Scheda Tecnica LED SMD 22-21/BHC-AN1P2/2C Blu - 2.2x2.1x1.1mm - 3.8V - 20mA - 40mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il 22-21/BHC-AN1P2/2C è un diodo a emissione luminosa (LED) a montaggio superficiale (SMD) che emette luce blu. È progettato per assemblaggi elettronici moderni e compatti che richiedono una funzionalità affidabile di indicazione o retroilluminazione. Il dispositivo utilizza un chip in materiale InGaN (Nitruro di Indio e Gallio) incapsulato in una resina trasparente, producendo luce con una lunghezza d'onda dominante tipica di 468 nm.

Il vantaggio principale di questo componente risiede nelle sue dimensioni ridottissime. Misurando solo 2.2mm x 2.1mm con un'altezza di circa 1.1mm, consente riduzioni significative delle dimensioni del circuito stampato (PCB) e una maggiore densità di componenti rispetto ai tradizionali LED con terminali. Questa miniaturizzazione contribuisce direttamente a fattori di forma finali più piccoli e a ridotti requisiti di stoccaggio dei componenti. Il dispositivo è anche leggero, rendendolo ideale per applicazioni portatili e miniaturizzate.

Il prodotto è conforme alle principali normative ambientali e di sicurezza, inclusa l'assenza di piombo (Pb-free), l'aderenza alla direttiva UE RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose), la conformità ai regolamenti UE REACH (Registrazione, Valutazione, Autorizzazione e Restrizione delle Sostanze Chimiche) e il rispetto degli standard alogeni-free (Bromo <900 ppm, Cloro <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). Viene fornito su nastro standard da 8mm su bobine da 7 pollici di diametro, garantendo la compatibilità con le attrezzature automatiche di pick-and-place. Il componente è adatto sia per i processi di saldatura a rifusione a infrarossi che a fase di vapore.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Il funzionamento in queste condizioni non è garantito e dovrebbe essere evitato nella progettazione del circuito.

• Tensione Inversa (V_R):5 V - La massima tensione che può essere applicata in direzione di polarizzazione inversa.
• Corrente Diretta (I_F):20 mA - La massima corrente continua in diretta DC consigliata per un funzionamento affidabile.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):100 mA - La massima corrente diretta impulsiva, ammissibile solo in condizioni specifiche (ciclo di lavoro 1/10 a frequenza di 1 kHz).
• Dissipazione di Potenza (P_d):40 mW - La massima potenza che il dispositivo può dissipare, calcolata come prodotto della tensione diretta e della corrente diretta, considerando i limiti termici.
• Scarica Elettrostatica (ESD) Modello Corpo Umano (HBM):150 V - La sensibilità del dispositivo alle scariche elettrostatiche. Procedure di manipolazione ESD corrette sono obbligatorie durante l'assemblaggio e la movimentazione.
• Temperatura di Esercizio (T_opr):-40°C a +85°C - L'intervallo di temperatura ambiente entro il quale il dispositivo è specificato per funzionare.
• Temperatura di Magazzinaggio (T_stg):-40°C a +90°C - L'intervallo di temperatura per lo stoccaggio del dispositivo quando non alimentato.
• Temperatura di Saldatura (T_sol):Sono specificati due profili: Saldatura a rifusione (picco a 260°C per un massimo di 10 secondi) e Saldatura manuale (350°C sulla punta del saldatore per un massimo di 3 secondi per terminale).

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi parametri sono misurati in condizioni di prova standard di temperatura ambiente (T_a) di 25°C e corrente diretta (I_F) di 20 mA, salvo diversa indicazione. Definiscono le prestazioni tipiche del dispositivo.

• Intensità Luminosa (I_v):Varia da un minimo di 28.5 mcd a un massimo di 72.0 mcd. Il valore tipico non è specificato in tabella, ma il sistema di binning fornisce intervalli categorizzati. L'angolo di visione (2θ_1/2) è tipicamente di 130 gradi, indicando un cono di visione ampio.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λ_p):Tipicamente 468 nanometri (nm). Questa è la lunghezza d'onda alla quale la distribuzione spettrale di potenza è al massimo.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):Varia da 464.5 nm a 476.5 nm. Questa è l'unica lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano che corrisponde al colore della luce emessa. È indicata una tolleranza di ±1 nm.
• Larghezza di Banda Spettrale di Radiazione (Δλ):Tipicamente 35 nm. Questa è la larghezza a metà altezza (FWHM) dello spettro di emissione, che descrive la purezza del colore.
• Tensione Diretta (V_F):Tipicamente 3.8 V, con un massimo di 4.5 V a I_F= 20 mA. Questa è la caduta di tensione ai capi del LED durante il funzionamento.
• Corrente Inversa (I_R):Massimo di 50 μA quando viene applicata una tensione inversa (V_R) di 5 V.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza di colore e luminosità nella produzione, i LED vengono suddivisi in bin. Questo dispositivo utilizza due parametri di binning indipendenti.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

