Техническая спецификация SMD светодиода 12-22/BHR6C-A01/2C - 1.2x2.2x1.1мм - Синий (2.7-3.1В) и Красный (1.7-2.2В) - 40-60мВт

1. Обзор продукта

SMD светодиод 12-22 представляет собой компактный компонент для поверхностного монтажа, предназначенный для применений с высокой плотностью компоновки на печатных платах. Он доступен в двухцветной конфигурации, объединяя в одном корпусе синий светодиод (кристалл BH) и ярко-красный светодиод (кристалл R6). Этот компонент значительно меньше традиционных светодиодов в выводном исполнении, что позволяет существенно сократить размер платы, увеличить плотность монтажа, минимизировать требования к хранению и, в конечном итоге, способствует созданию более компактного конечного оборудования. Его малый вес делает его особенно подходящим для миниатюрных применений с ограниченным пространством.

1.1 Ключевые преимущества

• Миниатюризация:Малые габариты (1.2мм x 2.2мм) позволяют осуществлять высокоплотный монтаж на печатных платах.
• Совместимость:Поставляется на 8-мм ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов, что обеспечивает полную совместимость со стандартным автоматическим оборудованием для установки компонентов (pick-and-place).
• Надежность производства:Совместим с процессами групповой пайки оплавлением как в инфракрасной (ИК), так и в паровой фазе.
• Соответствие экологическим нормам:Продукт не содержит свинца, соответствует директивам RoHS, EU REACH и стандартам по отсутствию галогенов (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

1.2 Целевые области применения

• Автомобильная/Промышленная электроника:Подсветка приборных панелей, щитков и переключателей.
• Телекоммуникации:Индикаторы состояния и подсветка клавиатур в телефонах и факсимильных аппаратах.
• Потребительская электроника:Равномерная подсветка ЖК-дисплеев, подсветка переключателей и символов.
• Общего назначения:Любые применения, требующие надежного, компактного индикатора.

2. Подробный анализ технических параметров

В следующих разделах представлен детальный разбор электрических, оптических и тепловых характеристик компонента. Все параметры измерены при температуре окружающей среды (Ta) 25°C, если не указано иное.

2.1 Абсолютные предельные параметры

Эти параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению компонента. Работа вблизи или на этих пределах не гарантируется.

Параметр	Обозначение	Код	Значение	Ед. изм.
Обратное напряжение	VR	-	5	V
Прямой ток	IF	BH	10	мА
		R6	25	мА
Пиковый прямой ток (скважность 1/10 @1КГц)	IFP	BH	40	мА
		R6	50	мА
Рассеиваемая мощность	Pd	BH	40	мВт
		R6	60	мВт
Электростатический разряд (HBM)	ESD	BH	150	V
		R6	2000	V
Рабочая температура	Tопер.	-	-40 ~ +85	°C
Температура хранения	Tхран.	-	-40 ~ +90	°C
Температура пайки	Tпайка	Оплавление	260°C в течение 10 сек.	-
		Ручная	350°C в течение 3 сек.	-

Ключевые наблюдения:Красный кристалл (R6) обладает более высокой способностью к рассеиванию тока и мощности по сравнению с синим кристаллом (BH). Примечательно, что чувствительность к ЭСР значительно различается: кристалл BH (синий) является высокочувствительным (150В HBM) и требует строгих мер защиты при обращении, в то время как кристалл R6 (красный) более устойчив (2000В HBM).

2.2 Электрооптические характеристики

Это типичные параметры работы в нормальных условиях.

Параметр	Обозначение	Код	Min.	Typ.	Max.	Ед. изм.	Условия
Сила света	Iv	BH	18.0	26.0	-----	мкд	IF=5мА
		R6	22.5	30.0	-----	мкд	IF=5мА
Угол обзора (2θ1/2)	-	-	-----	120	-----	град.	-
Пиковая длина волны	λp	BH	-----	468	-----	нм	-
		R6	-----	632	-----	нм	-
Доминирующая длина волны	λd	BH	-----	470	-----	нм	-
		R6	-----	624	-----	нм	-
Ширина спектра (Δλ)	-	BH	-----	25	-----	нм	-
		R6	-----	20	-----	нм	-
Прямое напряжение	VF	BH	2.7	-----	3.1	V	-
		R6	1.7	-----	2.2	V	-
Обратный ток	IR	BH	-----	-----	50	мкА	VR=5В
		R6	-----	-----	10	мкА	VR=5В

Примечания:

1. Допуск на силу света составляет ±11%.
2. Допуск на прямое напряжение составляет ±0.05В.

