Scheda Tecnica LED SMD 16-213/BHC-ZL1M2QY/3T - 1.6x0.8mm - 3.2V - 110mW - Blu - Documentazione Tecnica in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il 16-213/BHC-ZL1M2QY/3T è un diodo a emissione luminosa (LED) a montaggio superficiale (SMD) che utilizza un chip semiconduttore blu InGaN. Questo componente è progettato per assemblaggi elettronici moderni ad alta densità, dove spazio e peso sono vincoli critici. La sua principale proposta di valore risiede nel permettere la miniaturizzazione dei prodotti finali mantenendo prestazioni ottiche affidabili.

Il LED è confezionato su nastro da 8mm avvolto su bobina da 7 pollici di diametro, rendendolo pienamente compatibile con le attrezzature di assemblaggio automatico pick-and-place. Questa compatibilità semplifica i processi di produzione di massa. Il dispositivo è costruito con materiali senza piombo (Pb-free) e rispetta la direttiva europea sulla restrizione delle sostanze pericolose (RoHS), il regolamento REACH (Registrazione, Valutazione, Autorizzazione e Restrizione delle Sostanze Chimiche) e gli standard senza alogeni (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). È qualificato per l'uso con processi di saldatura a rifusione a infrarossi e in fase di vapore.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

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 non è garantito e dovrebbe essere evitato nella progettazione del circuito.

• Tensione Inversa (V_R):5 V. Superare questa tensione in polarizzazione inversa può causare il breakdown della giunzione.
• Corrente Diretta Continua (I_F):25 mA. Questa è la massima corrente DC raccomandata per un funzionamento affidabile a lungo termine.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):100 mA. Questo valore di corrente impulsiva (a ciclo di lavoro 1/10, 1 kHz) è per brevi condizioni transitorie, non per funzionamento continuo.
• Dissipazione di Potenza (P_d):110 mW. Questa è la massima perdita di potenza consentita (V_F* I_F) all'interno del dispositivo a 25°C di temperatura ambiente. È necessario un derating a temperature più elevate.
• Resistenza alle Scariche Elettrostatiche (ESD):150 V (Modello del Corpo Umano). Procedure di manipolazione ESD adeguate sono essenziali durante l'assemblaggio e la movimentazione.
• Temperatura di Funzionamento (T_opr):-40°C a +85°C. Il dispositivo è funzionale in questo ampio intervallo di temperatura industriale.
• Temperatura di Magazzinaggio (T_stg):-40°C a +90°C.
• Temperatura di Saldatura (T_sol):Il contenitore può resistere alla saldatura a rifusione con una temperatura di picco di 260°C per un massimo di 10 secondi, o alla saldatura manuale a 350°C per un massimo di 3 secondi per terminale.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi parametri sono tipicamente misurati a una temperatura ambiente (T_a) di 25°C e una corrente diretta (I_F) di 5 mA, salvo diversa specifica. Definiscono le prestazioni fondamentali di emissione luminosa ed elettriche.

• Intensità Luminosa (I_v):Varia da un minimo di 11,5 mcd a un massimo di 28,5 mcd. Il valore tipico rientra in questo intervallo. Si applica una tolleranza di ±11%.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):Circa 120 gradi. Questo è l'angolo totale a cui l'intensità luminosa è la metà dell'intensità di picco misurata a 0 gradi (sull'asse).
• Lunghezza d'Onda di Picco (λ_p):Tipicamente 468 nm. Questa è la lunghezza d'onda alla quale la distribuzione di potenza spettrale raggiunge il suo massimo.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):Varia da 465 nm a 475 nm. Questa è la singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano, che definisce il colore. Si applica una tolleranza di ±1 nm.
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ):Tipicamente 25 nm. Questa è la larghezza a metà altezza (FWHM) dello spettro di emissione, che indica la purezza del colore.
• Tensione Diretta (V_F):Varia da 2,7 V a 3,2 V a I_F= 5mA. Si applica una tolleranza di ±0,05V. Questa è la caduta di tensione ai capi del LED quando conduce corrente.
• Corrente Inversa (I_R):Massimo di 50 μA quando viene applicata una polarizzazione inversa di 5 V.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nella produzione di massa, i LED vengono suddivisi in bin di prestazioni in base a parametri chiave. Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfano requisiti applicativi specifici.

3.1 Bin di Intensità Luminosa

Binnati a I_F= 5 mA. I codici L1, L2, M1, M2 rappresentano livelli crescenti di emissione luminosa.

• L1:11,5 – 14,5 mcd
• L2:14,5 – 18,0 mcd
• M1:18,0 – 22,5 mcd
• M2:22,5 – 28,5 mcd

3.2 Bin di Lunghezza d'Onda Dominante

Binnati a I_F= 5 mA. Definisce la tonalità precisa del blu.

• X:465 – 470 nm
• Y:470 – 475 nm

3.3 Bin di Tensione Diretta

Binnati a I_F= 5 mA. Importante per progettare circuiti di limitazione della corrente e gestire il consumo energetico.

