Scheda Tecnica LED SMD 12-11 Blu - Dimensione 1.2x1.0x0.6mm - Tensione 2.7-3.2V - Potenza 40mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il 12-11/BHC-ZL1M2QY/2C è un LED SMD blu compatto, progettato per applicazioni elettroniche moderne che richiedono un posizionamento ad alta densità di componenti. Questo dispositivo utilizza la tecnologia a semiconduttore InGaN (Nitruro di Indio e Gallio) per produrre luce blu con una lunghezza d'onda dominante tipica di 468 nm. Il suo vantaggio principale risiede nell'impronta ridotta del package 12-11, significativamente più piccola rispetto ai LED tradizionali a foro passante, consentendo ai progettisti di ridurre le dimensioni complessive del circuito stampato e creare prodotti finali più compatti.

I vantaggi fondamentali di questo componente includono la compatibilità con le attrezzature standard di assemblaggio automatico pick-and-place e con i processi standard di rifusione a infrarossi (IR) o a fase di vapore. Ciò lo rende adatto alla produzione di grandi volumi. È un dispositivo monocromatico (blu), prodotto senza piombo (Pb-free), conforme alle direttive UE RoHS e REACH, e soddisfa i requisiti di assenza di alogeni (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). Le dimensioni ridotte e il peso contenuto lo rendono ideale per applicazioni portatili e con vincoli di spazio.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

L'utilizzo del dispositivo oltre questi limiti può causare danni permanenti. I valori massimi assoluti sono specificati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C.

• Tensione Inversa (VR):5 V. Superare questa tensione in polarizzazione inversa può danneggiare la giunzione semiconduttrice del LED.
• Corrente Diretta Continua (IF):10 mA. Questa è la massima corrente continua che può essere applicata in modo continuativo.
• Corrente Diretta di Picco (IFP):100 mA. È consentita solo in condizioni di impulso con un duty cycle di 1/10 a 1 kHz. È cruciale per applicazioni che richiedono brevi lampi ad alta intensità.
• Dissipazione di Potenza (Pd):40 mW. Questa è la massima potenza che il package può dissipare come calore, calcolata come Tensione Diretta (VF) moltiplicata per la Corrente Diretta (IF).
• Scarica Elettrostatica (ESD) Modello Corpo Umano (HBM):2000 V. Questo valore indica la sensibilità del LED all'elettricità statica; sono obbligatorie le corrette procedure di manipolazione ESD.
• Temperatura di Funzionamento (Topr):-40°C a +85°C. Il dispositivo è garantito per funzionare entro questo intervallo di temperatura ambiente.
• Temperatura di Conservazione (Tstg):-40°C a +90°C.
• Temperatura di Saldatura (Tsol):Per la rifusione, la temperatura di picco non deve superare i 260°C per un massimo di 10 secondi. Per la saldatura manuale, la temperatura della punta del saldatore deve essere inferiore a 350°C per un massimo di 3 secondi per terminale.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Le prestazioni tipiche sono misurate a Ta=25°C con una corrente diretta (IF) di 5 mA, che è la condizione di test standard.

• Intensità Luminosa (Iv):Varia da un minimo di 11,5 mcd a un massimo di 28,5 mcd. Il valore specifico è determinato dal codice di bin (L1, L2, M1, M2). La tolleranza è ±11%.
• Angolo di Visione (2θ1/2):120 gradi. Questo ampio angolo di visione rende il LED adatto ad applicazioni che richiedono un'illuminazione ampia o visibilità da più angolazioni.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λp):Tipicamente 468 nm. Questa è la lunghezza d'onda alla quale la distribuzione spettrale di potenza è massima.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd):Varia da 465,0 nm a 475,0 nm, suddivisa nei codici X (465-470 nm) e Y (470-475 nm). Tolleranza ±1 nm. Questa è la lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano.
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ):Tipicamente 25 nm. Definisce l'ampiezza dello spettro emesso a metà della sua intensità massima (Larghezza a Metà Altezza - FWHM).
• Tensione Diretta (VF):Varia da 2,7 V a 3,2 V a IF=5mA, suddivisa nei codici da 29 a 33. Tolleranza ±0,05V. Questo parametro è critico per progettare il circuito di limitazione della corrente.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nella produzione, i LED vengono selezionati (binning) in base a parametri ottici ed elettrici chiave. Ciò consente ai progettisti di scegliere componenti che soddisfino requisiti specifici dell'applicazione per luminosità e colore.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

I LED sono suddivisi in quattro bin in base alla loro intensità luminosa misurata a 5 mA:

- L1:11,5 - 14,5 mcd

- L2:14,5 - 18,0 mcd

- M1:18,0 - 22,5 mcd

- M2:22,5 - 28,5 mcd

Il codice prodotto "M2" in "BHC-ZL1M2QY/2C" indica che questo dispositivo appartiene al bin di intensità M2.

