Scheda Tecnica LED SMD 42-21A Blu - Package 2.0x1.25x1.1mm - Tensione 2.7-3.7V - Potenza 95mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il 42-21A è un LED SMD blu compatto, progettato per applicazioni elettroniche moderne che richiedono alta affidabilità e assemblaggio efficiente. Utilizzando la tecnologia a chip InGaN, questo componente emette luce blu con una tipica lunghezza d'onda dominante di 468 nm. Il suo vantaggio principale risiede nelle dimensioni ridotte, che consentono riduzioni significative delle dimensioni del PCB e densità di impaccamento più elevate rispetto ai LED tradizionali a telaio. Ciò contribuisce direttamente alla miniaturizzazione delle apparecchiature finali. Il dispositivo è fornito su nastro da 8 mm montato su bobine da 7 pollici di diametro, rendendolo pienamente compatibile con le linee di assemblaggio automatizzate pick-and-place, semplificando così i processi di produzione di alto volume.

2. Caratteristiche Principali e Conformità

Il LED incorpora diverse caratteristiche critiche per la progettazione e la produzione contemporanee:

• Imballato su nastro da 8 mm per bobine da 7 pollici, ottimizzato per l'assemblaggio automatizzato.
• Compatibile con i processi di saldatura a rifusione a infrarossi (IR) e a fase di vapore.
• Costruito come tipo monocromatico (blu).
• Prodotto come componente senza piombo (Pb-free).
• Il prodotto è conforme alla direttiva RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose).
• Mantiene la conformità con i regolamenti REACH dell'UE.
• Classificato come privo di alogeni, con contenuto di bromo (Br) inferiore a 900 ppm, contenuto di cloro (Cl) inferiore a 900 ppm e la somma totale di Br+Cl inferiore a 1500 ppm.

3. Applicazioni Target

Il LED 42-21A è adatto per una varietà di funzioni di indicazione e retroilluminazione, tra cui:

• Retroilluminazione per cruscotti e interruttori automobilistici.
• Indicatori di stato e retroilluminazione tastiera in dispositivi di telecomunicazione come telefoni e fax.
• Unità di retroilluminazione piatta per display LCD, interruttori e simboli.
• Applicazioni di indicazione generiche.

4. Valori Massimi Assoluti

Le seguenti specifiche definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Tutti i valori sono specificati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C.

5. Caratteristiche Elettro-Ottiche

I parametri di prestazione tipici sono misurati a Ta=25°C e una corrente diretta (I_F) di 20 mA. Queste sono le specifiche chiave per i calcoli di progettazione.

Nota sulle Tolleranze:L'intensità luminosa ha una tolleranza di ±11%, la lunghezza d'onda dominante di ±1 nm e la tensione diretta di ±0.1 V rispetto ai valori tipici o di binning.

6. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nelle produzioni, i LED vengono suddivisi in bin in base a parametri chiave. Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfano specifici intervalli di prestazioni per la loro applicazione.

6.1 Binning dell'Intensità Luminosa

I bin sono definiti da un codice (V1, V2, W1, W2) che specifica un intervallo minimo e massimo di intensità luminosa misurato a I_F=20mA.

6.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

La lunghezza d'onda è suddivisa in gruppi in base alla lunghezza d'onda dominante (λ_d).

6.3 Binning della Tensione Diretta

La tensione diretta (V_F) è categorizzata in bin numerati da 10 a 14, ciascuno che copre un intervallo di 0.2V.

7. Informazioni Meccaniche e sul Package

7.1 Dimensioni del Package

Il LED 42-21A ha un package SMD compatto. Le dimensioni chiave (in millimetri) sono le seguenti, con una tolleranza generale di ±0.1 mm se non diversamente specificato:

• Lunghezza del Package: 2.0 mm
• Larghezza del Package: 1.25 mm
• Altezza del Package: 1.1 mm

Un disegno dimensionato dettagliato è fornito nella scheda tecnica, che mostra il contorno del corpo, le posizioni dei terminali e il land pattern consigliato.

7.2 Identificazione della Polarità

Il catodo è chiaramente contrassegnato. Sul package, il catodo è tipicamente indicato da una caratteristica distintiva come una tacca, un punto o un angolo smussato. Il corrispondente segno del catodo è mostrato anche sul disegno consigliato della maschera di saldatura per l'impronta sul PCB. L'orientamento corretto della polarità è cruciale per il corretto funzionamento del circuito.

