Scheda Tecnica LED SMD 27-21 Blu - Dimensioni 2.7x2.1x1.2mm - Tensione 3.3V - Potenza 0.095W - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LED SMD 27-21 è un dispositivo compatto a montaggio superficiale, progettato per applicazioni elettroniche moderne che richiedono funzionalità affidabili di indicazione o retroilluminazione. Il suo vantaggio principale risiede nell'ingombro significativamente ridotto rispetto ai LED tradizionali con piedini, consentendo una maggiore densità di componenti sui circuiti stampati (PCB), riducendo i requisiti di stoccaggio e contribuendo infine alla miniaturizzazione delle apparecchiature finali. La costruzione leggera ne migliora ulteriormente l'idoneità per applicazioni con vincoli di spazio e portatili.

Questo LED blu monocromatico è realizzato utilizzando un chip semiconduttore InGaN (Indio Gallio Nitruro), incapsulato in una resina trasparente. È un prodotto senza piombo conforme alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose), ai regolamenti UE REACH e agli standard senza alogeni, garantendo sicurezza ambientale e ampia accettazione sul mercato.

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.

• Tensione Inversa (V_R):5V. Superare questa tensione in polarizzazione inversa può causare la rottura della giunzione.
• Corrente Diretta Continua (I_F):25 mA. La massima corrente continua per un funzionamento affidabile.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):100 mA. Questo è consentito solo in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10 a 1 kHz) per gestire sovratensioni transitorie.
• Dissipazione di Potenza (P_d):95 mW. La massima potenza che il package può dissipare a una temperatura ambiente (T_a) di 25°C. È necessario un derating a temperature più elevate.
• Scarica Elettrostatica (ESD):150V (Modello Corpo Umano). Sono obbligatorie procedure di manipolazione ESD corrette durante l'assemblaggio e la movimentazione.
• Temperatura di Funzionamento (T_opr):-40°C a +85°C. L'intervallo di temperatura ambiente per il normale funzionamento del dispositivo.
• Temperatura di Conservazione (T_stg):-40°C a +90°C.
• Temperatura di Saldatura:Il dispositivo 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 misurati a T_a=25°C e I_F=20mA, rappresentando le condizioni operative tipiche.

• Intensità Luminosa (I_v):Varia da 28.5 mcd (min) a 72.0 mcd (max), con una tolleranza tipica di ±11%. Questo definisce la luminosità percepita del LED.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):130 gradi (tipico). Questo ampio angolo garantisce una buona visibilità da posizioni fuori asse.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λ_p):468 nm (tipico). La lunghezza d'onda alla quale l'emissione spettrale è più forte.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):Varia da 464.50 nm a 476.50 nm. Questo definisce il colore percepito della luce, con una tolleranza stretta di ±1 nm.
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ):25 nm (tipico). La larghezza dello spettro emesso a metà dell'intensità massima (FWHM).
• Tensione Diretta (V_F):Varia da 2.70V (min) a 3.70V (max), con un valore tipico di 3.30V a 20mA. Questo è fondamentale per progettare il circuito limitatore di corrente.
• Corrente Inversa (I_R):Massimo di 50 µA a V_R=5V. Questo parametro è solo per scopi di test; il dispositivo non deve essere operato in polarizzazione inversa.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza di colore e luminosità nella produzione, i LED vengono suddivisi in bin in base a parametri chiave.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

I LED sono categorizzati in quattro bin (N1, N2, P1, P2) in base alla loro intensità luminosa misurata a I_F=20mA. Ciò consente ai progettisti di selezionare il grado di luminosità appropriato per la loro applicazione, garantendo un aspetto uniforme in array multi-LED.

• 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

I LED sono anche suddivisi in bin per lunghezza d'onda dominante in quattro codici (A9, A10, A11, A12). Questo controllo stretto (≈3 nm per bin) è cruciale per applicazioni che richiedono un abbinamento cromatico preciso.

• 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

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene grafici specifici siano referenziati nella scheda tecnica, le loro implicazioni sono critiche per la progettazione.

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

La caratteristica I-V è esponenziale. Un piccolo aumento della tensione diretta oltre il tipico 3.3V può portare a un grande, potenzialmente distruttivo, aumento della corrente diretta. Ciò sottolinea l'assoluta necessità di utilizzare un resistore limitatore di corrente esterno o un driver a corrente costante in serie con il LED.