Анализ:Синий светодиод (BH) работает при более высоком прямом напряжении (2.7-3.1В), что типично для кристаллов на основе InGaN, в то время как красный светодиод (R6) имеет более низкое прямое напряжение (1.7-2.2В), характерное для технологии AlGaInP. Сила света указана при низком токе накачки 5мА, что указывает на высокую эффективность. Широкий угол обзора 120 градусов обеспечивает широкую диаграмму направленности, подходящую для индикаторных применений.

3. Анализ характеристических кривых

В спецификации приведены типичные характеристические кривые для обоих кристаллов, BH (синий) и R6 (красный), которые имеют решающее значение для понимания поведения компонента в различных условиях.

3.1 Относительная световая интенсивность в зависимости от температуры окружающей среды

Кривые показывают, что световой поток уменьшается с ростом температуры окружающей среды. Этот эффект теплового тушения является фундаментальным свойством светодиодных полупроводников. Конструкторам необходимо учитывать это снижение при работе в условиях повышенной температуры окружающей среды, чтобы обеспечить достаточную светоотдачу.

3.2 Относительная световая интенсивность в зависимости от прямого тока

Эти графики иллюстрируют нелинейную зависимость между током накачки и световым потоком. Увеличение тока дает уменьшающуюся отдачу по яркости, одновременно генерируя больше тепла. Работа вблизи абсолютного максимального тока неэффективна и сокращает срок службы компонента.

3.3 Кривая снижения прямого тока

Этот критически важный график определяет максимально допустимый постоянный прямой ток как функцию температуры окружающей среды. При повышении температуры максимально допустимый ток должен быть снижен, чтобы предотвратить превышение предела рассеиваемой мощности компонента и возникновение теплового разгона.

3.4 Прямое напряжение в зависимости от прямого тока (Вольт-амперная характеристика)

Вольт-амперная характеристика показывает экспоненциальную зависимость, типичную для диода. Напряжение "колена" приблизительно соответствует прямому напряжению (V_F). Наклон кривой в проводящей области связан с динамическим сопротивлением светодиода.

3.5 Диаграмма направленности излучения

Полярная диаграмма визуализирует пространственное распределение силы света, подтверждая угол обзора 120 градусов. Для данного типа корпуса светодиода диаграмма направленности обычно является ламбертовой или близкой к ней.

3.6 Спектральное распределение

Спектральные графики показывают профили излучения:

• BH (Синий):Пиковая длина волны ~468нм, доминирующая длина волны ~470нм, ширина спектра (FWHM) ~25нм.
• R6 (Красный):Пиковая длина волны ~632нм, доминирующая длина волны ~624нм, с более узкой шириной спектра ~20нм.

Эти характеристики определяют воспринимаемую чистоту цвета светодиода.

4. Механическая информация и данные о корпусе

4.1 Габаритные размеры корпуса

SMD светодиод 12-22 имеет компактный прямоугольный корпус. Ключевые размеры (в мм, допуск ±0.1мм, если не указано иное) включают:

• Общая длина: 2.2 мм
• Общая ширина: 1.2 мм
• Общая высота: 1.1 мм
• Размеры и шаг выводов (контактов) согласно подробному чертежу.

В спецификацию включен подробный чертеж с размерами, указывающий все критические длины, ширины, высоты и позиции контактных площадок, необходимые для проектирования посадочного места на печатной плате.

4.2 Определение полярности

Компонент имеет маркировку полярности, обычно это выемка или точка на корпусе либо срезанный угол в кармане транспортной ленты, указывающие на катод. Правильная ориентация необходима для работы схемы.

5. Рекомендации по пайке и монтажу

Правильное обращение критически важно для надежности. Компонент чувствителен к влаге (MSL) и требует соблюдения специфических профилей пайки.

5.1 Хранение и чувствительность к влаге

• До вскрытия упаковки:Хранить при температуре ≤30°C и влажности ≤90%.
• После вскрытия (срок хранения на производстве):1 год при температуре ≤30°C и влажности ≤60%. Неиспользованные компоненты должны быть повторно запечатаны в влагозащитную упаковку с осушителем.
• Прогрев (сушка):Если индикатор осушителя показывает поглощение влаги или превышен срок хранения, перед использованием необходимо прогреть компоненты при 60 ±5°C в течение 24 часов.