8. Linee Guida per la Saldatura e l'Assemblaggio

8.1 Profilo di Saldatura a Rifusione

Il componente è classificato per processi di saldatura a rifusione senza piombo (Pb-free). La temperatura di picco di saldatura massima consigliata è di 260°C, con il tempo sopra i 260°C non superiore a 10 secondi. Dovrebbe essere seguito un tipico profilo di temperatura di rifusione per prevenire shock termici e garantire giunzioni saldate affidabili. È fondamentale evitare di applicare stress meccanico al corpo del LED durante le fasi di riscaldamento e raffreddamento della rifusione.

8.2 Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale, è necessario prestare estrema attenzione. La temperatura della punta del saldatore dovrebbe essere inferiore a 350°C e il tempo di contatto con qualsiasi singolo terminale non dovrebbe superare i 3 secondi. Si consiglia un saldatore a bassa potenza (25W o meno). Dovrebbe essere osservato un intervallo di raffreddamento di almeno 2 secondi tra la saldatura dei due terminali per prevenire un eccessivo accumulo di calore.

8.3 Rilavorazione e Riparazione

La rilavorazione dopo la saldatura iniziale è fortemente sconsigliata. Se assolutamente inevitabile, dovrebbe essere utilizzato un saldatore a doppia testa specializzato per riscaldare simultaneamente entrambi i terminali, consentendo la rimozione senza applicare stress torsionale al package. Il potenziale di danneggiare i bond interni del filo del LED o di degradarne le prestazioni ottiche durante la rilavorazione è alto, ed è consigliato testare preventivamente la procedura di rilavorazione.

9. Precauzioni per lo Stoccaggio e la Manipolazione

9.1 Sensibilità all'Umidità

I LED sono imballati in una busta barriera resistente all'umidità con essiccante per prevenire l'assorbimento di umidità atmosferica, che può causare "popcorning" (crepe del package) durante la rifusione. Regole chiave di stoccaggio:

• Prima dell'Apertura:Conservare a ≤30°C e ≤90% di Umidità Relativa (UR).
• Dopo l'Apertura:La "vita a banco" (tempo esposto alle condizioni ambientali della fabbrica) è di 1 anno se conservati a ≤30°C e ≤60% UR.
• Reimballaggio:I dispositivi non utilizzati dovrebbero essere risigillati in una busta impermeabile all'umidità con nuovo essiccante.
• Essiccazione:Se l'indicatore dell'essiccante mostra saturazione o se la vita a banco è superata, è richiesta un'essiccazione a 60±5°C per 24 ore prima della rifusione per eliminare l'umidità.

9.2 Protezione dalle Scariche Elettrostatiche (ESD)

Con una classificazione ESD di 150V (HBM), questo dispositivo è sensibile alle scariche elettrostatiche. Devono essere seguite le procedure standard di manipolazione ESD durante tutte le fasi di assemblaggio e manipolazione, inclusi l'uso di postazioni di lavoro messe a terra, braccialetti e contenitori conduttivi.

10. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

10.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

Il prodotto è fornito in nastro portacomponenti goffrato con dimensioni adattate al package 42-21A. Il nastro è avvolto su una bobina standard da 7 pollici (178 mm) di diametro. Ogni bobina contiene 1000 pezzi del LED. Sono forniti disegni dettagliati per le dimensioni delle tasche del nastro portacomponenti, il passo e le dimensioni del mozzo/della flangia della bobina per garantire la compatibilità con gli alimentatori delle apparecchiature di assemblaggio automatizzate.

10.2 Informazioni sull'Etichetta

La bobina e la busta esterna includono etichette con informazioni critiche per la tracciabilità e la corretta applicazione:

• CPN:Numero di Parte del Cliente (se assegnato).
• P/N:Numero di Prodotto del Produttore (es., 42-21A/BHC-ZV1W2N/1T).
• QTY:Quantità di Imballaggio (es., 1000 pz).
• CAT:Classe di Intensità Luminosa (es., W2).
• HUE:Classe di Cromaticità/Lunghezza d'Onda Dominante (es., Z).
• REF:Classe di Tensione Diretta (es., N12).
• LOT No:Numero di Lotto di Produzione per la tracciabilità.

