SMD LED 12-22/R6GHC-A30/2C 数据手册 - 多色 - 红/绿 - 2.0V/3.3V - 60mW/95mW - 英文技术文档

产品概述

12-22 SMD LED 是一款紧凑型表面贴装发光二极管，专为高密度PCB应用而设计。它是一种多色类型，可选亮红色（采用AlGaInP芯片技术）和亮绿色（采用InGaN芯片技术）。该元件的主要优势在于，与传统引线框架LED相比，其占板面积显著减小，从而实现了终端产品的小型化、电路板上更高的封装密度以及更低的存储要求。其轻量化结构使其特别适用于便携式和微型电子设备。

1.1 核心特性与合规性

• 采用8毫米载带包装，卷盘直径为7英寸，适用于自动化贴片组装。
• 完全兼容标准红外回流焊和气相回流焊工艺。
• 采用无铅材料制造，确保符合环保法规。
• 本产品符合欧盟RoHS（有害物质限制）指令。
• 符合欧盟REACH（化学品注册、评估、授权和限制）法规。
• Halogen-free construction: Bromine (Br) < 900 ppm, Chlorine (Cl) < 900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm.

1.2 目标应用

这款LED用途广泛，适用于多种照明和指示场景：

• 背光照明： 非常适合仪表盘指示灯、开关背光以及符号照明。
• 电信设备： 在电话和传真机等设备中用作状态指示灯和键盘背光。
• 显示技术： 用于LCD面板的平面背光。
• 通用指示： 适用于需要紧凑、可靠状态指示灯的各种消费类和工业电子产品。

2. 技术规格详解

2.1 Absolute Maximum Ratings

这些额定值定义了可能对器件造成永久性损坏的极限。不保证在此条件下运行。

参数	符号	代码	评级	单位
反向电压	VR	全部	5	V
正向电流	IF	R6 / GH	25	毫安
峰值正向电流 (占空比 1/10 @1kHz)	IFP	R6	60	毫安
峰值正向电流 (占空比 1/10 @1kHz)	IFP	GH	100	毫安
Power Dissipation	Pd	R6	60	mW
Power Dissipation	Pd	GH	95	mW
静电放电（人体模型）	ESD (HBM)	R6	2000	V
静电放电（人体模型）	ESD (HBM)	GH	150	V
Operating Temperature	Topr	全部	-40 至 +85	°C
储存温度	Tstg	全部	-40至+90	°C
焊接温度（回流焊）	Tsol	全部	260°C 持续 10 秒	-
手工焊接温度	Tsol	全部	350°C 持续 3 秒	-

关键分析： GH（绿色）型号具有更高的峰值电流耐受能力，但其抗静电放电电压显著较低（150V，而红色型号为2000V）。这表明InGaN芯片对静电放电更为敏感，需要更严格的操作防护措施。两种型号均支持宽范围的工业温度环境。

2.2 电光特性

在环境温度 (T_a) 为 25°C 时测得，这些参数定义了典型性能。

参数	符号	代码	最小值	典型值。	最大值。	单位	条件
发光强度	Iv	R6	72.0	-	180.0	mcd	IF=20mA
发光强度	Iv	GH	112.0	-	285.0	mcd	IF=20mA
视角	2θ1/2	全部	-	120	-	deg	-
Peak Wavelength	λp	R6	-	632	-	nm	-
Peak Wavelength	λp	GH	-	518	-	nm	-
Dominant Wavelength	λd	R6	-	624	-	nm	-
Dominant Wavelength	λd	GH	-	525	-	nm	-
Spectrum Bandwidth	△λ	R6	-	20	-	nm	-
Spectrum Bandwidth	△λ	GH	-	35	-	nm	-
正向电压	VF	R6	1.7	2.0	2.4	V	-
正向电压	VF	GH	2.7	3.3	3.7	V	-
反向电流	IR	R6	-	-	10	μA	VR=5V
反向电流	IR	GH	-	-	50	μA	VR=5V

关键分析： 绿色LED（GH）通常具有更高的发光强度，但其正向电压也更高（约3.3V，而红色LED约2.0V）。这对电源设计有直接影响。其120度的宽视角提供了宽广的发射模式，适用于区域照明。在设计限流电路时，必须考虑其正向电压范围，以确保不同生产批次间亮度的一致性。

3. Binning System Explanation

为确保亮度一致性，LED会根据其在20mA电流下测得的发光强度进行分档。

3.1 光强分档

R6 (Red AlGaInP):

