Scheda Tecnica LED SMD 19-213/BHC-AP1Q2/3T Blu - Corrente Diretta 20mA - Dissipazione 75mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il 19-213/BHC-AP1Q2/3T è un LED a montaggio superficiale (SMD) progettato per applicazioni elettroniche moderne che richiedono sorgenti luminose compatte, efficienti e affidabili. Questo componente è di tipo monocromatico, emette specificamente luce blu, ed è realizzato con materiali privi di piombo, garantendo la conformità con gli standard ambientali e di sicurezza contemporanei come RoHS, EU REACH e i requisiti alogeni-free (Br<900 ppm, Cl<900 ppm, Br+Cl<1500 ppm).

Il vantaggio principale di questo LED SMD risiede nelle sue dimensioni ridotte, significativamente inferiori rispetto ai LED tradizionali a telaio con piedini. Questa riduzione consente ai progettisti di ottenere layout di circuiti stampati (PCB) più piccoli, una maggiore densità di componenti, minori requisiti di spazio di stoccaggio e, in definitiva, lo sviluppo di apparecchiature finali più compatte. Inoltre, la sua costruzione leggera lo rende una scelta ideale per applicazioni in cui la minimizzazione del peso è un fattore critico.

Il dispositivo è fornito su nastro standard da 8 mm su bobine da 7 pollici di diametro, garantendo la compatibilità con le attrezzature automatiche pick-and-place ad alta velocità comunemente utilizzate nella produzione di massa. È inoltre progettato per essere compatibile con i processi standard di rifusione a infrarossi (IR) e a fase di vapore, facilitando l'integrazione nelle linee di assemblaggio automatizzate.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

I valori massimi assoluti definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Questi valori sono specificati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C e non devono essere superati in nessuna condizione operativa.

• Tensione Inversa (VR):5 V. Il LED non è progettato per funzionare in inversione; superare questa tensione può causare un guasto immediato.
• Corrente Diretta (IF):20 mA. Questa è la corrente operativa continua raccomandata.
• Corrente Diretta di Picco (IFP):40 mA. Questo è consentito solo in condizioni pulsate con un ciclo di lavoro di 1/10 a 1 kHz.
• Dissipazione di Potenza (Pd):75 mW. Questa è la potenza massima che il package può dissipare senza superare i suoi limiti termici.
• Scarica Elettrostatica (ESD) Modello Corpo Umano (HBM):150 V. Procedure di manipolazione ESD adeguate sono essenziali per prevenire danni latenti.
• Temperatura Operativa (Topr):-40°C a +85°C. Il dispositivo è classificato per funzionare entro questo ampio intervallo di temperatura.
• Temperatura di Stoccaggio (Tstg):-40°C a +90°C.
• Temperatura di Saldatura (Tsol):Per la rifusione, è specificata una temperatura di picco di 260°C per un massimo di 10 secondi. Per la saldatura manuale, la temperatura della punta del saldatore non deve superare i 350°C per un massimo di 3 secondi per terminale.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Le caratteristiche elettro-ottiche sono misurate a Ta=25°C e una IF di 20 mA, rappresentando le prestazioni tipiche del dispositivo in condizioni operative standard.

• Intensità Luminosa (Iv):Il valore tipico non è specificato come un singolo numero; invece, il dispositivo è classificato in bin. L'intervallo va da un minimo di 45,0 mcd a un massimo di 112,0 mcd. L'angolo di visione (2θ1/2) è tipicamente di 120 gradi, fornendo un fascio ampio.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λp):Tipicamente 468 nm, indica la lunghezza d'onda alla quale l'emissione spettrale è più forte.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd):Varia da 464,5 nm a 476,5 nm. Questa è la singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano ed è anch'essa soggetta a binning.
• Larghezza di Banda della Radiazione Spettrale (Δλ):Tipicamente 25 nm, definisce l'ampiezza dello spettro emesso a metà dell'intensità massima (FWHM).
• Tensione Diretta (VF):Varia da 2,7 V a 3,7 V a IF=20mA. Questo parametro ha una tolleranza di ±0,1V ed è anch'esso soggetto a binning.
• Corrente Inversa (IR):Massimo 50 μA quando viene applicata una tensione inversa (VR) di 5V. Questa condizione di test è solo per caratterizzazione.

