Scheda Tecnica LED Blu SMD 19-217/B7C-ZL2N1B3X/3T - 2.0x1.25x0.8mm - 2.5-2.9V - 40mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il 19-217/B7C-ZL2N1B3X/3T è un LED blu a montaggio superficiale compatto, progettato per applicazioni elettroniche moderne che richiedono alta affidabilità e assemblaggio efficiente. Questo componente rappresenta un significativo passo avanti rispetto ai tradizionali LED a telaio, consentendo una sostanziale miniaturizzazione e miglioramenti delle prestazioni nei prodotti finali.

1.1 Vantaggi Principali e Posizionamento del Prodotto

Il vantaggio principale di questo LED è la sua impronta miniaturizzata. Il package SMD consente progetti di circuiti stampati (PCB) significativamente più piccoli, portando a una maggiore densità di componenti. Ciò si traduce direttamente in una riduzione delle dimensioni dell'apparecchiatura e minori requisiti di stoccaggio sia per i componenti che per i prodotti finiti. Inoltre, la natura leggera del package SMD lo rende ideale per applicazioni portatili e miniaturizzate dove il peso è un fattore critico. Il prodotto è posizionato come una fonte di luce blu affidabile e standard del settore per indicatori e retroilluminazione, conforme alle principali normative ambientali e di sicurezza.

1.2 Caratteristiche Principali

• Confezionamento:Fornito su nastro da 8mm montato su bobina da 7 pollici di diametro, completamente compatibile con attrezzature automatiche pick-and-place ad alta velocità.
• Compatibilità Saldatura:Progettato per l'uso con processi standard di saldatura a rifusione a infrarossi (IR) e a fase di vapore.
• Conformità Ambientale:Il dispositivo è privo di Pb (senza piombo), conforme alla direttiva UE RoHS e aderisce ai regolamenti UE REACH. È anche classificato come Senza Alogeni, con contenuto di Bromo (Br) e Cloro (Cl) ciascuno inferiore a 900 ppm e la loro somma inferiore a 1500 ppm.
• Tipo:LED monocromatico (Blu) con lente in resina trasparente.

2. Approfondimento delle Specifiche Tecniche

Questa sezione fornisce un'analisi dettagliata e oggettiva dei parametri elettrici, ottici e termici del LED, cruciali per un robusto design del circuito.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Il funzionamento a questi limiti o oltre non è garantito.

• Tensione Inversa (V_R):5V. Superare questa tensione in polarizzazione inversa può causare un'immediata rottura della giunzione.
• Corrente Diretta Continua (I_F):10 mA. La corrente continua che può essere applicata in modo continuativo.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):40 mA. Questo è consentito solo in condizioni pulsate (duty cycle 1/10 a 1 kHz) per gestire sovratensioni transitorie.
• Dissipazione di Potenza (P_d):40 mW. La potenza massima che il package può dissipare a 25°C ambiente, calcolata come V_F* I_F.
• Scarica Elettrostatica (ESD):150V (Modello Corpo Umano). Durante l'assemblaggio sono obbligatorie le corrette procedure di manipolazione ESD.
• Temperatura di Funzionamento & Stoccaggio:-40°C a +85°C (funzionamento), -40°C a +90°C (stoccaggio).
• Temperatura di Saldatura:Rifusione: picco di 260°C per max 10 secondi. Saldatura manuale: 350°C per max 3 secondi per terminale.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi sono i parametri di prestazione tipici misurati a 25°C di temperatura ambiente e una corrente diretta di 2mA, salvo diversa specificazione.

• Intensità Luminosa (I_v):Varia da 14.5 mcd (min) a 36.0 mcd (max), con una tolleranza tipica di ±11%. Questo definisce la luminosità percepita del LED.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):120 gradi (tipico). Questo è l'angolo totale a cui l'intensità luminosa è la metà dell'intensità di picco, indicando un ampio cono di visione.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λ_p):468 nm (tipico). La lunghezza d'onda alla quale la distribuzione di potenza spettrale è massima.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):465.0 nm a 475.0 nm. Questo definisce il colore percepito della luce, con una stretta tolleranza di ±1 nm.
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ):25 nm (tipico). La larghezza dello spettro emesso a metà della sua potenza massima.
• Tensione Diretta (V_F):2.50V a 2.90V a I_F=2mA, con una tolleranza di ±0.05V. Questo è critico per il calcolo della resistenza limitatrice di corrente.
• Corrente Inversa (I_R):Massimo 50 μA a V_R=5V. Il dispositivo non è progettato per funzionare in polarizzazione inversa.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

I LED vengono selezionati (binnati) dopo la produzione in base a parametri chiave per garantire la coerenza. Il numero di parte 19-217/B7C-ZL2N1B3X/3T codifica queste informazioni di bin.

