Scheda Tecnica LED SMD 19-21/G6C-FP1Q1L/3T - Dimensione 2.0x1.25x0.8mm - Tensione 1.7-2.3V - Potenza 60mW - Giallo-Verde Brillante - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LED SMD 19-21 è un dispositivo compatto a montaggio superficiale, progettato per applicazioni elettroniche moderne che richiedono un posizionamento ad alta densità di componenti. Questo LED utilizza un chip in AlGaInP (Fosfuro di Alluminio Gallio Indio) per produrre un'emissione luminosa Giallo-Verde Brillante, incapsulata in un package di resina trasparente. Il suo vantaggio principale risiede nell'ingombro significativamente ridotto rispetto ai LED tradizionali con piedini, consentendo progetti PCB più compatti, una maggiore densità di impaccamento e, in definitiva, apparecchiature finali più piccole. La costruzione leggera lo rende inoltre ideale per applicazioni miniaturizzate e portatili.

1.1 Caratteristiche Principali e Conformità

Il dispositivo è fornito su nastro da 8mm montato su bobine da 7 pollici di diametro, garantendo compatibilità con le attrezzature standard di assemblaggio automatico pick-and-place. È progettato per essere utilizzato con processi di rifusione sia a infrarossi che in fase vapore. Il prodotto è di tipo monocromatico, è privo di piombo (Pb-free) ed è conforme alle principali normative ambientali e di sicurezza, tra cui RoHS, REACH UE e standard alogeni-free (Bromo <900 ppm, Cloro <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

1.2 Applicazioni Target

Questo LED è adatto per una varietà di scopi di illuminazione e indicazione. Applicazioni comuni includono retroilluminazione per quadranti strumenti, interruttori e simboli; indicatori di stato e retroilluminazione tastiere in dispositivi di telecomunicazione come telefoni e fax; retroilluminazione piatta per display LCD; e uso come indicatore generico dove è richiesta una sorgente luminosa luminosa e affidabile.

2. Approfondimento delle Specifiche Tecniche

Questa sezione fornisce un'analisi dettagliata e oggettiva dei parametri elettrici, ottici e termici del dispositivo, come definito nelle tabelle dei valori massimi assoluti e delle caratteristiche elettro-ottiche.

2.1 Valori Massimi Assoluti

I valori massimi assoluti definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Queste non sono condizioni operative consigliate.

• Tensione Inversa (V_R):5V. Superare questa tensione in polarizzazione inversa può causare la rottura della giunzione.
• Corrente Diretta (I_F):25 mA (continua).
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):60 mA, ammissibile solo in condizioni pulsate (duty cycle 1/10 @ 1kHz).
• Dissipazione di Potenza (P_d):60 mW. Questa è la massima potenza che il package può dissipare come calore, calcolata come V_F* I_F.
• Scarica Elettrostatica (ESD) HBM:2000V. Questo rating Human Body Model indica un livello moderato di sensibilità ESD; sono necessarie procedure di manipolazione appropriate.
• Temperatura Operativa (T_opr):-40°C a +85°C. Il dispositivo è classificato per intervalli di temperatura industriali.
• Temperatura di Conservazione (T_stg):-40°C a +90°C.
• Temperatura di Saldatura (T_sol):Picco del profilo di rifusione a 260°C per max 10 secondi; temperatura punta saldatore manuale <350°C per max 3 secondi per terminale.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Misurate in condizioni di test standard a 25°C di temperatura ambiente e una corrente diretta (I_F) di 20 mA, salvo diversa specificazione.

• Intensità Luminosa (I_v):Varia da 45.0 mcd (min) a 90.0 mcd (max), con una tolleranza tipica di ±11%. Questo parametro definisce la luminosità percepita del LED.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):Circa 100 gradi (tipico). Questo ampio angolo di visione è caratteristico della lente a cupola trasparente, fornendo un pattern di emissione ampio.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λ_p):Tipicamente 575 nm. Questa è la lunghezza d'onda alla quale la distribuzione di potenza spettrale è massima.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):Varia da 570.0 nm a 574.5 nm, con una tolleranza di ±1 nm. Questa è la singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano, che definisce il colore (giallo-verde).
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ):Tipicamente 20 nm. Questo indica la purezza spettrale della luce emessa.
• Tensione Diretta (V_F):Varia da 1.70 V a 2.30 V a I_F=20mA, con una tolleranza di ±0.05V. Questa è la caduta di tensione ai capi del LED quando conduce corrente.
• Corrente Inversa (I_R):Massimo 10 μA a V_R=5V. Il dispositivo non è progettato per operare in polarizzazione inversa; questo parametro è solo per il test della corrente di dispersione.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Il prodotto è classificato in bin in base a tre parametri chiave: Intensità Luminosa, Lunghezza d'Onda Dominante e Tensione Diretta. Questo binning garantisce coerenza all'interno di un lotto di produzione e consente ai progettisti di selezionare LED che corrispondono a criteri di prestazione specifici.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