Note Importanti:Le tolleranze sono specificate per i parametri chiave: Intensità Luminosa (±11%), Lunghezza d'Onda Dominante (±1 nm) e Tensione Diretta (±0,1 V). Il dispositivo è esplicitamente non progettato per il funzionamento in inversione; la classificazione VR si applica solo al test IR.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire colore e luminosità consistenti nella produzione, i LED vengono suddivisi in bin in base all'intensità luminosa e alla lunghezza d'onda dominante.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

I bin sono definiti da un codice lettera-numero (P1, P2, Q1, Q2), ciascuno copre un intervallo specifico di intensità luminosa misurata in millicandele (mcd) a IF=20mA.

• Bin P1:45,0 mcd (Min) a 57,0 mcd (Max)
• Bin P2:57,0 mcd a 72,0 mcd
• Bin Q1:72,0 mcd a 90,0 mcd
• Bin Q2:90,0 mcd a 112,0 mcd

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

I bin di lunghezza d'onda sono definiti da un codice alfanumerico (A9, A10, A11, A12), ciascuno copre un intervallo specifico di lunghezza d'onda dominante misurata in nanometri (nm) a IF=20mA.

• Bin A9:464,5 nm a 467,5 nm
• Bin A10:467,5 nm a 470,5 nm
• Bin A11:470,5 nm a 473,5 nm
• Bin A12:473,5 nm a 476,5 nm

Questo sistema di binning consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfano i requisiti precisi di luminosità e coerenza del colore per la loro applicazione.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fornisce diverse curve caratteristiche tipiche che illustrano il comportamento del dispositivo in condizioni variabili. Queste sono essenziali per comprendere le prestazioni in scenari reali.

• Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Questa curva mostra come l'emissione luminosa diminuisce all'aumentare della temperatura ambiente oltre i 25°C. È cruciale per la progettazione della gestione termica per mantenere i livelli di luminosità desiderati.
• Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta:Questo grafico illustra la relazione non lineare tra corrente di pilotaggio e emissione luminosa. Operare al di sopra dei 20mA raccomandati può portare a rendimenti decrescenti in luminosità aumentando calore e stress sul dispositivo.
• Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva IV):Questa curva fondamentale mostra la relazione esponenziale tra tensione e corrente in un diodo. L'intervallo VF specificato (2,7V-3,7V a 20mA) si legge da questa curva.
• Curva di Derating della Corrente Diretta:Questa curva detta la massima corrente diretta ammissibile in funzione della temperatura ambiente. All'aumentare della temperatura, la corrente massima sicura diminuisce per prevenire il surriscaldamento.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico dell'intensità relativa rispetto alla lunghezza d'onda, centrato attorno alla tipica lunghezza d'onda di picco di 468 nm con una larghezza di banda di circa 25 nm.
• Diagramma di Radiazione:Un grafico polare che descrive la distribuzione spaziale dell'intensità luminosa, confermando il tipico angolo di visione di 120 gradi.

5. Informazioni Meccaniche e di Imballaggio

5.1 Dimensioni del Package

La scheda tecnica include un disegno meccanico dettagliato del package del LED. Il disegno specifica tutte le dimensioni critiche inclusa lunghezza, larghezza, altezza, dimensioni dei pad e loro posizioni. Salvo diversa indicazione, la tolleranza dimensionale è di ±0,1 mm. Questa informazione è vitale per la progettazione dell'impronta sul PCB (land pattern) per garantire una corretta saldatura e allineamento.

5.2 Dimensioni del Nastro e della Bobina

Il prodotto è fornito in imballaggio resistente all'umidità. Le dimensioni del nastro portacomponenti sono specificate per trattenere i componenti in modo sicuro. Ogni bobina contiene 3000 pezzi. Sono forniti disegni dettagliati della bobina (diametro 7 pollici), del nastro portacomponenti e del nastro di copertura, tutti con una tolleranza standard di ±0,1 mm salvo diversa indicazione. Ciò garantisce la compatibilità con le attrezzature di assemblaggio automatizzate.

5.3 Spiegazione delle Etichette

Le etichette dell'imballaggio contengono informazioni critiche per la tracciabilità e la corretta applicazione:

• CPN:Numero di Prodotto del Cliente.
• P/N:Numero di Prodotto (es., 19-213/BHC-AP1Q2/3T).
• QTY:Quantità di Imballaggio.
• CAT:Classe di Intensità Luminosa (Codice bin per l'intensità).
• HUE:Coordinate Cromatiche & Classe di Lunghezza d'Onda Dominante (Codice bin per la lunghezza d'onda).
• REF:Classe di Tensione Diretta.
• LOT No:Numero di Lotto di Produzione per tracciabilità.