3.1 Binning Intensità Luminosa (Codici: L2, M1, M2, N1)

I LED sono raggruppati in quattro bin di intensità a I_F=2mA:

• L2:14.5 - 18.0 mcd
• M1:18.0 - 22.5 mcd
• M2:22.5 - 28.5 mcd
• N1:28.5 - 36.0 mcd

Il "N1" nel numero di parte indica che questa specifica unità rientra nel bin di luminosità più alto.

3.2 Binning Lunghezza d'Onda Dominante (Codici: X, Y)

I LED sono suddivisi in due bin di lunghezza d'onda a I_F=2mA:

• X:465.0 - 470.0 nm
• Y:470.0 - 475.0 nm

La "X" nel numero di parte specifica l'intervallo di lunghezza d'onda inferiore, risultando in una tonalità di blu leggermente più intensa.

3.3 Binning Tensione Diretta (Codici: 27, 28, 29, 30)

I LED sono raggruppati in quattro bin di tensione diretta a I_F=2mA:

• 27:2.50 - 2.60 V
• 28:2.60 - 2.70 V
• 29:2.70 - 2.80 V
• 30:2.80 - 2.90 V

Il "3" nella stringa di bin del numero di parte corrisponde a un bin V_F, garantendo una caduta di tensione prevedibile nel design del circuito.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fornisce diverse curve caratteristiche essenziali per comprendere il comportamento del LED in diverse condizioni operative.

4.1 Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta

Questa curva mostra che l'intensità luminosa aumenta con la corrente diretta ma in modo non lineare. Evidenzia l'importanza di pilotare il LED a una corrente stabile e specificata (es. 2mA per l'output nominale) piuttosto che a una tensione, poiché piccole variazioni di tensione possono causare grandi variazioni di corrente e luminosità.

4.2 Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

L'output di un LED diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Questa curva mostra tipicamente un graduale declino dell'intensità dalle basse temperature fino alla massima temperatura operativa (+85°C). I progettisti devono tenere conto di questa derating termico nelle applicazioni dove sono previste alte temperature ambiente o dissipazione termica scarsa.

4.3 Curva di Derating della Corrente Diretta

Questo è uno strumento di progettazione critico. Indica la massima corrente diretta continua ammissibile in funzione della temperatura ambiente. All'aumentare della temperatura, la corrente massima sicura diminuisce per evitare di superare il limite di dissipazione di potenza di 40mW e causare fuga termica.

4.4 Distribuzione Spettrale

Il grafico spettrale conferma una banda di emissione stretta centrata attorno a 468 nm (blu), con una larghezza di banda tipica di 25 nm. Questo spettro puro è caratteristico del materiale semiconduttore InGaN.

4.5 Diagramma di Radiazione

Il diagramma polare illustra l'angolo di visione di 120°, mostrando come l'intensità luminosa è distribuita spazialmente. Il pattern è tipicamente Lambertiano o quasi-Lambertiano, fornendo un'illuminazione uniforme su un'ampia area.

5. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

5.1 Dimensioni del Package

Il LED ha un'impronta molto compatta. Le dimensioni chiave (in mm, tolleranza ±0.1mm salvo diversa indicazione) includono la lunghezza, larghezza e altezza complessive, nonché il layout dei pad di saldatura e il land pattern PCB consigliato. Dimensioni precise sono critiche per il layout del PCB e il design dello stencil della pasta saldante per garantire una corretta saldatura e allineamento.

5.2 Identificazione della Polarità

Il catodo è tipicamente contrassegnato, spesso da una sfumatura verde sul lato corrispondente del package o da una tacca nella modanatura. La polarità corretta deve essere osservata durante il posizionamento per garantire il corretto funzionamento.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

Il rispetto di queste linee guida è fondamentale per l'affidabilità a lungo termine.