• 29:2,7 – 2,8 V
• 30:2,8 – 2,9 V
• 31:2,9 – 3,0 V
• 32:3,0 – 3,1 V
• 33:3,1 – 3,2 V

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fornisce diverse curve caratteristiche misurate a T_a=25°C, offrendo una visione delle prestazioni in condizioni variabili.

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

Questa curva mostra la relazione esponenziale tra corrente e tensione. Il punto di funzionamento per una data corrente (es. 5mA, 20mA) può essere determinato da questo grafico, il che è cruciale per selezionare una resistenza di limitazione o un circuito di pilotaggio appropriati.

4.2 Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta

L'emissione luminosa aumenta con la corrente diretta, ma la relazione non è perfettamente lineare, specialmente a correnti più elevate. Questo grafico aiuta i progettisti a comprendere il compromesso di efficienza quando si pilota il LED a diversi livelli di corrente.

4.3 Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente

L'emissione luminosa del LED diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Questa curva di derating è critica per applicazioni che operano a temperature ambiente elevate. Mostra l'intensità luminosa relativa che diminuisce all'aumentare della temperatura da -40°C a +100°C.

4.4 Curva di Derating della Corrente Diretta

Direttamente correlata al limite di dissipazione di potenza, questa curva specifica la massima corrente diretta continua consentita in funzione della temperatura ambiente. Per prevenire il surriscaldamento e garantire la longevità, la corrente di pilotaggio deve essere ridotta quando si opera sopra i 25°C.

4.5 Distribuzione Spettrale

Questo grafico mostra la potenza ottica relativa emessa attraverso lo spettro di lunghezze d'onda, centrata attorno alla lunghezza d'onda di picco di ~468 nm con una larghezza di banda caratteristica. Conferma l'emissione del colore blu.

4.6 Diagramma di Radiazione

Un diagramma polare che illustra la distribuzione spaziale dell'intensità luminosa. L'angolo di visione di 120 gradi è confermato visivamente da questo diagramma, mostrando come la luce viene emessa in un'ampia distribuzione di tipo Lambertiano.

5. Informazioni Meccaniche e sul Contenitore

5.1 Dimensioni del Contenitore

Il LED è conforme all'impronta standard per LED chip 1608 (1,6mm x 0,8mm). Le dimensioni chiave includono la lunghezza, larghezza e altezza complessive, nonché la spaziatura e le dimensioni dei pad degli elettrodi. Tutte le tolleranze sono tipicamente ±0,1mm salvo diversa indicazione. Viene fornito un land pattern (impronta) suggerito per il progetto PCB come riferimento, sebbene si consiglia ai progettisti di adattarlo in base al loro specifico processo di assemblaggio e requisiti di affidabilità.

5.2 Identificazione della Polarità

Il catodo è tipicamente contrassegnato da una tinta verde o da un altro indicatore visivo sul contenitore stesso. Per lo schema di marcatura esatto, consultare la scheda tecnica. La polarità corretta è essenziale per il funzionamento del circuito.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione

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

• Preriscaldamento:150–200°C per 60–120 secondi.
• Tempo Sopra Liquido (TAL):60–150 secondi sopra 217°C.
• Temperatura di Picco:Massimo di 260°C, mantenuta per un massimo di 10 secondi.
• Velocità di Riscaldamento:Massimo 6°C/secondo fino a 255°C.
• Velocità di Raffreddamento:Massimo 3°C/secondo.
• Limite di Rifusione:L'assemblaggio non dovrebbe subire la saldatura a rifusione più di due volte.

6.2 Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale, la temperatura della punta del saldatore deve essere mantenuta sotto i 350°C e il tempo di contatto per terminale non deve superare i 3 secondi. Si raccomanda un saldatore a bassa potenza (≤25W). Dovrebbe essere consentito un intervallo di raffreddamento di almeno 2 secondi tra la saldatura di ciascun terminale per prevenire shock termici.

6.3 Magazzinaggio e Sensibilità all'Umidità

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

• Prima dell'Apertura:Conservare a ≤30°C e ≤90% di Umidità Relativa (UR).
• Dopo l'Apertura:La "vita a banco" è di 1 anno in condizioni di ≤30°C e ≤60% UR. I dispositivi non utilizzati dovrebbero essere richiusi in una confezione a tenuta d'umidità.
• Essiccazione (Baking):Se l'indicatore dell'essiccante ha cambiato colore o il tempo di magazzinaggio è stato superato, è necessario un trattamento di essiccazione a 60 ±5°C per 24 ore prima della rifusione per prevenire il "popcorning" (crepe del contenitore dovute alla pressione del vapore).

