di Derating della Corrente Diretta

Questo grafico critico definisce la corrente diretta continua massima ammissibile in funzione della temperatura ambiente. All'aumentare della temperatura, la corrente massima consentita deve essere ridotta per evitare di superare il limite di dissipazione di potenza del dispositivo e causare una fuga termica.

3.4 Tensione Diretta vs. Corrente Diretta (Curva I-V)

La curva I-V mostra la relazione esponenziale tipica di un diodo. La tensione di "ginocchio" è la tensione diretta approssimativa (V_FLa pendenza della curva nella regione di conduzione è correlata alla resistenza dinamica del LED.

3.5 Diagramma di Radiazione

Il diagramma polare visualizza la distribuzione spaziale dell'intensità luminosa, confermando l'angolo di visione di 120 gradi. Il pattern è tipicamente Lambertiano o quasi-Lambertiano per questo tipo di package LED.

3.6 Distribuzione dello Spettro

I grafici spettrali mostrano i profili di emissione:

• BH (Blue): Lunghezza d'onda di picco ~468nm, lunghezza d'onda dominante ~470nm, con una larghezza di banda spettrale (FWHM) di ~25nm.
• R6 (Red): Lunghezza d'onda di picco ~632nm, lunghezza d'onda dominante ~624nm, con una larghezza di banda spettrale più stretta di ~20nm.

Queste caratteristiche determinano la purezza di colore percepita del LED.

4. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

4.1 Dimensioni del Confezionamento

Il LED SMD 12-22 ha un package rettangolare compatto. Le dimensioni chiave (in mm, tolleranza ±0,1 mm se non specificato diversamente) includono:

• Lunghezza totale: 2.2 mm
• Larghezza totale: 1.2 mm
• Altezza totale: 1.1 mm
• Dimensioni e spaziatura dei terminali come da disegno dettagliato.

Il datasheet include un disegno dimensionato dettagliato che specifica tutte le lunghezze, larghezze, altezze e posizioni dei pad critiche necessarie per il progetto dell'impronta PCB.

4.2 Identificazione della Polarità

Il componente presenta un indicatore di polarità, tipicamente una tacca o un punto sul package o un angolo tagliato nella tasca del nastro portante, per indicare il catodo. L'orientamento corretto è essenziale per il funzionamento del circuito.

5. Linee Guida per la Saldatura e l'Assemblaggio

Una manipolazione corretta è fondamentale per l'affidabilità. Il dispositivo è sensibile all'umidità (MSL) e richiede specifici profili di saldatura.

5.1 Conservazione e sensibilità all'umidità

• Prima dell'Apertura: Conservare a ≤30°C e ≤90% UR.
• Dopo l'apertura (durata di utilizzo): 1 anno a ≤30°C e ≤60% UR. Le parti non utilizzate devono essere risigillate in imballaggio impermeabile all'umidità con essiccante.
• Cottura: Se l'indicatore di umidità segnala assorbimento di umidità o se il tempo di conservazione è stato superato, effettuare una cottura a 60 ±5°C per 24 ore prima dell'uso.

5.2 Profilo di saldatura a rifusione (senza piombo)

Il profilo consigliato è per saldatura senza piombo (ad es. SAC305):

• Preriscaldamento: Rampa graduale per attivare il flussante.
• Zona di stabilizzazione: Per riscaldare uniformemente la scheda e il componente.
• Reflow: Temperatura di picco di 260°C per un massimo di 10 secondi.
• Raffreddamento: Raffreddamento controllato per ridurre al minimo lo stress termico.

Importante: Il reflow non deve essere eseguito più di due volte. Evitare stress meccanici sul LED durante il riscaldamento e non deformare il PCB dopo la saldatura.

5.3 Saldatura Manuale

Se la saldatura manuale è inevitabile:

• Use a soldering iron with a tip temperature <350°C.
• Limitare il tempo di contatto a ≤3 secondi per terminale.
• Utilizzare un saldatore con potenza ≤25W.
• Attendere ≥2 secondi tra la saldatura di ciascun terminale per evitare il surriscaldamento.
• La saldatura manuale comporta un rischio maggiore di danni.