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione (Senza piombo)

Viene fornito un profilo di temperatura dettagliato:

• Preriscaldamento:150-200°C per 60-120 secondi per aumentare lentamente la temperatura e attivare il flussante.
• Tempo Sopra Liquido (TAL):60-150 secondi sopra 217°C.
• Temperatura di Picco:Massimo 260°C, mantenuta per non più di 10 secondi.
• Velocità Riscaldamento/Raffreddamento:Massimo 6°C/sec riscaldamento, 3°C/sec raffreddamento per minimizzare lo shock termico.

La rifusione non deve essere eseguita più di due volte sullo stesso LED.

6.2 Stoccaggio e Sensibilità all'Umidità

I LED sono confezionati in una busta barriera resistente all'umidità con essiccante.

• Non aprire la busta fino al momento dell'uso.
• Dopo l'apertura, utilizzare entro 168 ore (7 giorni) se conservati a ≤30°C e ≤60% UR.
• Se il tempo di esposizione viene superato o l'essiccante è saturo, è necessaria una cottura a 60±5°C per 24 ore prima della rifusione per prevenire il "popcorning" (crepe del package dovute all'umidità vaporizzata).

6.3 Saldatura Manuale e Rilavorazione

Se è necessaria la saldatura manuale:

• Utilizzare una punta del saldatore a temperatura ≤350°C.
• Limitare il tempo di contatto a ≤3 secondi per terminale.
• Utilizzare un saldatore a bassa potenza (≤25W).
• Consentire un intervallo di raffreddamento di ≥2 secondi tra i terminali.
• Evitare la rilavorazione dopo la saldatura iniziale. Se inevitabile, utilizzare un saldatore a doppia punta per riscaldare simultaneamente entrambi i terminali e rimuovere il componente senza sollecitare le giunzioni saldate.

7. Confezionamento e Informazioni d'Ordine

7.1 Specifiche Bobina e Nastro

I LED sono forniti su nastro portante goffrato su bobine da 7 pollici. La larghezza del nastro è di 8mm. Ogni bobina contiene 3000 pezzi. Vengono fornite le dimensioni dettagliate per le tasche del nastro portante e per il mozzo/flangia della bobina per garantire la compatibilità con gli alimentatori automatici.

7.2 Spiegazione Etichetta

L'etichetta della bobina contiene diversi identificatori chiave:

• P/N:Numero di prodotto completo.
• QTY:Quantità sulla bobina.
• CAT/HUE/REF:Codici corrispondenti rispettivamente ai bin di Intensità Luminosa, Lunghezza d'Onda Dominante e Tensione Diretta.
• LOT No:Numero di lotto per tracciabilità.

8. Suggerimenti Applicativi e Considerazioni di Progettazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Retroilluminazione:Ideale per indicatori di cruscotto, interruttori a membrana e illuminazione di simboli grazie alle sue piccole dimensioni e distribuzione uniforme della luce.
• Apparecchiature di Telecomunicazione:Indicatori di stato e retroilluminazione tastiera in telefoni, fax e hardware di rete.
• Retroilluminazione LCD Piana:Può essere utilizzato in array per pannelli LCD piccoli a illuminazione laterale o diretta.
• Indicazione Generale:Stato alimentazione, indicatori di modalità e illuminazione decorativa in elettronica di consumo e industriale.

8.2 Considerazioni Critiche di Progettazione

1. Limitazione di Corrente:Una resistenza limitatrice di corrente esterna èassolutamente obbligatoria. La caratteristica esponenziale I-V del LED significa che un piccolo aumento di tensione causa un grande aumento di corrente, portando a un rapido guasto. Il valore della resistenza è calcolato usando R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F.
2. Gestione Termica:Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa, assicurare un'adeguata area di rame sul PCB o via termiche se si opera vicino alla corrente massima o ad alte temperature ambiente, come per la curva di derating.
3. Protezione ESD:Implementare protezione ESD sulle linee di ingresso se il LED è accessibile all'utente e seguire i corretti protocolli ESD durante la manipolazione.
4. Design Ottico:L'angolo di visione di 120° fornisce un'ampia copertura. Per luce focalizzata, potrebbe essere necessaria una lente esterna o una guida luminosa.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto ai vecchi LED blu a foro passante o ai package SMD più grandi, il 19-217 offre vantaggi distinti:

• Dimensioni:La sua impronta miniaturizzata di 2.0mm x 1.25mm consente una densità di progettazione senza precedenti.
• Coerenza delle Prestazioni:Il binning stretto su intensità, lunghezza d'onda e tensione garantisce un aspetto e un comportamento uniformi nelle applicazioni multi-LED.
• Produttività:La piena compatibilità con le linee di assemblaggio SMT automatizzate riduce significativamente i costi di produzione e aumenta l'affidabilità rispetto all'inserimento manuale.
• Conformità:Il rispetto degli standard RoHS, REACH e Senza Alogeni rende il design a prova di futuro per i mercati globali con normative ambientali stringenti.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D1: Perché è necessaria una resistenza limitatrice di corrente quando è specificata la tensione diretta?