L'emissione luminosa è categorizzata in quattro bin (N1, N2, P1, P2), ciascuno dei quali definisce un intervallo specifico di millicandela (mcd) misurato a I_F= 20 mA. I bin assicurano che i LED all'interno di un ordine specifico abbiano livelli di luminosità simili. La tolleranza per l'intensità luminosa è specificata come ±11%.

• Bin N1:28.5 - 36.0 mcd
• Bin N2:36.0 - 45.0 mcd
• Bin P1:45.0 - 57.0 mcd
• Bin P2:57.0 - 72.0 mcd

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

Il colore (lunghezza d'onda dominante) è categorizzato in quattro bin (A9, A10, A11, A12), ciascuno dei quali copre un intervallo specifico in nanometri. Questo garantisce l'uniformità del colore. La tolleranza per la lunghezza d'onda dominante è di ±1 nm.

• Bin A9:464.5 - 467.5 nm
• Bin A10:467.5 - 470.5 nm
• Bin A11:470.5 - 473.5 nm
• Bin A12:473.5 - 476.5 nm

Il numero di prodotto probabilmente incorpora codici (come \"AN1P2\") che specificano quali bin di intensità e lunghezza d'onda sono inclusi in una specifica bobina o ordine.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene curve grafiche specifiche non siano dettagliate nel testo fornito, le tipiche curve caratteristiche elettro-ottiche per un tale LED includerebbero:

• Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V):Questa curva non lineare mostra la relazione tra la corrente che attraversa il LED e la tensione ai suoi capi. Un piccolo aumento della tensione oltre la soglia di accensione porta a un grande aumento della corrente, evidenziando la necessità di un circuito limitatore di corrente.
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta:Questa curva mostra tipicamente che l'emissione luminosa aumenta con la corrente ma può diventare sub-lineare a correnti più elevate a causa di effetti termici e di efficienza.
• Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente:L'emissione luminosa dei LED generalmente diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Comprendere questa derating è cruciale per applicazioni che operano ad alte temperature ambiente.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico dell'intensità relativa rispetto alla lunghezza d'onda, che mostra il picco a ~468 nm e la larghezza di banda FWHM di ~35 nm.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il dispositivo ha un'impronta rettangolare. Le dimensioni chiave (in millimetri, con una tolleranza tipica di ±0.1mm salvo diversa indicazione) includono una lunghezza del corpo di 2.2 mm, una larghezza del corpo di 2.1 mm e un'altezza di circa 1.1 mm. La scheda tecnica include un disegno dimensionale dettagliato che mostra il layout dei pad, le dimensioni dei terminali e il land pattern PCB consigliato per garantire una corretta saldatura e stabilità meccanica.

5.2 Identificazione della Polarità

Il catodo è tipicamente contrassegnato, spesso da una tacca, un punto o una marcatura verde sul package stesso o sul nastro portante. La polarità corretta deve essere osservata durante il posizionamento per garantire il funzionamento del dispositivo.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Limitazione della Corrente

Critico:Un resistore limitatore di corrente esterno o un circuito driver a corrente costantedeveessere utilizzato in serie con il LED. La tensione diretta ha un coefficiente di temperatura negativo e una piccola variazione. Senza limitazione di corrente, un leggero aumento della tensione di alimentazione può causare un grande, potenzialmente distruttivo, aumento della corrente diretta.

6.2 Stoccaggio e Sensibilità all'Umidità

I componenti sono confezionati in una busta barriera resistente all'umidità con essiccante per prevenire l'assorbimento di umidità, che può causare \"popcorning\" (crepe del package) durante la saldatura a rifusione.

• Non aprire la busta fino al momento dell'uso.
• Dopo l'apertura, conservare i LED non utilizzati a ≤30°C e ≤60% di Umidità Relativa.
• La \"vita a terra\" dopo l'apertura della busta è di 168 ore (7 giorni).
• Se la vita a terra viene superata o l'indicatore dell'essiccante mostra saturazione, è necessaria una cottura a 60 ±5°C per 24 ore prima della saldatura.