4.2 Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta

L'intensità luminosa è approssimativamente proporzionale alla corrente diretta entro i limiti nominali. Operare al di sotto di 20mA ridurrà l'output, mentre superare i 25mA rischia un degrado accelerato e una riduzione della durata di vita, anche se momentaneamente entro il rating di corrente di picco.

4.3 Dipendenza dalla Temperatura

Le prestazioni del LED sono sensibili alla temperatura. All'aumentare della temperatura di giunzione, la tensione diretta tipicamente diminuisce leggermente, mentre l'intensità luminosa può diminuire significativamente. Un'adeguata gestione termica sul PCB è importante per mantenere una luminosità costante, specialmente in applicazioni ad alta densità o chiuse.

5. Informazioni Meccaniche e di Imballaggio

5.1 Dimensioni del Package

Il package 27-21 ha dimensioni nominali di 2.7mm (lunghezza) x 2.1mm (larghezza) x 1.2mm (altezza), con una tolleranza standard di ±0.1mm salvo diversa specifica. Il disegno dimensionale dettagliato fornisce misure critiche per la progettazione del land pattern del PCB, inclusa dimensione dei pad, spaziatura e orientamento del componente.

5.2 Identificazione della Polarità

Il catodo è tipicamente indicato da un marcatore visivo sul package del LED, come una tacca, un punto verde o un angolo smussato. La polarità corretta deve essere osservata durante il posizionamento per garantire il corretto funzionamento.

5.3 Imballaggio in Nastro e Bobina

Il dispositivo è fornito in nastro portante da 8mm su bobine da 7 pollici di diametro, compatibile con le attrezzature standard di pick-and-place automatizzate. Ogni bobina contiene 3000 pezzi. L'imballaggio include materiali resistenti all'umidità: una busta stagnola anti-umidità con un essiccante e una cartina indicatrice di umidità per proteggere i LED dall'umidità ambientale durante lo stoccaggio e il trasporto.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione

È specificato un profilo di rifusione senza piombo (Pb-free). I parametri chiave includono: una fase di pre-riscaldamento tra 150-200°C per 60-120 secondi; tempo sopra il liquido (217°C) di 60-150 secondi; una temperatura di picco non superiore a 260°C per un massimo di 10 secondi; e velocità controllate di riscaldamento e raffreddamento per minimizzare lo shock termico. La rifusione non dovrebbe essere eseguita più di due volte.

6.2 Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale, è richiesta estrema cura. Utilizzare un saldatore con temperatura della punta inferiore a 350°C, applicare calore a ciascun terminale per non più di 3 secondi e consentire un intervallo di raffreddamento di almeno 2 secondi tra i terminali. La potenza del saldatore dovrebbe essere di 25W o meno per prevenire surriscaldamenti localizzati.

6.3 Sensibilità all'Umidità e Conservazione

I LED sono sensibili all'umidità. La busta stagnola sigillata non deve essere aperta fino a immediatamente prima dell'uso. Dopo l'apertura, i LED non utilizzati devono essere conservati in un ambiente a 30°C o meno e umidità relativa del 60% o meno. La "vita a banco" dopo l'apertura della busta è di 168 ore (7 giorni). Se questo tempo viene superato o l'essiccante indica saturazione, è necessario un trattamento di baking a 60°C ±5°C per 24 ore prima dell'uso.

7. Suggerimenti Applicativi

7.1 Scenari Applicativi Tipici

• Retroilluminazione:Ideale per indicatori di cruscotto, illuminazione di interruttori e retroilluminazione di simboli grazie alle dimensioni compatte e all'output blu uniforme.
• Apparecchiature di Telecomunicazione:Funge da indicatore di stato o retroilluminazione per tastiere in dispositivi come telefoni e fax.
• Retroilluminazione Piatta per LCD:Può essere utilizzato in array per display LCD piccoli e a basso consumo.
• Uso Generale come Indicatore:Adatto per indicazione stato alimentazione, modalità e altre funzioni di segnalazione in elettronica di consumo e industriale.

