Техническая спецификация SMD светодиода 12-22/R6GHC-A30/2C - Многоцветный - Красный/Зеленый - 2.0В/3.3В - 60мВт/95мВт

1. Обзор продукта

SMD светодиод 12-22 — это компактный светоизлучающий диод для поверхностного монтажа, предназначенный для применений с высокой плотностью компоновки на печатных платах. Это многоцветный тип, доступный в ярко-красном (с использованием технологии чипа AlGaInP) и ярко-зеленом (с использованием технологии чипа InGaN) исполнении. Основное преимущество данного компонента — значительно уменьшенная занимаемая площадь по сравнению с традиционными светодиодами в выводном корпусе, что позволяет миниатюризировать конечные изделия, повысить плотность монтажа на платах и снизить требования к хранению. Его легкая конструкция делает его особенно подходящим для портативных и миниатюрных электронных устройств.

1.1 Ключевые особенности и соответствие стандартам

• Поставляется на 8-мм ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов, для автоматизированной сборки методом pick-and-place.
• Полностью совместим со стандартными процессами групповой пайки оплавлением (инфракрасной и паровой фаз).
• Изготовлен из материалов, не содержащих свинец, что обеспечивает соответствие экологическим нормам.
• Продукт соответствует директиве ЕС RoHS (об ограничении использования опасных веществ).
• Соответствует регламенту ЕС REACH (регистрация, оценка, разрешение и ограничение химических веществ).
• Конструкция без галогенов: Бром (Br) < 900 ppm, Хлор (Cl) < 900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm.

1.2 Целевые области применения

Данный светодиод универсален и находит применение в различных задачах подсветки и индикации:

• Подсветка:Идеален для индикаторов приборной панели, подсветки переключателей и подсветки символов.
• Телекоммуникационное оборудование:Используется в качестве индикаторов состояния и подсветки клавиатуры в устройствах, таких как телефоны и факсимильные аппараты.
• Технологии отображения:Используется для плоской подсветки ЖК-панелей.
• Индикация общего назначения:Подходит для широкого спектра потребительской и промышленной электроники, требующей компактных и надежных индикаторов состояния.

2. Подробный анализ технических характеристик

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Эти параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению прибора. Работа в таких условиях не гарантируется.

Ключевой анализ:Вариант GH (зеленый) имеет более высокую стойкость к пиковому току, но значительно более низкое напряжение стойкости к ЭСР (150В против 2000В для красного). Это указывает на то, что чип InGaN более чувствителен к электростатическому разряду и требует более строгих мер предосторожности при обращении. Оба варианта поддерживают широкий промышленный температурный диапазон.

2.2 Электрооптические характеристики

Измерено при температуре окружающей среды (T_a) 25°C. Эти параметры определяют типичные рабочие характеристики.

Ключевой анализ:Зеленый светодиод (GH) обычно обеспечивает более высокую силу света, но при более высоком прямом напряжении (~3.3В против ~2.0В для красного). Это напрямую влияет на проектирование источника питания. Широкий угол обзора 120 градусов обеспечивает широкую диаграмму направленности, подходящую для площадной подсветки. Диапазоны прямого напряжения необходимо учитывать при проектировании токоограничивающих цепей для обеспечения стабильной яркости между производственными партиями.

3. Объяснение системы бинирования

Для обеспечения единообразия яркости светодиоды сортируются по бинам на основе измеренной силы света при токе 20мА.

3.1 Бинирование по силе света

R6 (Красный AlGaInP):

• Бин Q:72.0 мкд (Мин.) до 112.0 мкд (Макс.)
• Бин R:112.0 мкд (Мин.) до 180.0 мкд (Макс.)

GH (Зеленый InGaN):

• Бин R:112.0 мкд (Мин.) до 180.0 мкд (Макс.)
• Бин S:180.0 мкд (Мин.) до 285.0 мкд (Макс.)

Примечание:В спецификации указан допуск по силе света ±11%. Такое бинирование позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие конкретным требованиям к яркости для их применения, обеспечивая визуальную однородность в многосветодиодных массивах или согласованных парах индикаторов.

4. Анализ характеристических кривых

В спецификации приведены типичные характеристические кривые для варианта R6 (красный), иллюстрирующие взаимосвязь ключевых параметров.

4.1 Относительная сила света в зависимости от температуры окружающей среды

Выходная мощность светодиода уменьшается с ростом температуры окружающей среды. Это критически важный фактор для применений, работающих в условиях высоких температур или при значительном саморазогреве светодиода. Разработчики должны снижать ожидаемую светоотдачу на основе температуры p-n перехода.