Binning a I_F= 20 mA. I codici bin (P1, P2, Q1) categorizzano i valori minimi e massimi di intensità luminosa.

• P1:45.0 - 57.0 mcd
• P2:57.0 - 72.0 mcd
• Q1:72.0 - 90.0 mcd

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

Binning a I_F= 20 mA. I codici bin (CC2, CC3, CC4) definiscono intervalli ristretti di lunghezza d'onda dominante per controllare la coerenza del colore.

• CC2:570.0 - 571.5 nm
• CC3:571.5 - 573.0 nm
• CC4:573.0 - 574.5 nm

3.3 Binning della Tensione Diretta

Binning a I_F= 20 mA. I codici bin (19, 20, 21, 22, 23, 24) categorizzano la caduta di tensione diretta in passi di 0.1V. Questo è fondamentale per progettare reti di resistenze limitatrici di corrente, specialmente quando più LED sono collegati in serie, per garantire una distribuzione uniforme della corrente.

• 19:1.70 - 1.80 V
• 20:1.80 - 1.90 V
• 21:1.90 - 2.00 V
• 22:2.00 - 2.10 V
• 23:2.10 - 2.20 V
• 24:2.20 - 2.30 V

Il numero di parte "19-21/G6C-FP1Q1L/3T" incorpora specifici codici bin, indicando che le prestazioni del prodotto spedito rientrano in questi intervalli definiti.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene i dati grafici specifici siano referenziati nella scheda tecnica, le tendenze di prestazione tipiche per i LED AlGaInP possono essere dedotte e sono cruciali per la progettazione.

4.1 Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V)

La tensione diretta (V_F) presenta una relazione logaritmica con la corrente diretta (I_F). Un piccolo aumento della tensione applicata oltre la soglia di accensione (~1.7V) provoca un grande, potenzialmente dannoso, aumento della corrente. Ciò sottolinea la necessità critica di un driver a corrente costante o di una resistenza limitatrice di corrente in serie con il LED.

4.2 Dipendenza dalla Temperatura

I parametri chiave dipendono dalla temperatura. Tipicamente, la tensione diretta (V_F) diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione (coefficiente di temperatura negativo). Al contrario, l'intensità luminosa generalmente diminuisce all'aumentare della temperatura. I progettisti devono tenere conto di queste variazioni, specialmente in applicazioni con ampie escursioni di temperatura ambiente o alta generazione interna di calore.

4.3 Caratteristiche Spettrali

Lo spettro emesso è centrato attorno a 575 nm (giallo-verde). La tipica larghezza di banda spettrale di 20 nm indica un'emissione di colore relativamente pura. La lunghezza d'onda dominante può spostarsi leggermente (solitamente verso lunghezze d'onda maggiori) con l'aumento della temperatura di giunzione e della corrente di pilotaggio.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il LED SMD 19-21 presenta un package rettangolare compatto. Le dimensioni chiave (in mm, tolleranza ±0.1mm salvo specificato) includono una lunghezza del corpo di 2.0 mm, una larghezza di 1.25 mm e un'altezza di 0.8 mm. Il disegno dettagliato specifica la spaziatura dei pad e le raccomandazioni per il land pattern, essenziali per il layout PCB per garantire una corretta saldatura e stabilità meccanica.

5.2 Identificazione della Polarità

Il catodo è chiaramente marcato sul package. L'orientamento corretto della polarità è obbligatorio durante l'assemblaggio, poiché applicare una tensione inversa superiore a 5V può distruggere istantaneamente il dispositivo.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

Il rispetto di queste linee guida è fondamentale per l'affidabilità e per prevenire danni durante il processo di produzione.

6.1 Profilo di Rifusione

È specificato un profilo di rifusione senza piombo (Pb-free):

• 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.
• Tempo Sopra 255°C:Massimo 30 secondi.
• Velocità di Raffreddamento:Massimo 3°C/sec.