6.3 Profilo di Saldatura a Rifusione

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

• Preriscaldamento:Rampa dall'ambiente a 150-200°C in 60-120 secondi.
• Soak/Preflow:Mantenere sopra i 217°C per 60-150 secondi.
• Rifusione:La temperatura di picco non deve superare i 260°C e il tempo sopra i 255°C non deve superare i 30 secondi. Il tempo al picco effettivo (260°C) deve essere al massimo di 10 secondi.
• Raffreddamento:Velocità massima di raffreddamento di 6°C/secondo.

Restrizioni Importanti:La saldatura a rifusione non deve essere eseguita più di due volte sullo stesso dispositivo. Evitare stress meccanici sul LED durante il riscaldamento e non deformare il PCB dopo la saldatura.

6.4 Saldatura Manuale e Rilavorazione

Se la saldatura manuale è inevitabile, utilizzare un saldatore con temperatura della punta <350°C, applicare calore a ciascun terminale per ≤3 secondi e utilizzare un saldatore con potenza nominale ≤25W. Consentire un intervallo di raffreddamento >2 secondi tra i terminali. La rilavorazione è fortemente sconsigliata. Se assolutamente necessaria, utilizzare un saldatore a doppia testa per riscaldare simultaneamente entrambi i terminali per la rimozione e verificare successivamente la funzionalità del dispositivo, poiché è probabile un danno.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche di Imballaggio

Il dispositivo è fornito su nastro portante goffrato con larghezza di 8mm, avvolto su una bobina standard da 7 pollici (178mm) di diametro. Ogni bobina contiene 2000 pezzi. Le dimensioni della bobina, del nastro e del nastro di copertura sono fornite nella scheda tecnica con tolleranze tipicamente di ±0.1mm.

7.2 Spiegazione dell'Etichetta

L'etichetta dell'imballaggio contiene diversi codici:

• CPN:Numero di Prodotto del Cliente (opzionale).
• P/N:Numero di Prodotto del Produttore (es., 22-21/BHC-AN1P2/2C).
• QTY:Quantità di Imballaggio (es., 2000).
• CAT:Classe di Intensità Luminosa (Codice bin per la luminosità).
• HUE:Coordinate Cromatiche & Classe di Lunghezza d'Onda Dominante (Codice bin per il colore).
• REF:Classe di Tensione Diretta.
• LOT No:Numero di Lotto di Produzione per la tracciabilità.

8. Suggerimenti per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Retroilluminazione:Illuminazione per cruscotti di pannelli strumenti, interruttori a membrana e pannelli di controllo.
• Apparecchiature di Telecomunicazione:Indicatori di stato e retroilluminazione tastiera in telefoni, fax e dispositivi di rete.
• Retroilluminazione LCD:Illuminazione laterale o retroilluminazione diretta per piccoli display LCD monocromatici o a colori.
• Indicazione Generale:Indicatori di accensione, luci di stato e illuminazione decorativa nell'elettronica di consumo.

8.2 Considerazioni di Progettazione

• Gestione Termica:Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa, garantire un'adeguata area di rame sul PCB o via termiche sotto il pad del LED può aiutare a mantenere una temperatura di giunzione più bassa, preservando l'emissione luminosa e la longevità.
• Alimentazione di Corrente:Progettare sempre per un'alimentazione a corrente costante o utilizzare un resistore in serie calcolato in base alla massima tensione diretta (V_F) per garantire che la corrente non superi mai il valore massimo assoluto nelle condizioni peggiori (es., dispositivo con bassa V_F, alta tensione di alimentazione).
• Protezione ESD:Implementare protezione ESD sulle linee di ingresso se il LED è accessibile all'utente e seguire procedure di manipolazione sicure ESD durante l'assemblaggio.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

La principale differenziazione del package 22-21 rispetto ai LED SMD più grandi (es., 3528, 5050) o ai tradizionali LED a foro passante è la sua dimensione ultra-miniaturizzata, che consente la progettazione in applicazioni con spazio limitato. Rispetto ad altri LED blu, la sua specifica combinazione di lunghezza d'onda tipica (~468 nm), ampio angolo di visione (130°) e struttura di binning definita offre un colore e una luminosità prevedibili per un aspetto del prodotto coerente. La sua conformità agli standard alogeni-free e RoHS lo rende adatto per progetti attenti all'ambiente richiesti nei mercati globali.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Perché è obbligatorio un resistore limitatore di corrente?