• Bin Q: 72.0 mcd (最小值) 至 112.0 mcd (最大值)
• Bin R: 112.0 mcd (最小值) 至 180.0 mcd (最大值)

GH (Green InGaN):

• Bin R: 112.0 mcd (最小值) 至 180.0 mcd (最大值)
• Bin S: 180.0 mcd (最小值) 至 285.0 mcd (最大值)

注意： 数据手册规定光强容差为±11%。这种分档允许设计人员为其应用选择满足特定亮度要求的器件，确保多LED阵列或匹配指示对在视觉上的一致性。

4. 性能曲线分析

数据手册提供了R6（红色）型号的典型特性曲线，阐明了关键参数之间的关系。

4.1 相对发光强度与环境温度的关系

LED的输出会随着环境温度的升高而降低。对于在高温环境下运行或LED自发热显著的应用，这是一个关键的考量因素。设计人员必须根据结温对预期光输出进行降额处理。

4.2 相对发光强度与正向电流的关系

该曲线表明，光输出与电流并非线性正比关系，尤其是在较高电流下。在超过推荐连续正向电流（20mA）的条件下工作，可能使亮度增益递减，同时急剧增加功耗并缩短使用寿命。

4.3 正向电压与正向电流的关系

IV曲线展示了二极管典型的指数关系特性。正向电压的微小变化会引起电流的大幅改变。这强调了必须串联限流电阻或恒流驱动器以防止热失控和器件损坏的绝对必要性。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸

12-22 SMD LED 具有紧凑的矩形外形。关键尺寸包括总长、总宽、总高以及焊盘布局建议。阴极通常通过封装上的绿色标记或凹口来标示。严格遵守规定的焊盘布局对于确保回流焊过程中的可靠焊接和精确定位至关重要。

6. 焊接与组装指南

6.1 回流焊接温度曲线

该元件适用于无铅回流焊接工艺。推荐的温度曲线至关重要：

• 预热阶段： 150–200°C 持续 60–120 秒。
• 液相线以上时间（217°C）： 60–150 秒。
• 峰值温度： 最高260°C，保持时间不超过10秒。
• 加热速率： 最高6°C/秒。
• 冷却速率： 最大3°C/秒。

关键规则： 同一LED组件上不应进行超过两次回流焊接。

6.2 手工焊接注意事项

若必须进行手工焊接：

• 使用烙铁头温度低于350°C的烙铁。
• 每个端子接触时间限制在3秒以内。
• 使用额定功率为25W或更低的烙铁。
• 在每个端子焊接之间，请确保至少间隔2秒的冷却时间。
• 加热过程中，请避免对LED本体施加机械应力。

6.3 存储与防潮要求

LED采用内含干燥剂的防潮袋包装。

• 开封前： 储存条件：温度≤30°C，相对湿度≤90%。
• 开封后（适用期）： 在温度≤30°C、相对湿度≤60%条件下，可保存168小时（7天）。
• 烘烤： 若超出车间寿命或干燥剂显示受潮，请在使用前于60 ±5°C下烘烤24小时。

7. 封装与订购信息

7.1 卷带包装规格

LED采用压纹载带包装，卷绕在直径为7英寸的卷盘上。

• 载带宽度： 8毫米。
• 袋距： 尺寸图中已注明。
• 每卷数量： 2000件。

7.2 标签说明

Reel labels contain codes for traceability and specification:

• P/N： Product Number (e.g., 12-22/R6GHC-A30/2C).
• QTY： 包装数量。
• CAT： 发光强度等级（分档代码：Q, R, S）。
• 色调： Chromaticity Coordinates & Dominant Wavelength Rank.
• 参考文献： 正向电压等级。
• LOT No: 用于追溯的制造批号。

8. 应用程序设计注意事项

8.1 电路设计要点

必须进行电流限制。 LED是一种电流驱动器件。将其直接连接到电压源会导致其汲取过量电流，从而立即损坏。必须根据电源电压(V)、LED的正向电压(V)和所需正向电流(I)来计算串联电阻：R = (V - V) / I。_s在数字电路中，上拉电阻用于确保当开关断开时，输入引脚被拉至高电平（通常为V）。其阻值需在功耗和开关速度之间取得平衡，典型值在1kΩ至10kΩ之间。_f根据欧姆定律，通过导体的电流(I)与导体两端的电压(V)成正比，与导体的电阻(R)成反比，即V = I × R。这是分析所有电路的基础。_f在PCB布局中，去耦电容应尽可能靠近IC的电源引脚放置，以提供局部电荷存储，减少由快速开关电流引起的电源电压波动。_s 对于高频信号，传输线效应变得显著。特性阻抗(Z)由介电常数(ε)、走线宽度(W)和参考平面距离(H)决定，必须匹配以最小化反射。_f) / I_f始终采用数据手册中给出的最大V_f 进行保守设计。