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

6.2 Saldatura Manuale

Se la saldatura manuale è inevitabile, utilizzare un saldatore con temperatura della punta inferiore a 350°C. Il tempo di contatto per terminale non deve superare i 3 secondi. Utilizzare un saldatore a bassa potenza (<25W) e lasciare un intervallo di raffreddamento di almeno 2 secondi tra la saldatura di ciascun terminale per prevenire shock termici.

6.3 Conservazione e Sensibilità all'Umidità

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

• Non aprire la busta fino al momento dell'uso.
• Dopo l'apertura, i LED non utilizzati devono essere conservati a ≤30°C e ≤60% di Umidità Relativa.
• La "vita a terra" dopo l'apertura della busta è di 168 ore (7 giorni).
• Se il tempo di esposizione viene superato o l'indicatore dell'essiccante mostra saturazione, è necessario un trattamento di baking a 60°C ±5°C per 24 ore prima della rifusione.

7. Imballaggio e Informazioni d'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

Il dispositivo è fornito su nastro portatore goffrato su bobine da 7 pollici di diametro. La quantità standard caricata è di 3000 pezzi per bobina. Vengono fornite le dimensioni della bobina, del nastro e del nastro di copertura per garantire la compatibilità con gli alimentatori automatici.

7.2 Spiegazione dell'Etichetta

L'etichetta della bobina contiene informazioni critiche per la tracciabilità e la verifica:

• CPN:Numero di Prodotto del Cliente.
• P/N:Numero di Prodotto del Produttore (es., 19-21/G6C-FP1Q1L/3T).
• QTY:Quantità di Imballaggio.
• CAT:Classe di Intensità Luminosa (Codice Bin).
• HUE:Coordinate Cromatiche & Classe di Lunghezza d'Onda Dominante (Codice Bin).
• REF:Classe di Tensione Diretta (Codice Bin).
• LOT No:Numero di Lotto di Produzione per tracciabilità.

8. Considerazioni per la Progettazione Applicativa

8.1 La Limitazione di Corrente è Obbligatoria

È assolutamente necessario un meccanismo esterno di limitazione della corrente. Il metodo più semplice è una resistenza in serie. Il valore della resistenza (R_s) può essere calcolato usando la Legge di Ohm: R_s= (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Utilizzare il V_Fmassimo dal bin o dalla scheda tecnica per garantire che I_Fnon superi i 25 mA nelle condizioni peggiori. Per precisione o stabilità, è consigliato un circuito driver a corrente costante.

8.2 Gestione Termica

Sebbene il package sia piccolo, un efficace dissipazione del calore attraverso i pad PCB è importante per mantenere le prestazioni e la longevità, specialmente quando si opera vicino ai valori massimi assoluti. Assicurarsi che il layout PCB fornisca un'adeguata area di rame attorno ai pad del LED per fungere da diffusore termico.

8.3 Protezione da ESD

Con un rating ESD HBM di 2000V, il dispositivo ha una sensibilità moderata. Implementare le precauzioni ESD standard durante la manipolazione, l'assemblaggio e nel design del circuito se il LED è collegato a interfacce esterne.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Il LED 19-21 si differenzia principalmente per il suo ingombro compatto di 2.0x1.25mm, che è più piccolo di molti LED SMD tradizionali come le dimensioni 0603 o 0805, consentendo layout ad alta densità. L'uso della tecnologia AlGaInP fornisce alta efficienza e un'uscita luminosa brillante nello spettro giallo-verde. L'ampio angolo di visione di 100 gradi della lente trasparente offre un'illuminazione ampia e uniforme rispetto ai dispositivi con lenti diffuse o a angolo stretto. La sua conformità agli standard alogeni-free e ad altre norme ambientali lo rende adatto per progetti moderni attenti all'ecologia.

10. Domande Frequenti (FAQ)

10.1 Quale valore di resistenza devo usare con un'alimentazione a 5V?

Utilizzando il V_Fmassimo di 2.30V (Bin 24) e un I_Ftarget di 20 mA: R = (5V - 2.30V) / 0.020A = 135 Ohm. Il valore standard più vicino e superiore (es., 150 Ohm) sarebbe una scelta sicura, risultando in I_F≈ 18 mA. Verificare sempre con il V_Feffettivo del proprio bin specifico.