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

I LED sono suddivisi in due bin di lunghezza d'onda per controllare la tonalità del blu:

- X:465 - 470 nm (lunghezza d'onda più corta, blu leggermente più tendente al viola)

- Y:470 - 475 nm (lunghezza d'onda più lunga, blu leggermente più tendente al ciano)

Il codice prodotto "QY" indica che questo dispositivo appartiene al bin di lunghezza d'onda Y.

3.3 Binning della Tensione Diretta

I LED sono anche suddivisi in bin per la caduta di tensione diretta per facilitare la progettazione del circuito, specialmente per connessioni in parallelo o gestione precisa dell'alimentazione:

- 29:2,70 - 2,80 V

- 30:2,80 - 2,90 V

- 31:2,90 - 3,00 V

- 32:3,00 - 3,10 V

- 33:3,10 - 3,20 V

Il "2C" nel numero di parte corrisponde probabilmente a un bin di tensione specifico, sebbene la mappatura esatta debba essere confermata con la guida dettagliata dei codici bin del produttore.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene il PDF faccia riferimento a curve elettro-ottiche tipiche, i grafici specifici non sono forniti nel testo. Basandosi sul comportamento standard dei LED, vengono tipicamente analizzate le seguenti curve:

• Curva Corrente vs. Tensione (I-V):Mostra la relazione esponenziale tra corrente diretta e tensione diretta. La curva avrà una tensione di soglia intorno a 2,7V e una pendenza relativamente ripida nella regione di funzionamento, evidenziando la necessità di regolazione della corrente.
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta (Iv-IF):Questa curva è generalmente lineare a correnti basse ma può mostrare saturazione o calo di efficienza a correnti più elevate, sottolineando l'importanza di operare entro il limite specificato di 10 mA.
• Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente (Iv-Ta):L'emissione luminosa del LED tipicamente diminuisce all'aumentare della temperatura ambiente. Comprendere questa derating è cruciale per applicazioni che operano in ambienti ad alta temperatura.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico dell'intensità relativa rispetto alla lunghezza d'onda, che mostra un picco a ~468 nm e una FWHM di ~25 nm, confermando l'emissione monocromatica blu.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il LED SMD 12-11 ha un package rettangolare compatto. Le dimensioni chiave (in mm, tolleranza ±0,1 mm salvo diversa indicazione) includono:

- Lunghezza del Package: Circa 1,2 mm (dedotto dalla denominazione "12-11").

- Larghezza del Package: Circa 1,0 mm.

- Altezza del Package: Circa 0,6 mm.

- Le dimensioni e la spaziatura dei pad degli elettrodi sono progettate per una formazione affidabile del giunto di saldatura. Il catodo è contrassegnato per l'identificazione della polarità, essenziale per il corretto orientamento durante l'assemblaggio.

5.2 Identificazione della Polarità

È presente un chiaro segno del catodo sul package. La polarità corretta deve essere rispettata durante il layout del PCB e l'assemblaggio per garantire il corretto funzionamento e prevenire danni da polarizzazione inversa.

6. Guida alla Saldatura e al Montaggio

6.1 Profilo di Rifusione

Il dispositivo è compatibile con processi di rifusione senza piombo (Pb-free). Il profilo di temperatura raccomandato è critico per prevenire danni termici:

- Preriscaldamento:150-200°C per 60-120 secondi.

- Velocità di Rampa:Massimo 3°C/secondo fino alla temperatura di picco.

- Tempo Sopra il Liquido (217°C):60-150 secondi.

- Temperatura di Picco:Massimo 260°C.

- Tempo Entro 5°C dal Picco:Massimo 10 secondi.

- Tempo Sopra 255°C:Massimo 30 secondi.

- Velocità di Raffreddamento:Massimo 6°C/secondo.

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

6.2 Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale, è indispensabile prestare estrema attenzione:

- Utilizzare un saldatore con temperatura della punta inferiore a 350°C.

- Limitare il tempo di contatto a un massimo di 3 secondi per terminale.

- Utilizzare un saldatore con potenza nominale di 25W o inferiore.

- Lasciare un intervallo minimo di 2 secondi tra la saldatura di ciascun terminale per gestire l'apporto di calore.

- Evitare di applicare stress meccanico al corpo del LED durante o dopo la saldatura.