R1: La tensione diretta è una caratteristica a una specifica corrente (2mA). Le tensioni di alimentazione variano e la V_Fdel LED stessa ha una tolleranza e varia con la temperatura. La resistenza fornisce un metodo lineare e stabile per impostare la corrente, proteggendo il LED da condizioni di sovracorrente.

D2: Posso pilotare questo LED a 10mA in modo continuo?

R2: Sì, 10mA è il valore massimo assoluto continuo a 25°C. Tuttavia, è necessario consultare la curva di derating della corrente diretta. Se la temperatura ambiente è più alta, la corrente massima ammissibile è inferiore. Per un funzionamento affidabile a lungo termine, è spesso consigliato pilotare a una corrente inferiore come 5mA.

D3: Cosa significa "B3X" nel numero di parte per il mio design?

R3: Questo indica il bin di prestazione specifico. "B3X" fa riferimento a bin particolari per intensità luminosa e lunghezza d'onda dominante. Per un design che richiede coerenza di colore e luminosità tra più unità o lotti di produzione, specificare e rispettare un numero di parte completo che includa il codice bin è essenziale.

D4: Come interpreto l'angolo di visione di 120°?

R4: Ciò significa che il LED emette luce in un ampio cono. Quando visto frontalmente (0°), la luminosità è massima. A ±60° dal centro (totale 120°), la luminosità scende alla metà del valore massimo. Questo è adatto per applicazioni in cui il LED deve essere visto da varie angolazioni.

11. Studio di Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Scenario:Progettazione di un pannello di controllo compatto con quattro indicatori di stato blu.

Implementazione:

1. Progettazione del Circuito:Utilizzo di un'alimentazione di sistema a 5V. Obiettivo I_F= 5mA per una buona luminosità e longevità. Assumendo una V_Ftipica di 2.7V, calcolare R = (5V - 2.7V) / 0.005A = 460Ω. Utilizzare il valore standard più vicino, 470Ω.
2. Layout PCB:Posizionare i quattro LED in allineamento. Seguire precisamente il land pattern consigliato dalla scheda tecnica. Includere una piccola zona di rame collegata ai pad del catodo per un leggero sollievo termico.
3. Assemblaggio:Mantenere le bobine sigillate fino a quando la linea di produzione è pronta. Seguire esattamente il profilo di rifusione. Eseguire un'ispezione visiva post-saldatura.
4. Risultato:Quattro indicatori con colore blu e luminosità coerenti, funzionamento affidabile e un aspetto professionale e miniaturizzato.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

Questo LED è basato su un chip semiconduttore di Nitruro di Indio Gallio (InGaN). Quando viene applicata una tensione diretta che supera il potenziale intrinseco della giunzione, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva dove si ricombinano. Questo processo di ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica composizione della lega InGaN determina l'energia del bandgap, che corrisponde direttamente alla lunghezza d'onda della luce emessa - in questo caso, circa 468 nm (blu). L'incapsulante in resina epossidica trasparente protegge il chip, funge da lente per modellare l'output luminoso ed è formulato per alta trasparenza ottica e stabilità a lungo termine.

13. Tendenze Tecnologiche e Contesto

Il LED 19-217 esemplifica le tendenze chiave nell'optoelettronica: miniaturizzazione incessante, migliorata produttività tramite compatibilità SMT e rigorosa aderenza agli standard ambientali. L'uso della tecnologia InGaN per l'emissione blu è ora maturo e altamente affidabile. L'evoluzione futura di tali componenti potrebbe concentrarsi su un'efficienza ancora maggiore (più output luminoso per mA), un controllo parametrico più stretto per applicazioni premium e l'integrazione con driver o circuiti di controllo integrati. La domanda di tali indicatori e retroilluminazioni compatti, affidabili e conformi continua a crescere nei mercati automobilistico, industriale, consumer e dei dispositivi IoT.