4.2 Относительная сила света в зависимости от прямого тока

Эта кривая показывает, что светоотдача не пропорциональна току линейно, особенно при высоких токах. Работа выше рекомендуемого постоянного прямого тока (20мА) может дать уменьшающуюся отдачу по яркости, при этом резко увеличивая рассеиваемую мощность и сокращая срок службы.

4.3 Прямое напряжение в зависимости от прямого тока

Вольт-амперная характеристика демонстрирует экспоненциальную зависимость диода. Небольшое изменение прямого напряжения может вызвать большое изменение тока. Это подчеркивает абсолютную необходимость использования токоограничивающего резистора или источника стабильного тока, включенного последовательно со светодиодом, для предотвращения теплового разгона и разрушения.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

SMD светодиод 12-22 имеет компактный прямоугольный корпус. Критически важные размеры включают общую длину, ширину и высоту, а также рекомендации по контактным площадкам для пайки. Катод обычно обозначается зеленой меткой или выемкой на корпусе. Соблюдение указанной геометрии контактных площадок необходимо для надежной пайки и правильного позиционирования во время оплавления.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

6.1 Профиль групповой пайки оплавлением

Компонент рассчитан на бессвинцовую пайку оплавлением. Рекомендуемый температурный профиль имеет решающее значение:

• Предварительный нагрев:150–200°C в течение 60–120 секунд.
• Время выше температуры ликвидуса (217°C):60–150 секунд.
• Пиковая температура:Максимум 260°C, выдержка не более 10 секунд.
• Скорость нагрева:Максимум 6°C/сек.
• Скорость охлаждения:Максимум 3°C/сек.

Критическое правило:Пайка оплавлением не должна выполняться более двух раз на одном и том же узле со светодиодом.

6.2 Меры предосторожности при ручной пайке

Если ручная пайка неизбежна:

• Используйте паяльник с температурой жала ниже 350°C.
• Ограничьте время контакта до 3 секунд на вывод.
• Используйте паяльник мощностью 25 Вт или менее.
• Обеспечьте интервал охлаждения не менее 2 секунд между пайкой каждого вывода.
• Избегайте приложения механических напряжений к корпусу светодиода во время нагрева.

6.3 Хранение и чувствительность к влажности

Светодиоды упакованы в влагозащитные пакеты с осушителем.

• До вскрытия:Хранить при ≤30°C и ≤90% относительной влажности (ОВ).
• После вскрытия (время нахождения на производстве):168 часов (7 дней) при ≤30°C и ≤60% ОВ.
• Прогрев (сушка):Если время нахождения на производстве превышено или осушитель указывает на влажность, произведите прогрев при 60 ±5°C в течение 24 часов перед использованием.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификации на ленте и в катушках

Светодиоды поставляются в формованной несущей ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов.

• Ширина несущей ленты:8 мм.
• Шаг карманов:Указан на чертеже размеров.
• Количество на катушке:2000 штук.

7.2 Расшифровка маркировки

Этикетки на катушках содержат коды для прослеживаемости и спецификации:

• P/N:Номер изделия (например, 12-22/R6GHC-A30/2C).
• QTY:Количество в упаковке.
• CAT:Ранг силы света (код бина: Q, R, S).
• HUE:Координаты цветности и ранг доминирующей длины волны.
• REF:Ранг прямого напряжения.
• LOT No:Производственный номер партии для прослеживаемости.

8. Рекомендации по проектированию

8.1 Обязательные требования к схемотехнике

Токоограничение обязательно.Светодиод — это прибор, управляемый током. Подключение его непосредственно к источнику напряжения вызовет протекание чрезмерного тока, что приведет к немедленному выходу из строя. Последовательный резистор должен быть рассчитан на основе напряжения питания (V_s), прямого напряжения светодиода (V_f) и желаемого прямого тока (I_f): R = (V_s- V_f) / I_f. Всегда используйте максимальное значение V_fиз спецификации для консервативного проектирования.

8.2 Тепловой режим

Несмотря на малые размеры, рассеиваемая мощность (до 95мВт для зеленого варианта) должна учитываться, особенно в герметичных корпусах или массивах с высокой плотностью. Убедитесь, что печатная плата имеет достаточную площадь меди или тепловые переходные отверстия для отвода тепла и предотвращения превышения температурой p-n перехода светодиода максимального рабочего предела, что ухудшает светоотдачу и срок службы.

8.3 Защита от электростатического разряда (ЭСР)

Особенно для варианта GH (зеленый) с низким рейтингом ЭСР HBM 150В, необходимо применять меры защиты от ЭСР во время обращения и сборки. Это включает использование заземленных рабочих мест, антистатических браслетов и ионизаторов в производственной среде.