10.2 Posso pilotare questo LED senza una resistenza usando una sorgente a tensione costante?

No.Il coefficiente di temperatura negativo di V_Fpuò portare a una fuga termica. Un leggero aumento della temperatura abbassa V_F, che a sua volta aumenta la corrente se pilotato da una tensione costante, causando ulteriore riscaldamento e potenzialmente un guasto catastrofico. Utilizzare sempre uno schema di limitazione della corrente.

10.3 Come interpreto il numero di parte 19-21/G6C-FP1Q1L/3T?

Il "19-21" denota la famiglia e la dimensione del package. I codici successivi (G6C, FP1Q1L, 3T) sono codici interni di binning e prodotto che specificano le caratteristiche di intensità luminosa, lunghezza d'onda dominante e tensione diretta come per le tabelle di bin fornite nella scheda tecnica.

10.4 Questo LED è adatto per l'illuminazione interna automobilistica?

Sebbene possa essere utilizzato in alcune applicazioni interne non critiche (come la retroilluminazione degli interruttori), la scheda tecnica include una nota di restrizione applicativa. Per sistemi automobilistici di sicurezza/affidabilità elevata (es., spie del cruscotto), apparecchiature mediche o applicazioni militari/aerospaziali, è necessario reperire un prodotto specificamente qualificato per quegli ambienti severi. Verificare sempre l'idoneità per il caso d'uso previsto.

11. Caso Pratico di Progettazione

Scenario:Progettazione di un pannello indicatore di stato con 10 LED giallo-verdi uniformemente luminosi alimentati da una linea a 3.3V.

Passi di Progettazione:

1. Selezione della Corrente:Scegliere I_F= 15 mA per un equilibrio tra luminosità e consumo energetico.
2. Considerazione del Bin di Tensione:Per garantire una luminosità uniforme, specificare LED dello stesso o di bin V_Fadiacenti (es., Bin 20: 1.80-1.90V). Utilizzando il V_Fmassimo di 1.90V per il calcolo si garantisce che tutti i LED si accendano anche con la variazione peggiore.
3. Calcolo della Resistenza: R_s= (3.3V - 1.90V) / 0.015A ≈ 93.3 Ohm. Utilizzare una resistenza standard da 100 Ohm. L'I_Feffettivo varierà da ~14 mA (per un LED a 1.90V) a ~15.6 mA (per un LED a 1.75V, assumendo un bin inferiore), fornendo una uniformità accettabile.
4. Layout PCB:Posizionare ogni LED con la sua resistenza da 100Ω in serie vicino al pad dell'anodo. Fornire una piccola zona di rame collegata ai pad del catodo per una leggera dissipazione termica.
5. Assemblaggio:Seguire il profilo di rifusione specificato. Mantenere la busta sigillata fino a quando la linea di produzione è pronta e completare la saldatura entro i 7 giorni di vita a terra dopo l'apertura.

12. Principio di Funzionamento

Il LED funziona sul principio dell'elettroluminescenza in una giunzione p-n di semiconduttore. La regione attiva è composta da materiali semiconduttori AlGaInP (Fosfuro di Alluminio Gallio Indio). Quando viene applicata una tensione di polarizzazione diretta che supera il potenziale interno della giunzione, gli elettroni dalla regione di tipo n e le lacune dalla regione di tipo p vengono iniettati nella regione attiva. Lì, si ricombinano in modo radiativo, rilasciando energia sotto forma di fotoni. La specifica energia del bandgap della lega AlGaInP determina la lunghezza d'onda della luce emessa, che in questo caso si trova nella porzione giallo-verde dello spettro visibile (circa 575 nm). L'incapsulante in resina epossidica trasparente funge da lente, modellando l'uscita luminosa e fornendo protezione meccanica e ambientale al chip semiconduttore.

13. Tendenze Tecnologiche

La tendenza generale nei LED SMD come il 19-21 è verso una continua miniaturizzazione, un aumento dell'efficienza luminosa (più luce emessa per watt elettrico) e una maggiore affidabilità. C'è anche una forte spinta per un'adozione più ampia di materiali e processi di produzione ecologici, come evidenziato dalla conformità di questo prodotto agli standard RoHS, REACH e alogeni-free. In termini di packaging, i progressi mirano a migliorare la gestione termica dal chip al PCB per supportare correnti di pilotaggio più elevate in ingombri più piccoli. Anche la coerenza del colore e tolleranze di binning più strette sono aree di sviluppo in corso per soddisfare le esigenze delle applicazioni che richiedono un abbinamento cromatico preciso.