5.2 Профиль групповой пайки оплавлением (бессвинцовая)

Рекомендуемый профиль для бессвинцового припоя (например, SAC305):

• Предварительный нагрев:Плавный подъем для активации флюса.
• Зона выдержки:Для равномерного нагрева платы и компонента.
• Оплавление:Пиковая температура 260°C не более 10 секунд.
• Охлаждение:Контролируемое охлаждение для минимизации термических напряжений.

Важно:Групповую пайку оплавлением не следует выполнять более двух раз. Избегайте механических нагрузок на светодиод во время нагрева и не допускайте коробления печатной платы после пайки.

5.3 Ручная пайка

Если ручная пайка неизбежна:

• Используйте паяльник с температурой жала <350°C.
• Ограничьте время контакта ≤3 секунды на каждый вывод.
• Используйте паяльник мощностью ≤25Вт.
• Выдерживайте паузу ≥2 секунды между пайкой каждого вывода, чтобы избежать перегрева.
• Ручная пайка сопряжена с более высоким риском повреждения.

5.4 Переделка и ремонт

Ремонт после пайки крайне не рекомендуется. Если это абсолютно необходимо:

• Используйте специализированный двусторонний паяльник, предназначенный для демонтажа SMD-компонентов, чтобы обеспечить одновременный, сбалансированный нагрев обоих выводов.
• Всегда проверяйте, что процесс ремонта не ухудшил характеристики светодиода.

6. Упаковка и информация для заказа

6.1 Стандартная упаковка

Светодиоды поставляются во влагозащитной упаковке:

• Транспортная лента:Ширина 8мм.
• Катушка:Диаметр 7 дюймов (178мм).
• Количество:2000 штук на катушке.
• Упаковка включает осушитель и запечатана в алюминиевый влагозащитный пакет.

6.2 Расшифровка маркировки

На этикетке катушки содержится несколько кодов:

• CPN:Номер продукта заказчика.
• P/N:Номер продукта (например, 12-22/BHR6C-A01/2C).
• QTY:Количество в упаковке.
• CAT:Ранг силы света.
• HUE:Ранг цветности (координаты) и доминирующей длины волны.
• REF:Ранг прямого напряжения.
• LOT No:Производственный номер партии для прослеживаемости.

7. Рекомендации по проектированию

7.1 Ограничение тока является обязательным

Светодиоды являются приборами с токовым управлением.Для каждого кристалла (BH и R6) абсолютно необходим внешний токоограничивающий резистор (или источник стабильного тока).Прямое напряжение (V_F) имеет допуск и отрицательный температурный коэффициент (уменьшается с ростом температуры). Подключение светодиода непосредственно к источнику напряжения, даже близкому к его номинальному V_F, может привести к тому, что небольшое увеличение напряжения вызовет большой, неконтролируемый всплеск тока, приводящий к мгновенному выходу из строя (перегоранию). Номинал резистора рассчитывается по закону Ома: R = (V_{питания}- V_F) / I_F.

7.2 Тепловой режим

Несмотря на малые размеры корпуса, рассеиваемая мощность (40мВт для BH, 60мВт для R6) генерирует тепло. Для надежной долгосрочной работы:

• Соблюдайте кривую снижения прямого тока при повышенных температурах окружающей среды.
• Обеспечьте достаточную площадь медных проводников на печатной плате (тепловые контактные площадки) для отвода тепла от выводов светодиода.
• Избегайте размещения светодиода вблизи других теплообразующих компонентов.

7.3 Защита от электростатического разряда (ЭСР)

Синий кристалл (BH) обладает высокой чувствительностью к ЭСР (150В HBM). Реализуйте меры защиты от ЭСР на протяжении всего производственного процесса:

• Используйте заземленные рабочие места и антистатические браслеты при обращении и сборке.
• Рассмотрите возможность добавления на печатную плату TVS-диодов или других защитных цепей, если светодиод подключен к внешним интерфейсам, подверженным воздействию ЭСР.

8. Техническое сравнение и позиционирование

Модель 12-22/BHR6C-A01/2C предлагает специфическую комбинацию характеристик:

• По сравнению с более крупными SMD светодиодами (например, 3528, 5050):Он обеспечивает гораздо меньшие габариты для сверхкомпактных конструкций, но с соответствующим более низким максимальным световым потоком и рассеиваемой мощностью.
• По сравнению с одноцветными светодиодами 12-22:Двухцветная (синий+красный) конфигурация в одном корпусе экономит место на плате по сравнению с использованием двух отдельных одноцветных светодиодов, упрощая сборку и управление запасами.
• По сравнению с выводными светодиодами:Он устраняет необходимость в отверстиях в плате, позволяет автоматизировать сборку и уменьшает общий размер и вес изделия.