La busta anti-umidità include un essiccante e una cartina indicatrice di umidità per proteggere i componenti dall'assorbimento di umidità durante lo stoccaggio e il trasporto.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

6.1 Conservazione e Manipolazione

Questi LED sono sensibili all'umidità. La busta anti-umidità non deve essere aperta finché i componenti non sono pronti per l'uso. Dopo l'apertura:

• I LED devono essere conservati a ≤30°C e ≤60% di Umidità Relativa.
• Devono essere utilizzati entro 168 ore (7 giorni).
• I LED non utilizzati devono essere risigillati in un imballaggio anti-umidità con nuovo essiccante.
• Se il tempo di stoccaggio viene superato o l'essiccante indica un'elevata umidità, è necessario un trattamento di essiccamento a 60 ±5°C per 24 ore prima della saldatura.

6.2 Profilo di Rifusione

È specificato un profilo di temperatura per rifusione senza piombo:

• Preriscaldamento:150-200°C per 60-120 secondi.
• Tempo Sopra Liquido (217°C):60-150 secondi.
• Temperatura di Picco:Massimo 260°C.
• Tempo al Picco:Massimo 10 secondi.
• Velocità di Riscaldamento:Massimo 6°C/sec fino a 255°C, poi massimo 3°C/sec fino al picco.

Precauzioni Critiche:La rifusione non deve essere eseguita più di due volte. Non deve essere applicato stress ai LED durante il riscaldamento e il PCB non deve deformarsi dopo la saldatura.

6.3 Saldatura Manuale e Riparazione

Se la saldatura manuale è inevitabile:

• Utilizzare un saldatore con temperatura della punta<350°C.
• Limitare il tempo di saldatura a ≤3 secondi per terminale.
• Utilizzare un saldatore con potenza ≤25W.
• Lasciare un intervallo minimo di 2 secondi tra la saldatura di ciascun terminale.

La riparazione dopo la saldatura è fortemente sconsigliata. Se assolutamente necessaria, dovrebbe essere utilizzato un saldatore a doppia testa per riscaldare simultaneamente entrambi i terminali ed evitare stress meccanici. La potenziale possibilità di danneggiare le caratteristiche del LED durante la riparazione deve essere valutata preventivamente.

7. Suggerimenti per l'Applicazione

7.1 Scenari Applicativi Tipici

In base alla scheda tecnica, questo LED SMD blu è adatto per una varietà di applicazioni di indicazione e retroilluminazione a bassa-media potenza, inclusi:

• Retroilluminazione:Per cruscotti, interruttori e simboli nell'elettronica di consumo, interni automobilistici (non critici) e pannelli di controllo industriali.
• Apparecchiature di Telecomunicazione:Indicatori di stato e retroilluminazione tastiera in telefoni e fax.
• Retroilluminazione LCD:Come sorgente di retroilluminazione piatta per piccoli display LCD monocromatici o segmentati.
• Indicazione Generale:Stato alimentazione, selezione modalità e altri indicatori dell'interfaccia utente in una vasta gamma di dispositivi elettronici.

7.2 Considerazioni di Progettazione

• Limitazione di Corrente:Una resistenza di limitazione della corrente esterna èobbligatoria. La tensione diretta ha un intervallo (2,7V-3,7V), e una piccola variazione nella tensione di alimentazione può causare una grande, potenzialmente distruttiva, variazione nella corrente diretta a causa della caratteristica IV esponenziale del diodo. Il valore della resistenza deve essere calcolato in base al caso peggiore di VF (minimo) per garantire che la corrente non superi mai il valore massimo assoluto di 20mA continuo.
• Gestione Termica:Sebbene il package sia piccolo, la dissipazione di potenza (75mW max) e la curva di derating devono essere considerate, specialmente in ambienti ad alta temperatura o spazi chiusi. Un'adeguata area di rame sul PCB (pad di sfiato termico) può aiutare a dissipare il calore.
• Protezione ESD:La classificazione ESD HBM di 150V è relativamente bassa. Implementare misure di protezione ESD sui PCB che gestiscono questi LED e seguire sempre i protocolli ESD corretti durante l'assemblaggio e la manipolazione.