6.3 Conservazione e Sensibilità all'Umidità

I LED sono imballati in sacchetti barriera resistenti all'umidità con essiccante per prevenire l'assorbimento di umidità, che può causare il fenomeno del "popcorning" durante la rifusione.

- Prima dell'Apertura:Conservare a ≤30°C e ≤90% di Umidità Relativa (UR).

- Dopo l'Apertura:La "vita a scaffale" è di 1 anno a ≤30°C e ≤60% UR. I componenti non utilizzati devono essere richiusi in un sacchetto a tenuta d'umidità.

- Essiccazione:Se l'indicatore dell'essiccante mostra assorbimento di umidità o se il tempo di conservazione è superato, essiccare i LED a 60 ±5°C per 24 ore prima dell'uso.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

I LED sono forniti su nastro portacomponenti goffrato per l'assemblaggio automatico.

- Larghezza del Nastro:8 mm.

- Dimensione del Rullo:Diametro 7 pollici.

- Quantità per Rullo:2000 pezzi.

L'etichetta del rullo include informazioni critiche: Numero di Parte del Cliente (CPN), Numero di Parte del Produttore (P/N), Quantità (QTY) e i codici bin per Intensità Luminosa (CAT), Lunghezza d'Onda Dominante (HUE) e Tensione Diretta (REF).

8. Suggerimenti Applicativi

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Retroilluminazione:Ideale per la retroilluminazione di indicatori, interruttori, simboli e piccoli display LCD nell'elettronica di consumo, cruscotti automobilistici e pannelli di controllo industriali.
• Indicatori di Stato:Perfetti per indicatori di alimentazione, connettività o stato di funzione in apparecchiature di telecomunicazione (telefoni, fax), periferiche informatiche e dispositivi di rete.
• Illuminazione Generale:Adatto per qualsiasi applicazione che richieda una sorgente di luce blu compatta, affidabile e a basso consumo.

8.2 Considerazioni di Progettazione

• Limitazione della Corrente:Una resistenza di limitazione della corrente esterna èassolutamente obbligatoria. La tensione diretta del LED ha un coefficiente di temperatura negativo, il che significa che diminuisce all'aumentare della temperatura. Senza una resistenza, un piccolo aumento di tensione può portare a un grande, potenzialmente distruttivo, aumento di corrente (fuga termica). Il valore della resistenza può essere calcolato usando la Legge di Ohm: R = (Valimentazione - VF) / IF.
• Gestione Termica:Sebbene la potenza sia bassa, assicurarsi che il layout del PCB non intrappoli calore attorno al LED, specialmente se vengono utilizzati più LED ravvicinati o se la temperatura ambiente è elevata.
• Protezione ESD:Implementare misure di protezione ESD nel processo di manipolazione e assemblaggio, poiché il dispositivo è classificato per 2000V HBM.
• Riparazione:Evitare di riparare LED saldati. Se assolutamente necessario, utilizzare un saldatore a doppia punta specializzato per riscaldare contemporaneamente entrambi i terminali e rimuovere il componente senza torcerlo, operazione che potrebbe danneggiare i legami interni.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

La differenziazione principale del LED 12-11 risiede nelle dimensioni del suo package. Rispetto a LED SMD più grandi (es. 3528, 5050) o LED a foro passante, offre una significativa riduzione dell'impronta e dell'altezza, consentendo un'ultra-miniaturizzazione. Rispetto ad altri LED di dimensione 1206, il suo specifico binning per intensità (M2), lunghezza d'onda (Y) e tensione fornisce prestazioni prevedibili per i progettisti che richiedono coerenza. La sua conformità agli standard ambientali moderni (RoHS, REACH, Senza Alogeni) è anche un vantaggio chiave per i prodotti destinati ai mercati globali.

10. Domande Frequenti (FAQ)

D: Perché è necessaria una resistenza di limitazione della corrente?

R: I LED sono dispositivi pilotati in corrente, non in tensione. La loro caratteristica I-V è esponenziale. Una resistenza in serie imposta una corrente di funzionamento fissa, prevenendo la fuga termica e garantendo un funzionamento stabile e a lungo termine entro i limiti specificati.

D: Posso pilotare questo LED direttamente da un'alimentazione logica a 3,3V o 5V?

R: No. È necessario utilizzare sempre una resistenza in serie. Per un'alimentazione a 3,3V e una corrente target di 5mA con una VF di 3,0V, la resistenza sarebbe R = (3,3V - 3,0V) / 0,005A = 60 Ohm. Utilizzare sempre la VF massima del bin per calcolare il valore della resistenza nel caso peggiore.