Его основное преимущество — возможность миниатюризации в экономически эффективных применениях для индикации и подсветки с ограниченным пространством.

9. Часто задаваемые вопросы (ЧЗВ)

9.1 Можно ли питать синий и красный кристаллы одновременно от одного источника питания?

Не напрямую, в простой последовательной или параллельной конфигурации, из-за их различных прямых напряжений (V_F). Синему кристаллу требуется ~3В, а красному ~2В. При параллельном подключении к источнику 3В красный кристалл будет испытывать чрезмерный ток. При последовательном подключении потребуется источник 5В+, и согласование токов будет плохим. Рекомендуемый подход — использовать отдельные токоограничивающие резисторы для каждого кристалла, даже если они питаются от общего шины напряжения, или управлять ими независимо.

9.2 Почему столь различна устойчивость к ЭСР у синего и красного кристаллов?

Это связано с фундаментальными различиями в технологии полупроводниковых материалов. Синий светодиод использует структуру InGaN (нитрид индия-галлия), выращенную на подложках типа сапфира или карбида кремния, которая может быть более подвержена повреждениям от электростатического разряда на микроскопическом уровне p-n перехода. Красный светодиод использует структуру AlGaInP (фосфид алюминия-галлия-индия), которая по своей природе более устойчива к ЭСР. Это требует особой осторожности при обращении с синим компонентом.

9.3 Что означает "A01/2C" в обозначении компонента?

Хотя полная внутренняя кодировка не детализирована в данном отрывке, подобные суффиксы обычно обозначают конкретные ранги (бины) для ключевых параметров, таких как сила света (CAT), доминирующая длина волны/цветность (HUE) и прямое напряжение (REF). "A01" и "2C", вероятно, указывают на точные ранги производительности для синего и красного кристаллов соответственно, обеспечивая согласованность цвета и яркости в пределах производственной партии.

10. Практический пример проектирования

Сценарий:Спроектировать двухцветный индикатор состояния с использованием 12-22/BHR6C-A01/2C. Светодиод будет питаться от вывода GPIO микроконтроллера с напряжением 5В. Цель — обеспечить ток накачки каждого кристалла примерно 5мА.

Расчет токоограничивающих резисторов:

• Для синего кристалла (BH, V_F≈ 2.9В типич.): R_синий= (5В - 2.9В) / 0.005А = 420 Ом. Используйте стандартный резистор 430 Ом. Рассеиваемая мощность на резисторе: P = I²R = (0.005)²* 430 = 0.01075Вт (резистора 1/10Вт или 1/8Вт достаточно).
• Для красного кристалла (R6, V_F≈ 1.95В типич.): R_{красный}= (5В - 1.95В) / 0.005А = 610 Ом. Используйте стандартный резистор 620 Ом. Рассеиваемая мощность: (0.005)²* 620 = 0.0155Вт.

Схема:Подключите анод каждого кристалла светодиода к источнику 5В через соответствующий рассчитанный резистор. Подключите катоды к отдельным выводам GPIO микроконтроллера, сконфигурированным как выходы с открытым стоком/низким уровнем. Чтобы зажечь синий светодиод, установите соответствующий вывод GPIO в низкий уровень. Чтобы зажечь красный, установите его вывод в низкий уровень. Убедитесь, что вывод микроконтроллера может принимать ток 5мА.

11. Принцип работы

Светоизлучающие диоды (СИД) — это полупроводниковые приборы с p-n переходом. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее встроенный потенциал перехода, электроны из n-области рекомбинируют с дырками из p-области в активном слое. Этот процесс рекомбинации высвобождает энергию в виде фотонов (света). Конкретная длина волны (цвет) излучаемого света определяется шириной запрещенной зоны полупроводниковых материалов, используемых в активной области. Синий светодиод (BH) использует соединение InGaN, которое имеет большую ширину запрещенной зоны, излучая фотоны более высокой энергии в синем спектре. Красный светодиод (R6) использует соединение AlGaInP, которое имеет меньшую ширину запрещенной зоны, излучая фотоны более низкой энергии в красном спектре. Эпоксидная линза формирует световой поток и обеспечивает механическую и экологическую защиту.

Терминология спецификаций LED

Полное объяснение технических терминов LED