5.4 Rielaborazione e Riparazione

La riparazione dopo la saldatura è fortemente sconsigliata. Se assolutamente necessaria:

• Utilizzare un saldatore a doppia punta specializzato per la rimozione di SMD per applicare calore simultaneo e bilanciato ad entrambi i terminali.
• Verificare sempre che il processo di riparazione non degradi le caratteristiche del LED.

6. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

6.1 Imballaggio Standard

I LED sono forniti in confezioni resistenti all'umidità:

• Nastro portacomponenti: Nastro da 8 mm di larghezza.
• Rullo: Diametro di 7 pollici (178 mm).
• Quantità: 2000 pezzi per rullo.
• La confezione include un essiccante ed è sigillata in una busta di alluminio anti-umidità.

6.2 Spiegazione Etichetta

L'etichetta del rocchetto contiene diversi codici:

• CPN: Numero di prodotto del cliente.
• P/N: Numero prodotto (es. 12-22/BHR6C-A01/2C).
• Quantità: Quantità per imballo.
• CAT: Rango de Intensidad Luminosa.
• HUE: Chromaticity Coordinates & Dominant Wavelength Rank.
• RIF: Classifica della Tensione Diretta.
• LOTTO N.: Numero di lotto di produzione per la tracciabilità.

7. Considerazioni sulla Progettazione dell'Applicazione

7.1 La Limitazione di Corrente è Obbligatoria

I LED sono dispositivi pilotati in corrente. Per ogni chip (BH e R6) è assolutamente necessario un resistore esterno di limitazione di corrente (o un driver a corrente costante). La tensione diretta (V_F) ha una tolleranza e un coefficiente di temperatura negativo (diminuisce all'aumentare della temperatura). Collegare un LED direttamente a una sorgente di tensione, anche una vicina al suo V nominale_F, può causare un piccolo aumento di tensione che guida un'ampia e incontrollata sovracorrente, portando a un guasto istantaneo (bruciatura). Il valore della resistenza è calcolato utilizzando la Legge di Ohm: R = (V_{alimentazione} - V_F) / I_F.

7.2 Gestione Termica

Sebbene il package sia piccolo, la dissipazione di potenza (40mW per BH, 60mW per R6) genera calore. Per un funzionamento affidabile a lungo termine:

• Rispettare la curva di derating della corrente diretta a temperature ambiente elevate.
• Garantire un'adeguata area di rame sul PCB (thermal relief pads) per dissipare il calore dai punti di saldatura del LED.
• Evitare di posizionare il LED vicino ad altri componenti che generano calore.

7.3 Protezione ESD

Il chip blu (BH) è altamente sensibile alle scariche elettrostatiche (150V HBM). Implementare protezioni ESD durante l'intero processo produttivo:

• Utilizzare postazioni di lavoro e braccialetti collegati a terra durante la manipolazione e l'assemblaggio.
• Valutare l'aggiunta di diodi TVS (soppressione di tensione transitoria) o altri circuiti di protezione sul PCB se il LED è collegato a interfacce esterne soggette a scariche elettrostatiche.

8. Confronto Tecnico e Posizionamento

Il modello 12-22/BHR6C-A01/2C offre una combinazione specifica di caratteristiche:

• vs. LED SMD più grandi (ad es., 3528, 5050): Offre un ingombro molto ridotto per design ultra-compatti, ma con una corrispondente minore luminosità massima e capacità di gestione della potenza.
• vs. LED monocromatici 12-22: La configurazione multicolore (blu+rosso) in un unico package risparmia spazio sulla scheda rispetto all'uso di due LED monocromatici separati, semplificando l'assemblaggio e la gestione dell'inventario.
• vs. LED con piedini: Elimina la necessità di fori passanti, consente l'assemblaggio automatizzato e riduce le dimensioni e il peso complessivi del prodotto.

Il suo vantaggio principale è consentire la miniaturizzazione in applicazioni di indicatori e retroilluminazione con vincoli di costo e spazio.