D: Cosa significa il "12-11" nel nome del componente?

R: Tipicamente si riferisce alle dimensioni del package in decimi di millimetro: 1,2 mm di lunghezza per 1,0 mm di larghezza. L'altezza è un parametro separato.

D: Come interpreto i codici bin sull'etichetta del rullo?

R: I codici CAT, HUE e REF corrispondono rispettivamente ai bin di Intensità Luminosa, Lunghezza d'Onda Dominante e Tensione Diretta descritti nelle sezioni 3.1, 3.2 e 3.3. Questi garantiscono di ricevere LED con le specifiche caratteristiche di prestazione ordinate.

11. Caso Pratico di Progettazione

Scenario:Progettazione di un indicatore di stato compatto per un dispositivo USB. Il dispositivo funziona con alimentazione USB a 5V e richiede un indicatore blu chiaramente visibile.

Passaggi di Progettazione:

1. Selezione del Componente:Scegliere il LED 12-11/BHC-ZL1M2QY/2C per le sue dimensioni ridotte e l'emissione blu brillante (bin M2).

2. Impostazione della Corrente:Decidere una corrente di funzionamento. Per un indicatore di stato, 5mA (la condizione di test) fornisce una buona visibilità senza consumo eccessivo.

3. Calcolo della Resistenza:Utilizzare la VF massima del bin di tensione (es. 3,2V per il bin 33) per un progetto robusto. R = (5,0V - 3,2V) / 0,005A = 360 Ohm. Il valore standard più vicino è 360Ω o 390Ω. Usando 390Ω si ottiene una corrente leggermente inferiore e sicura: I = (5,0V - 3,2V) / 390Ω ≈ 4,6 mA.

4. Layout del PCB:Posizionare l'impronta della resistenza 1206 adiacente al pad dell'anodo del LED. Assicurarsi che il pad del catodo sia correttamente orientato rispetto alla marcatura del catodo sul PCB.

5. Assemblaggio:Seguire il profilo di rifusione della sezione 6.1. Le dimensioni ridotte consentono il posizionamento molto vicino ad altri componenti, risparmiando spazio sulla scheda.

12. Principio di Funzionamento

Questo LED è un dispositivo fotonico a semiconduttore. Si basa su un'eterostruttura InGaN (Nitruro di Indio e Gallio). Quando viene applicata una tensione diretta che supera la tensione di soglia del diodo (~2,7V), elettroni e lacune vengono iniettati rispettivamente nella regione attiva dagli strati semiconduttori di tipo n e di tipo p. Questi portatori di carica si ricombinano in modo radiativo, rilasciando energia sotto forma di fotoni. La specifica composizione della lega InGaN determina l'energia del bandgap, che definisce direttamente la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa – in questo caso, luce blu con un picco intorno a 468 nm. La resina incapsulante trasparente protegge il die semiconduttore e funge da lente, modellando l'angolo di visione di 120 gradi.

13. Tendenze Tecnologiche

Lo sviluppo di LED SMD come il package 12-11 segue le tendenze più ampie dell'elettronica: miniaturizzazione, maggiore efficienza e affidabilità migliorata. L'uso della tecnologia InGaN per i LED blu è stato un risultato fondamentale nell'illuminazione a stato solido, abilitando i LED bianchi (tramite conversione del fosforo) e i display a colori completi. Le tendenze attuali del settore includono il perseguimento di un'efficienza luminosa ancora più elevata (più luce emessa per watt), un miglioramento della coerenza del colore attraverso binning più stretti e lo sviluppo di nuovi formati di package per applicazioni specializzate come display mini-LED e micro-LED. La conformità ambientale (senza piombo, senza alogeni) evidenziata in questa scheda tecnica riflette il passaggio dell'intero settore verso processi produttivi più sostenibili.

14. Dichiarazione di Limitazione di Responsabilità per Applicazioni

Questo prodotto è progettato per applicazioni commerciali e industriali generali. Non è specificamente progettato o qualificato per applicazioni ad alta affidabilità in cui un guasto potrebbe causare lesioni personali, perdita di vite umane o danni materiali significativi. Tali applicazioni includono, ma non sono limitate a:

- Sistemi militari e aerospaziali (es. controlli di volo).

- Sistemi di sicurezza automobilistici (es. controlli airbag, sistemi frenanti).

- Apparecchiature mediche di supporto vitale o critiche per la vita.

Per l'uso in queste o in qualsiasi altra applicazione al di fuori delle specifiche pubblicate, è essenziale consultare il produttore del componente per determinare se è richiesto un prodotto diverso, appositamente qualificato.