11. Considerazioni di Progettazione per l'Applicazione

11.1 Limitazione della Corrente

Questa è una regola di progettazione critica.Un LED è un dispositivo pilotato a corrente. Un resistore di limitazione della corrente in seriedeveessere utilizzato nel circuito. La tensione diretta (V_F) ha un intervallo (da 2.7V a 3.7V) e un coefficiente di temperatura negativo. Collegare il LED direttamente a una sorgente di tensione, anche una nominalmente entro l'intervallo V_F, può portare a una condizione di corrente incontrollata a causa di piccole variazioni, risultando in un guasto immediato (bruciatura). Il valore del resistore dovrebbe essere calcolato in base alla tensione di alimentazione, alla V_Fmassima attesa dal bin e alla corrente diretta desiderata (I_F), che non deve superare i 25 mA in continuo.

11.2 Gestione Termica

Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa (95 mW max), una corretta progettazione termica sul PCB è comunque importante per l'affidabilità a lungo termine, specialmente quando si opera ad alte temperature ambiente o alla corrente massima. Garantire un'adeguata area di rame attorno ai pad del LED aiuta a dissipare il calore e a mantenere stabile l'output ottico e la durata di vita.

11.3 Progettazione Ottica

L'angolo di visione di 20 gradi (2θ_1/2) indica un fascio relativamente focalizzato. Ciò rende il 42-21A adatto per applicazioni che richiedono illuminazione diretta o un punto luminoso e concentrato. Per un'illuminazione di area più ampia, sarebbero necessarie ottiche secondarie (es., guide di luce, diffusori). I progettisti dovrebbero tenere conto degli intervalli di binning dell'intensità luminosa e della lunghezza d'onda per garantire una luminosità e un aspetto del colore coerenti tra più unità in un array o display.

12. Confronto Tecnico e Differenziazione

Il 42-21A rappresenta una specifica classe di LED SMD miniaturizzati di tipo a riflettore. I suoi principali fattori di differenziazione includono l'impronta molto piccola di 2.0x1.25 mm, che è più piccola di molti comuni LED "chip", consentendo layout ad alta densità. La coppa riflettente integrata fornisce un angolo di visione controllato di 20 gradi senza bisogno di una lente esterna, semplificando la progettazione ottica. Il sistema di binning completo per intensità, lunghezza d'onda e tensione offre ai progettisti la capacità di specificare finestre di prestazioni strette per applicazioni che richiedono alta uniformità, come array di retroilluminazione. La sua conformità agli standard privi di alogeni e altri standard ambientali lo rende adatto per prodotti destinati a mercati globali con requisiti normativi rigorosi.

13. Domande Frequenti (FAQ)

13.1 Qual è la differenza tra Lunghezza d'Onda di Picco e Lunghezza d'Onda Dominante?

Lunghezza d'Onda di Picco (λ_p):La singola lunghezza d'onda alla quale la potenza ottica in uscita del LED è al massimo. È il punto più alto sulla curva di distribuzione spettrale.
Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):La singola lunghezza d'onda della luce monocromatica che corrisponde al colore percepito dell'output del LED dall'occhio umano. È calcolata dalle coordinate di cromaticità ed è spesso più rilevante per applicazioni basate sul colore. Per questo LED blu, i valori tipici sono molto vicini (468 nm di picco vs. 465-475 nm dominante nel binning).

13.2 Posso pilotare questo LED con una sorgente di tensione costante?

No.Come sottolineato nelle considerazioni di progettazione, i LED richiedono una regolazione di corrente. Una sorgente di tensione costante, anche impostata sulla V_Ftipica, non tiene conto della variazione da unità a unità (binning), degli effetti della temperatura (V_Fdiminuisce all'aumentare della temperatura) o delle tolleranze dell'alimentatore. Ciò porterà quasi certamente a una sovracorrente e al guasto del dispositivo. Utilizzare sempre un resistore in serie o un circuito driver LED dedicato a corrente costante.