6.4 Precauzioni Critiche

• Limitazione della Corrente:È obbligatorio un resistore di limitazione esterno o un driver a corrente costante. La caratteristica I-V esponenziale del LED significa che una piccola variazione di tensione causa una grande variazione di corrente, che può portare a un guasto immediato.
• Stress Meccanico:Evitare di applicare stress al corpo del LED durante la saldatura o nell'assemblaggio finale. Non deformare il PCB dopo la saldatura.
• Riparazione:La riparazione dopo la saldatura non è raccomandata. Se inevitabile, dovrebbe essere utilizzato un saldatore a doppia testa specializzato per riscaldare simultaneamente entrambi i terminali, prevenendo stress meccanici sulle giunzioni saldate. L'impatto sulle caratteristiche del LED deve essere valutato preventivamente.

7. Confezionamento e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

I componenti sono forniti su nastro portante goffrato con una larghezza di 8mm. Il nastro è avvolto su una bobina standard da 7 pollici (178mm) di diametro. Ogni bobina contiene 3000 pezzi (POS). Sono fornite le dimensioni dettagliate per il nastro portante, inclusa la spaziatura delle tasche e le dimensioni del mozzo della bobina.

7.2 Spiegazione dell'Etichetta

L'etichetta della bobina contiene diversi codici chiave:

• CPN:Numero di Parte del Cliente (opzionale).
• P/N:Numero di Parte Completo del Produttore (es. 16-213/BHC-ZL1M2QY/3T).
• QTY:Quantità di Imballaggio sulla bobina.
• CAT:Classe di Intensità Luminosa (es. L1, M2).
• HUE:Classe di Cromaticità/Lunghezza d'Onda Dominante (es. X, Y).
• REF:Classe di Tensione Diretta (es. 30, 32).
• LOT No:Numero di lotto di produzione tracciabile.

8. Suggerimenti Applicativi

8.1 Scenari Applicativi Tipici

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

8.2 Considerazioni di Progettazione

• Progettazione del Circuito:Utilizzare sempre un resistore in serie o un driver a corrente costante. Calcolare il valore del resistore usando R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F, dove V_Fdovrebbe essere scelto dal valore massimo del bin (es. 3,2V) per un progetto conservativo.
• Gestione Termica:Per il funzionamento continuo ad alte temperature ambiente o vicino alla corrente massima, considerare il layout del PCB per favorire la dissipazione del calore. Utilizzare le curve di derating per selezionare una corrente di funzionamento sicura.
• Progettazione Ottica:L'angolo di visione di 120 gradi garantisce un'ampia visibilità. Per luce focalizzata, potrebbe essere necessaria una lente esterna. Il contenitore in resina trasparente è adatto per applicazioni in cui il colore del chip è accettabile.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

Il vantaggio principale di questo LED in contenitore 1608 rispetto a LED con reofori più grandi è la sua estrema miniaturizzazione, che consente una maggiore densità di impacchettamento sui PCB e, in definitiva, prodotti finali più piccoli. Rispetto ad altri contenitori SMD, il 1608 offre un buon equilibrio tra dimensioni e facilità di manipolazione durante l'assemblaggio. La sua conformità alle moderne normative ambientali (RoHS, Senza Alogeni) lo rende adatto per i mercati globali con restrizioni severe sui materiali. La struttura di binning specificata fornisce ai progettisti prestazioni prevedibili, il che è fondamentale per applicazioni che richiedono colore e luminosità coerenti su più unità.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

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

Utilizzando il V_Fmassimo di 3,2V e un I_Fobiettivo di 5mA: R = (5V - 3,2V) / 0,005A = 360 Ω. Il valore standard più vicino superiore (es. 390 Ω) fornirebbe una corrente leggermente più sicura di ~4,6mA.

10.2 Posso pilotare questo LED a 20mA in modo continuo?

Sì, il valore massimo assoluto per la corrente diretta continua è 25 mA. Tuttavia, è necessario consultare la curva di derating se la temperatura ambiente supera i 25°C. A 85°C, la corrente massima consentita è significativamente inferiore. Inoltre, pilotare a 20mA produrrà una maggiore emissione luminosa ma ridurrà l'efficienza e aumenterà la temperatura di giunzione.

10.3 Cosa significa il colore della resina "trasparente"?

Significa che l'epossidica che incapsula il chip semiconduttore è trasparente, non diffusa o colorata. Ciò consente di vedere direttamente il vero colore del chip blu InGaN, risultando in un punto colore più saturo ma potenzialmente rendendo visibile il minuscolo chip stesso.

10.4 Perché le informazioni su magazzinaggio ed essiccazione sono così importanti?

I contenitori plastici SMD possono assorbire umidità dall'aria. Durante il processo di saldatura a rifusione ad alta temperatura, questa umidità intrappolata può trasformarsi rapidamente in vapore, causando delaminazione interna o crepe ("popcorning"), che distruggono il dispositivo. L'essiccazione prescritta rimuove questa umidità.

11. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Scenario: Progettazione di un pannello multi-indicatore per un dispositivo medico portatile.Il dispositivo richiede diversi LED di stato blu ("accensione\