9. Domande Frequenti (FAQ)

9.1 Posso pilotare i chip blu e rossi simultaneamente dalla stessa fonte di alimentazione?

Non direttamente in una configurazione semplice in serie o in parallelo a causa delle loro diverse tensioni di soglia (V_F). Il chip blu richiede ~3V, mentre quello rosso richiede ~2V. Se collegati in parallelo a una fonte da 3V, il chip rosso sarebbe soggetto a una corrente eccessiva. Se collegati in serie, sarebbe necessaria una fonte da 5V+ e la regolazione della corrente sarebbe scarsa. L'approccio consigliato è utilizzare resistenze di limitazione della corrente separate per ciascun chip, anche se condividono la stessa linea di tensione, oppure pilotarli in modo indipendente.

9.2 Perché la valutazione ESD è così diversa tra i chip blu e quelli rossi?

Ciò è dovuto a differenze fondamentali nella tecnologia dei materiali semiconduttori. Il LED blu utilizza una struttura InGaN (Indium Gallium Nitride) cresciuta su substrati come zaffiro o carburo di silicio, che può essere più suscettibile ai danni da scarica elettrostatica a livello della giunzione microscopica. Il LED rosso utilizza una struttura AlGaInP (Aluminum Gallium Indium Phosphide), intrinsecamente più robusta contro l'ESD. Ciò rende necessaria una cura extra durante la manipolazione del componente blu.

9.3 Cosa indica "A01/2C" nel numero di parte?

Sebbene la codifica interna completa non sia dettagliata in questo estratto, suffissi come questi denotano tipicamente specifici bin per parametri chiave come l'intensità luminosa (CAT), la lunghezza d'onda dominante/cromaticità (HUE) e la tensione diretta (REF). "A01" e "2C" specificano probabilmente gli esatti bin di prestazione rispettivamente per i chip blu e rosso, garantendo coerenza di colore e luminosità all'interno di una produzione.

10. Esempio Pratico di Progettazione

Scenario: Progettare un indicatore di stato bicolore utilizzando il 12-22/BHR6C-A01/2C. Il LED sarà alimentato da un pin GPIO di un microcontrollore a 5V. L'obiettivo è pilotare ogni chip a circa 5mA.

Calcolo per le Resistenze di Limitazione della Corrente:

• Per Blue Chip (BH, V_F ≈ 2,9V tipico): R_blu = (5V - 2,9V) / 0,005A = 420 Ω. Utilizzare una resistenza standard da 430 Ω. Dissipazione di potenza nella resistenza: P = I²R = (0.005)² * 430 = 0,01075W (è sufficiente una resistenza da 1/10W o 1/8W).
• Per Red Chip (R6, V_F ≈ 1,95V tip.): R_rosso = (5V - 1.95V) / 0.005A = 610 Ω. Utilizzare una resistenza standard da 620 Ω. Dissipazione di potenza: (0.005)² * 620 = 0.0155W.

Circuito: Collegare l'anodo di ciascun chip LED all'alimentazione 5V tramite la rispettiva resistenza calcolata. Collegare i catodi a pin GPIO separati del microcontrollore configurati come uscite open-drain/basse. Per illuminare il LED blu, impostare il corrispondente pin GPIO a livello basso. Per illuminare quello rosso, impostare il suo pin a livello basso. Assicurarsi che il pin del microcontrollore possa assorbire la corrente di 5mA.

11. Principio di Funzionamento

I diodi emettitori di luce (LED) sono dispositivi a semiconduttore con giunzione p-n. Quando viene applicata una tensione diretta superiore al potenziale interno della giunzione, gli elettroni dalla regione di tipo n si ricombinano con le lacune della regione di tipo p all'interno dello strato attivo. Questo processo di ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La lunghezza d'onda specifica (colore) della luce emessa è determinata dall'energia del bandgap dei materiali semiconduttori utilizzati nella regione attiva. Il LED blu (BH) utilizza un composto InGaN, che ha un bandgap più ampio, emettendo fotoni di energia più alta nello spettro del blu. Il LED rosso (R6) utilizza un composto AlGaInP, che ha un bandgap più piccolo, emettendo fotoni di energia più bassa nello spettro del rosso. La lente in resina epossidica modella l'emissione luminosa e fornisce protezione meccanica e ambientale.

Terminologia delle specifiche dei LED

Spiegazione completa dei termini tecnici dei LED