7.2 Considerazioni di Progettazione

• Limitazione di Corrente:Utilizzare sempre un resistore in serie calcolato in base alla tensione di alimentazione (V_CC), alla tensione diretta del LED (V_F) e alla corrente diretta desiderata (I_F). Formula: R = (V_CC- V_F) / I_F. Utilizzare il V_Fmassimo dalla scheda tecnica per un progetto conservativo.
• Gestione Termica:Assicurarsi che il PCB abbia un'adeguata area di rame collegata ai pad del LED per fungere da dissipatore di calore, specialmente quando si opera alla corrente nominale massima o vicino ad essa.
• Protezione ESD:Implementare misure di protezione ESD sulle linee di ingresso sensibili se il LED è accessibile all'utente.

8. Confronto Tecnico e Differenziazione

Il LED SMD 27-21 offre diversi vantaggi chiave nella sua categoria. Il suo ingombro di 2.7x2.1mm è più piccolo di molti LED tradizionali forati da 3mm o 5mm, risparmiando spazio significativo sulla scheda. L'ampio angolo di visione di 130° fornisce una migliore visibilità fuori asse rispetto ai LED con angolo più stretto. L'uso della tecnologia InGaN produce un colore blu brillante e saturo con alta efficienza. Inoltre, la sua conformità agli standard RoHS, REACH e senza alogeni lo rende una scelta a prova di futuro per i mercati globali con normative ambientali stringenti. Il dettagliato sistema di binning fornisce ai progettisti la prevedibilità necessaria per la produzione di grandi volumi che richiede coerenza visiva.

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

9.1 Perché è obbligatorio un resistore limitatore di corrente?

La caratteristica I-V del LED è non lineare. Senza un resistore, un piccolo aumento della tensione di alimentazione causa un grande, incontrollato picco di corrente, superando rapidamente il Valore Massimo Assoluto di 25mA e portando a un guasto immediato. Il resistore imposta un punto di lavoro stabile.

9.2 Posso pilotare questo LED con un'alimentazione a 5V?

Sì, ma devi usare un resistore in serie. Ad esempio, con un'alimentazione a 5V (V_CC=5V), un V_Ftipico di 3.3V e un I_Fobiettivo di 20mA, il valore del resistore sarebbe R = (5V - 3.3V) / 0.020A = 85 Ohm. Un resistore standard da 82 o 100 Ohm sarebbe appropriato, con potenza nominale P = I²R = (0.02)²* 85 = 0.034W, quindi un resistore da 1/8W o 1/10W è sufficiente.

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

La Lunghezza d'Onda di Picco (λ_p) è la lunghezza d'onda fisica dove l'output spettrale è più alto. La Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d) è un valore calcolato che corrisponde al colore percepito dall'occhio umano, tenendo conto dell'intero spettro di emissione e della sensibilità dell'occhio. Per LED monocromatici come questo blu, sono spesso vicine, ma λ_dè più rilevante per la specifica del colore.

9.4 Perché esiste una rigorosa "vita a banco" dopo l'apertura della busta?

I LED SMD possono assorbire umidità dall'atmosfera attraverso il loro imballaggio plastico. Durante il processo di saldatura a rifusione ad alta temperatura, questa umidità intrappolata può espandersi rapidamente, causando delaminazione interna o "popcorning", che incrina il package e distrugge il dispositivo. La vita a banco e le procedure di baking gestiscono questo contenuto di umidità.

10. Principi di Funzionamento

Questo LED è un dispositivo fotonico a semiconduttore. Quando viene applicata una tensione diretta che supera il suo potenziale di giunzione (circa 3.3V), elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva del chip InGaN. 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 detta direttamente la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa – in questo caso, blu intorno a 468 nm. L'incapsulamento in resina trasparente protegge il chip e funge da lente, modellando la luce emessa nell'angolo di visione specificato di 130 gradi.

11. Tendenze e Contesto del Settore

Il package 27-21 rappresenta un fattore di forma maturo e ampiamente adottato nel mercato dei LED SMD, bilanciando dimensioni, prestazioni e producibilità. Il settore continua a spingere verso package ancora più piccoli (es. 2016, 1608) per l'ultra-miniaturizzazione e package ad alta potenza per l'illuminazione. Le tendenze chiave che influenzano componenti come questo includono: maggiore domanda di alta precisione cromatica e binning consistente per applicazioni di visualizzazione; l'integrazione di IC a bordo per LED intelligenti; e un'attenzione incessante al miglioramento dell'efficienza luminosa (lumen per watt) e dell'affidabilità. Inoltre, la conformità ambientale (RoHS, senza alogeni) è passata da un elemento di differenziazione a un requisito di base per la maggior parte dei componenti elettronici nelle catene di approvvigionamento globali.