13.3 Quante volte posso rifondere questo componente?

La scheda tecnica specifica che la saldatura a rifusione non dovrebbe essere eseguita più didue volte. Ogni ciclo di rifusione sottopone il componente a stress termico, che può degradare i materiali interni, indebolire i bond dei fili o compromettere la resistenza all'umidità del package. Se una scheda richiede rilavorazione, è preferibile sostituire il LED piuttosto che sottoporlo a un terzo ciclo di rifusione.

13.4 Questo LED è adatto per applicazioni automobilistiche o mediche?

La scheda tecnica include una sezione diRestrizioni di Applicazioneche afferma che applicazioni ad alta affidabilità come sistemi di sicurezza automobilistici, apparecchiature mediche, militari e aerospaziali potrebbero richiedere un prodotto diverso, qualificato in modo più rigoroso. Il 42-21A standard è destinato ad applicazioni commerciali e industriali. Per usi critici per la sicurezza, consultare il produttore per prodotti specificamente progettati e testati per soddisfare gli standard di settore pertinenti (es., AEC-Q101 per l'automotive).

14. Esempio Pratico di Applicazione

Scenario: Progettazione di un pannello indicatore di stato con 10 LED blu uniformi.

1. Progettazione del Circuito:È disponibile un'alimentazione a 5V. Utilizzando la V_Fmassima dal bin N14 (3.7V) e una I_Ftarget di 20 mA, calcolare il resistore in serie: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F= (5V - 3.7V) / 0.020A = 65 Ohm. Il valore standard più vicino di 68 Ohm risulterebbe in una I_F≈ 19.1 mA, che è sicuro e conforme alle specifiche. È necessario un resistore per ogni LED.
2. Selezione dei Componenti:Per garantire uniformità visiva, specificare bin stretti. Ad esempio, ordinare tutti i LED dal bin di intensità luminosa W1 (1120-1420 mcd) e dal bin di lunghezza d'onda dominante Z/X (465-470 nm). Ciò minimizza la variazione di luminosità e colore attraverso il pannello.
3. Layout del PCB:Posizionare i LED su una griglia da 0.1". Utilizzare il land pattern consigliato dalla scheda tecnica. Includere un piccolo pad di alleggerimento termico collegato a un piano di massa per la dissipazione del calore. Contrassegnare chiaramente l'orientamento del catodo sulla serigrafia.
4. Assemblaggio:Mantenere le bobine in buste sigillate fino al momento dell'uso. Seguire il profilo di rifusione con picco a 260°C. Dopo l'assemblaggio, evitare di flettere il PCB vicino ai LED.

15. Principio di Funzionamento

Il LED 42-21A è basato su un chip semiconduttore realizzato in Nitruro di Indio Gallio (InGaN). Quando viene applicata una tensione diretta che supera la soglia di accensione del diodo, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva del semiconduttore. Questi portatori di carica si ricombinano, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica composizione della lega InGaN determina l'energia del bandgap, che a sua volta definisce la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa - in questo caso, blu. La luce è emessa dal chip ed è diretta da una coppa riflettente integrata all'interno del package per ottenere l'angolo di visione specificato di 20 gradi. La resina epossidica incapsulante protegge il chip e i bond dei fili fungendo anche da lente primaria.

16. Tendenze Tecnologiche

I LED SMD come il 42-21A fanno parte di una tendenza continua verso la miniaturizzazione, l'aumento dell'efficienza e il miglioramento dell'affidabilità nell'illuminazione a stato solido. I progressi nelle tecniche di crescita epitassiale per i materiali InGaN hanno costantemente migliorato l'efficienza quantistica interna, consentendo un output luminoso più elevato da chip più piccoli. La tecnologia di packaging si è evoluta per fornire migliori percorsi termici (es., pad termici esposti) e un controllo ottico più preciso. Inoltre, i driver a livello di settore includono la spinta verso livelli più elevati di conformità ambientale (oltre la RoHS verso il privo di alogeni, impronta di carbonio ridotta) e l'integrazione di funzionalità intelligenti, sebbene quest'ultima sia più rilevante per i package LED di potenza più elevata o indirizzabili. La domanda di prestazioni coerenti, abilitata da sofisticati sistemi di binning come visto con questo componente, rimane critica per applicazioni nell'elettronica di consumo, display e interni automobilistici dove la qualità visiva è fondamentale.