8.2 热管理

尽管功耗较小（绿色型号最高可达95mW），但仍需予以考虑，尤其是在密封外壳或高密度阵列中。确保PCB具有足够的铜箔面积或散热过孔以散发热量，防止LED结温超过最高工作限值，否则会降低光输出和使用寿命。

8.3 ESD保护

特别是对于HBM ESD等级较低（仅150V）的GH（绿色）型号，在操作和组装过程中需实施ESD防护措施。这包括在生产环境中使用接地工作站、防静电腕带和离子风机。

9. 技术对比与差异化分析

12-22封装在尺寸和性能之间取得了平衡。与较大的SMD LED（如3528、5050）相比，其总光输出较低，但能实现超小型化。与较小的芯片LED（如0402、0603）相比，它在必要时更易于手动操作和焊接，并且由于其模压透镜，通常具有更好的视角和光强。单个封装尺寸内具备多色（红/绿）发光能力，为双色指示灯提供了设计灵活性。

10. 常见问题解答 (FAQ)

10.1 我可以不加电阻驱动这个LED吗？

不可以。 这几乎肯定会损坏LED。其指数型的电流-电压特性意味着，轻微的过压就会导致极大的过流。

10.2 峰值波长与主波长有什么区别？

峰值波长 (λ_p): 发射光谱强度达到最大值时所对应的单一波长。
主波长 (λ_d): 与LED感知颜色相匹配的单色光波长。它是基于人眼颜色响应（CIE色度图）计算得出的。主波长对于颜色规格更为相关。

10.3 为何红色和绿色的ESD等级不同？

不同的半导体材料（AlGaInP与InGaN）和芯片结构，其抗静电放电能力存在固有差异。基于InGaN的LED（蓝、绿、白）通常比基于AlGaInP的LED（红、琥珀色）对ESD更敏感。

10.4 此产品可否用于汽车内饰照明？

虽然从技术角度看，它可能适用于某些内部应用（如开关背光），但数据手册中包含一条“应用限制”说明，建议未经进一步认证不得用于高可靠性汽车安全/安保系统。对于非关键性的内部照明，它或许可以接受，但其宽广的工作温度范围（-40°C至+85°C）是一个积极因素。

11. 实际设计案例研究

11.1 双色状态指示灯设计

场景： 创建一个紧凑的PCB状态灯，用红色表示“故障”，绿色表示“正常”。
解决方案： 使用一个12-22/R6（红色）和一个12-22/GH（绿色）LED并排放置。
电路： 设计两个独立的驱动电路。对于5V电源：
对于红色LED（V_f 最大 = 2.4V，I_f = 20mA）：R_红色 = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 Ω。使用标准的130Ω或150Ω电阻。
对于绿色（V_f 最大值 = 3.7V，I_f = 20mA）：R_绿色 = (5V - 3.7V) / 0.020A = 65 Ω。使用一个标准的68Ω电阻。
布局： 遵循封装图纸推荐的焊盘布局。确保阴极标记方向正确。如果预计需要手工焊接，请在PCB焊盘上提供小的散热隔离。

12. 工作原理

发光二极管（LED）是通过电致发光原理发光的半导体器件。当在p-n结上施加正向电压时，来自n型区域的电子与来自p型区域的空穴在有源层（芯片材料：红光为AlGaInP，绿光为InGaN）内复合。这种复合以光子（光）的形式释放能量。发射光的特定波长（颜色）由有源层所用半导体材料的带隙能量决定。模压环氧树脂封装起到透镜的作用，用于塑造光输出并保护精密的半导体芯片。

13. 技术趋势

诸如12-22这类SMD LED的发展遵循着行业更广泛的趋势：小型化、更高效率（流明每瓦）以及更高可靠性。AlGaInP和InGaN材料外延生长技术的进步持续提升着内部量子效率和色纯度。封装技术侧重于更好的热管理以应对不断增长的功率密度，以及增强光学设计以实现可控的光束分布。追求无卤化和符合RoHS/REACH法规反映了行业对全球环保法规的响应。在单个封装内集成多色芯片（例如RGB）是本数据手册中多色概念的逻辑延伸。