7.3 Limitazioni di Applicazione

La scheda tecnica dichiara esplicitamente che questo prodotto ènon raccomandato per applicazioni ad alta affidabilitàcome sistemi militari/aerospaziali o sistemi di sicurezza automobilistici (es., luci freno, indicatori airbag). Per tali applicazioni, dovrebbero essere selezionati LED con qualifiche automobilistiche (AEC-Q101) o militari corrispondenti.

8. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D1: Perché una resistenza di limitazione della corrente è assolutamente necessaria?

R1: I LED sono dispositivi pilotati in corrente. La loro tensione diretta (VF) ha tolleranze di produzione e varia con la temperatura. Senza una resistenza in serie, la corrente è determinata unicamente dalla tensione di alimentazione e dalla resistenza dinamica del LED, che è molto bassa. Un leggero aumento della tensione di alimentazione o una diminuzione della VF (dovuta all'aumento di temperatura) può far sì che la corrente superi il massimo di 20mA, portando a un rapido surriscaldamento e guasto. La resistenza fornisce una corrente stabile, prevedibile e sicura.

D2: Come seleziono il bin corretto per la mia applicazione?

R2: La scelta dipende dai tuoi requisiti di uniformità della luminosità e coerenza del colore. Se più LED sono utilizzati fianco a fianco (es., in un array o un grafico a barre), selezionare LED dallo stesso bin di intensità luminosa (CAT) e dallo stesso bin di lunghezza d'onda dominante (HUE) è fondamentale per evitare differenze visibili in luminosità o tonalità di blu. Per applicazioni meno critiche con un singolo indicatore, un bin più ampio può essere accettabile e più conveniente.

D3: Posso pilotare questo LED con una corrente pulsata superiore a 20mA per renderlo più luminoso?

R3: Sì, ma solo entro limiti rigorosi. La scheda tecnica specifica una Corrente Diretta di Picco (IFP) di 40mA con un ciclo di lavoro di 1/10 e frequenza di 1kHz. La pulsazione può ottenere una luminosità percepita più alta. Tuttavia, devi assicurarti che la corrente media nel tempo non superi il valore continuo e che la temperatura di giunzione non superi i suoi limiti. La curva di derating e la classificazione di dissipazione di potenza devono comunque essere rispettate.

D4: Cosa succede se supero i 7 giorni di "floor life" dopo aver aperto la busta anti-umidità?

R4: I package SMD in plastica possono assorbire umidità dall'aria. Durante la rifusione, questa umidità intrappolata si trasforma rapidamente in vapore, che può causare delaminazione interna, crepe nel package o guasti alle giunzioni saldate ("popcorning"). Se il "floor life" viene superato, i componenti devono essere essiccati (60°C per 24 ore) per rimuovere l'umidità prima di poter essere saldati in sicurezza.

9. Introduzione al Principio di Funzionamento

Questo LED si basa su una struttura a diodo semiconduttore realizzata con materiali Nitruro di Gallio e Indio (InGaN), come indicato nella Guida alla Selezione del Dispositivo. Quando viene applicata una tensione diretta che supera la soglia di accensione del diodo (circa 2,7-3,7V), elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva del semiconduttore. Questi portatori di carica si ricombinano, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). La composizione specifica della lega InGaN determina l'energia della banda proibita del semiconduttore, che a sua volta determina direttamente la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa. In questo caso, la lega è progettata per produrre fotoni nella regione blu dello spettro visibile, con una lunghezza d'onda di picco attorno a 468 nm. La resina incapsulante trasparente protegge il chip semiconduttore e funge da lente, modellando la luce emessa in un ampio angolo di visione di 120 gradi.

10. Tendenze Tecnologiche

Il 19-213/BHC-AP1Q2/3T rappresenta una tecnologia LED SMD matura. Le tendenze generali nell'industria dei LED che contestualizzano questo componente includono la continua spinta versoun'efficienza aumentata(più lumen per watt), che consente un'emissione più luminosa a parità di corrente o la stessa luminosità con un consumo energetico inferiore e meno calore. C'è anche una tendenza versouna maggiore coerenza del colore e un binning più strettoper soddisfare le esigenze delle applicazioni di display e illuminazione. Inoltre,la miniaturizzazionecontinua, con impronte di package ancora più piccole (es., 0402, 0201 metriche) che diventano comuni per applicazioni con spazio limitato. Infine,l'affidabilità e la robustezza migliorate, inclusi rating ESD più alti e una migliore resistenza all'umidità, sono aree chiave di sviluppo per espandere l'uso dei LED in ambienti più impegnativi come l'illuminazione automobilistica.