9. Техническое сравнение и отличия

Корпус 12-22 предлагает баланс между размером и производительностью. По сравнению с более крупными SMD светодиодами (например, 3528, 5050) он обеспечивает меньшую общую светоотдачу, но позволяет достичь ультра-миниатюризации. По сравнению с более мелкими чип-светодиодами (например, 0402, 0603) его легче обрабатывать и паять вручную при необходимости, и часто он имеет лучшие углы обзора и интенсивность благодаря формованной линзе. Возможность многоцветности (красный/зеленый) в одном корпусе обеспечивает гибкость проектирования для двухцветных индикаторов.

10. Часто задаваемые вопросы (ЧЗВ)

10.1 Можно ли использовать этот светодиод без токоограничивающего резистора?

No.Это почти наверняка приведет к разрушению светодиода. Экспоненциальная ВАХ означает, что небольшое превышение напряжения вызывает значительный сверхток.

10.2 В чем разница между пиковой длиной волны и доминирующей длиной волны?

Пиковая длина волны (λ_p):Единственная длина волны, на которой спектр излучения имеет максимальную интенсивность.
Доминирующая длина волны (λ_d):Длина волны монохроматического света, соответствующая воспринимаемому цвету светодиода. Она рассчитывается на основе цветовой чувствительности человеческого глаза (диаграмма CIE). Доминирующая длина волны более актуальна для спецификации цвета.

10.3 Почему стойкость к ЭСР разная для красного и зеленого светодиодов?

Различные полупроводниковые материалы (AlGaInP против InGaN) и структуры чипов имеют врожденные различия в чувствительности к электростатическому разряду. Светодиоды на основе InGaN (синие, зеленые, белые), как правило, более чувствительны к ЭСР, чем светодиоды на основе AlGaInP (красные, янтарные).

10.4 Можно ли использовать этот светодиод для внутреннего освещения в автомобилях?

Хотя технически он может подходить для некоторых внутренних применений (например, подсветка переключателей), в спецификации есть примечание "Ограничения по применению", рекомендующее не использовать его в высоконадежных автомобильных системах безопасности без дополнительной квалификации. Для некритичного внутреннего освещения он может быть приемлем, но широкий рабочий температурный диапазон (-40°C до +85°C) является положительным фактором.

11. Практический пример проектирования

11.1 Проектирование двухцветного индикатора состояния

Сценарий:Создать компактный индикатор состояния на печатной плате, который показывает красный цвет для "Неисправность" и зеленый для "Норма".
Решение:Использовать один светодиод 12-22/R6 (красный) и один 12-22/GH (зеленый), размещенные рядом.
Схема:Спроектировать две независимые цепи управления. Для питания 5В:
Для красного (V_fмакс = 2.4В, I_f= 20мА): R_{красный}= (5В - 2.4В) / 0.020А = 130 Ом. Использовать стандартный резистор 130 Ом или 150 Ом.
Для зеленого (V_fмакс = 3.7В, I_f= 20мА): R_{зеленый}= (5В - 3.7В) / 0.020А = 65 Ом. Использовать стандартный резистор 68 Ом.
Компоновка:Следовать рекомендуемой геометрии контактных площадок из чертежа корпуса. Убедиться в правильной ориентации маркировки катода. Обеспечить небольшие тепловые перемычки на контактных площадках платы, если предполагается ручная пайка.

12. Принцип работы

Светодиоды (LED) — это полупроводниковые приборы, излучающие свет посредством электролюминесценции. Когда прямое напряжение прикладывается к p-n переходу, электроны из n-области рекомбинируют с дырками из p-области в активном слое (материал чипа: AlGaInP для красного, InGaN для зеленого). Эта рекомбинация высвобождает энергию в виде фотонов (света). Конкретная длина волны (цвет) излучаемого света определяется шириной запрещенной зоны полупроводникового материала, используемого в активном слое. Формованный эпоксидный корпус служит линзой для формирования светового потока и защиты хрупкого полупроводникового чипа.

13. Технологические тренды

Развитие SMD светодиодов, таких как 12-22, следует общим отраслевым трендам в сторону миниатюризации, повышения эффективности (люмен на ватт) и увеличения надежности. Достижения в технологиях эпитаксиального роста материалов AlGaInP и InGaN продолжают улучшать внутреннюю квантовую эффективность и чистоту цвета. Технологии корпусирования сосредоточены на улучшении теплового режима для работы с растущими плотностями мощности и усовершенствованных оптических конструкциях для управления диаграммой направленности. Стремление к бесгалогенности и соответствию RoHS/REACH отражает реакцию отрасли на глобальные экологические нормы. Интеграция нескольких цветных чипов в одном корпусе (например, RGB) является логическим продолжением концепции многоцветности, представленной в данной спецификации.