R: La caratteristica I-V del LED è esponenziale. Una piccola variazione della tensione diretta causa una grande variazione della corrente. Senza un resistore, variazioni nella tensione di alimentazione o nella V_Fdel LED stesso potrebbero portare la corrente oltre il massimo di 20mA, causando un rapido surriscaldamento e guasto.

D: Posso alimentare questo LED con un'alimentazione da 3.3V?

R: Possibilmente, ma con cautela. La V_Ftipica è 3.8V, che è superiore a 3.3V. A 3.3V, il LED potrebbe non accendersi o essere molto debole. È necessaria una tensione di alimentazione superiore alla massima V_F(4.5V) più la caduta di tensione sul resistore limitatore di corrente. Tipicamente si utilizza un convertitore boost o un'alimentazione a tensione più alta (es., 5V).

D: Cosa significa l'angolo di visione di 130 gradi?

R: Significa l'angolo al quale l'intensità luminosa è la metà di quella misurata direttamente sull'asse (0 gradi). Un angolo di 130 gradi è considerato \"ampia visione\", il che significa che la luce è diffusa e visibile da un ampio angolo laterale, adatto per luci di segnalazione che devono essere viste da diverse posizioni.

D: Come interpreto i codici bin (es., AN1P2) nel mio ordine?

R: I codici bin specificano gli intervalli garantiti per l'intensità luminosa e la lunghezza d'onda dominante per tutti i LED in quel lotto. \"AN1\" probabilmente si riferisce a un bin specifico di lunghezza d'onda dominante (es., A11), e \"P2\" si riferisce al bin di intensità luminosa (57.0-72.0 mcd). Questo garantisce coerenza visiva tra tutte le unità nella tua produzione.

11. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Scenario: Progettazione di un interruttore a pulsante retroilluminato.L'interruttore ha una piccola icona traslucida. Il progettista seleziona questo LED blu 22-21 per le sue dimensioni compatte. Sul PCB è disponibile una linea di alimentazione da 5V. Per limitare la corrente a 15 mA (un valore sicuro al di sotto del massimo di 20mA per una vita più lunga), viene calcolato un resistore in serie: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Utilizzando la massima V_Fdi 4.5V si garantisce corrente sufficiente anche per un LED con \"alta V_F\": R = (5V - 4.5V) / 0.015A ≈ 33.3 Ohm. Viene scelto un resistore standard da 33 Ohm. Il land pattern PCB è progettato esattamente secondo l'impronta consigliata dalla scheda tecnica. Durante l'assemblaggio, i dispositivi sensibili all'umidità vengono utilizzati entro i 7 giorni di vita a terra dopo l'apertura della busta, e la scheda subisce un singolo passaggio di rifusione utilizzando il profilo di temperatura specificato.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

Questo LED funziona secondo il principio dell'elettroluminescenza in una giunzione p-n di semiconduttore. La regione attiva è composta da InGaN. Quando viene applicata una tensione diretta che supera la soglia di accensione del diodo, gli elettroni dalla regione di tipo n e le lacune dalla regione di tipo p vengono iniettati nella regione attiva. Quando questi portatori di carica si ricombinano, rilasciano energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica composizione della lega InGaN determina l'energia del bandgap, che a sua volta determina la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa—in questo caso, blu. La resina epossidica trasparente incapsula il chip semiconduttore, agisce come una lente per modellare l'emissione luminosa (creando l'angolo di visione di 130°) e fornisce stabilità meccanica.

13. Tendenze Tecnologiche

Lo sviluppo di LED blu efficienti basati su InGaN è stato un risultato fondamentale nell'illuminazione a stato solido, consentendo la creazione di LED bianchi (tramite conversione di fosfori) e display a colori completi. La tendenza per componenti come il 22-21 continua verso un'ulteriore miniaturizzazione, una maggiore efficienza (maggiore intensità luminosa per mA) e tolleranze di binning più strette per una superiore uniformità di colore e luminosità. L'integrazione con circuiti di controllo integrati (come driver IC integrati nei package LED) è anche una tendenza in crescita, sebbene per semplici LED indicatori, l'approccio discreto e conveniente rappresentato da questo componente rimanga altamente rilevante per una vasta gamma di applicazioni.