Scheda Tecnica LED SMD 19-118/BHC-ZL1M2QY/3T - Blu 468nm - 2.7-3.2V - 25mA - 95mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento fornisce le specifiche tecniche complete per un LED a montaggio superficiale (SMD) identificato come 19-118/BHC-ZL1M2QY/3T. Si tratta di un LED monocromatico blu progettato per assemblaggi elettronici ad alta densità.

1.1 Vantaggi Principali e Posizionamento

Il vantaggio principale di questo componente è il suo package SMD compatto, che consente riduzioni significative delle dimensioni del circuito stampato e dell'ingombro dell'apparecchiatura rispetto ai LED tradizionali a telaio. Questa miniaturizzazione supporta una maggiore densità di impacchettamento sui PCB e riduce i requisiti di spazio di stoccaggio. La natura leggera del package lo rende particolarmente adatto per applicazioni miniaturizzate e con vincoli di spazio. Il prodotto è conforme ai processi di produzione senza piombo e progettato per rimanere entro gli standard di conformità RoHS.

1.2 Applicazioni Target

Questo LED è versatile e trova impiego in diverse aree applicative chiave:

• Retroilluminazione:Ideale per indicatori su cruscotti e illuminazione di interruttori.
• Telecomunicazioni:Funge da indicatore di stato e retroilluminazione per dispositivi come telefoni e fax.
• Tecnologia dei Display:Utilizzato per la retroilluminazione piatta di LCD, interruttori e simboli.
• Uso Generico:Adatto per un'ampia gamma di compiti di indicazione e illuminazione nell'elettronica di consumo e industriale.

2. Approfondimento Parametri Tecnici

Questa sezione fornisce un'analisi dettagliata e oggettiva dei principali parametri di prestazione del LED in condizioni di test standard (Ta=25°C).

2.1 Selezione del Dispositivo e Composizione Materiale

Il chip LED è realizzato utilizzando materiale semiconduttore Nitruro di Indio e Gallio (InGaN), responsabile dell'emissione di luce blu. La resina di incapsulamento è trasparente come l'acqua, ottimizzando l'uscita luminosa e la purezza del colore.

2.2 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):5 V - Superare questa tensione in polarizzazione inversa può danneggiare la giunzione del LED.
• Corrente Diretta Continua (I_F):25 mA - La massima corrente continua per un funzionamento affidabile.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):100 mA (Duty 1/10 @1KHz) - Adatta per funzionamento impulsato ma non per uso continuo.
• Dissipazione di Potenza (P_d):95 mW - La massima potenza che il package può dissipare sotto forma di calore.
• Scarica Elettrostatica (ESD) Modello Corpo Umano (HBM):2000 V - Indica un livello moderato di sensibilità ESD; sono necessarie procedure di manipolazione appropriate.
• Temperatura di Esercizio (T_opr):-40°C a +85°C - L'intervallo di temperatura ambiente per il normale funzionamento.
• Temperatura di Conservazione (T_stg):-40°C a +90°C.
• Temperatura di Saldatura:Il dispositivo può resistere alla saldatura a rifusione a 260°C per 10 secondi o alla saldatura manuale a 350°C per 3 secondi.

2.3 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi parametri definiscono l'emissione luminosa e il comportamento elettrico con una corrente di test standard di 5mA.

• Intensità Luminosa (I_v):Varia da un minimo di 11,5 mcd a un massimo di 28,5 mcd. Il valore tipico non è specificato, indicando che le prestazioni sono gestite attraverso un sistema di binning.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):120 gradi (tipico). Questo ampio angolo di visione lo rende adatto per applicazioni che richiedono un'illuminazione ampia o visibilità da più angolazioni.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λ_p):468 nm (tipico). Questa è la lunghezza d'onda alla quale la distribuzione spettrale di potenza è massima.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):Varia da 465 nm a 475 nm. Questa è la singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano, strettamente correlata al punto colore.
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ):35 nm (tipico). Definisce l'ampiezza dello spettro emesso attorno alla lunghezza d'onda di picco.
• Tensione Diretta (V_F):Varia da 2,7 V a 3,2 V a 5mA. I progettisti devono tenere conto di questo intervallo di tensione quando selezionano le resistenze limitatrici di corrente.

Nota sulle Tolleranze:La scheda tecnica specifica le tolleranze di produzione: Intensità Luminosa (±11%), Lunghezza d'Onda Dominante (±1nm) e Tensione Diretta (±0,05V). Queste sono fondamentali per comprendere la variazione tra le singole unità.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire coerenza nelle applicazioni, i LED vengono selezionati (binnati) in base a parametri chiave. Questo dispositivo utilizza un sistema di binning tridimensionale.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

I LED sono suddivisi in quattro bin (L1, L2, M1, M2) in base alla loro intensità luminosa misurata a I_F=5mA. Ciò consente ai progettisti di selezionare il grado di luminosità richiesto per la loro applicazione, garantendo un aspetto uniforme nei progetti con più LED.

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

Il colore (tonalità) è controllato suddividendo in due bin di lunghezza d'onda: X (465-470 nm) e Y (470-475 nm). Ciò minimizza la variazione di colore all'interno di un assemblaggio.

3.3 Binning della Tensione Diretta

I LED sono suddivisi in cinque gruppi (da 29 a 33) in base alla loro caduta di tensione diretta a I_F=5mA. Conoscere il bin V_Fpuò aiutare a progettare circuiti di pilotaggio della corrente più consistenti, specialmente quando i LED sono collegati in parallelo.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica include diverse curve caratteristiche che illustrano il comportamento del dispositivo in condizioni variabili. Queste sono essenziali per una progettazione del circuito robusta.

• Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta:Mostra come l'emissione luminosa aumenti con la corrente. È non lineare e operare al di sopra della corrente consigliata porta a rendimenti decrescenti e aumento del calore.
• Tensione Diretta vs. Corrente Diretta:Dimostra la caratteristica IV del diodo. La tensione aumenta in modo logaritmico con la corrente.
• Curva di Derating della Corrente Diretta:Indica come la massima corrente diretta continua ammissibile deve essere ridotta all'aumentare della temperatura ambiente oltre i 25°C per prevenire il surriscaldamento.
• Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Mostra che l'emissione luminosa tipicamente diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione, una considerazione chiave per la gestione termica.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico dell'intensità relativa rispetto alla lunghezza d'onda, centrato attorno a 468 nm con una larghezza di banda tipica di 35 nm.
• Diagramma di Radiazione:Un grafico polare che illustra la distribuzione spaziale dell'intensità luminosa, confermando l'angolo di visione di 120 gradi.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

La scheda tecnica fornisce un disegno dimensionale dettagliato del package del LED. Le dimensioni critiche includono la lunghezza, larghezza e altezza complessive, nonché il posizionamento e le dimensioni dei terminali saldabili. Tutte le tolleranze non specificate sono ±0,1mm.

5.2 Progetto Consigliato dei Piazzole di Saldatura

Viene fornito un layout suggerito per le piazzole di saldatura per la progettazione del PCB. La scheda tecnica dichiara esplicitamente che questo è solo a titolo di riferimento e dovrebbe essere modificato in base ai singoli processi di produzione e ai requisiti termici. Un corretto progetto delle piazzole è cruciale per una saldatura affidabile e la resistenza meccanica.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

Il rispetto di queste linee guida è fondamentale per mantenere l'affidabilità e le prestazioni del dispositivo.

6.1 Compatibilità con Processi di Saldatura

Il LED è compatibile con i processi di saldatura a rifusione a infrarossi e a fase di vapore. Viene fornito un profilo di temperatura dettagliato per la saldatura a rifusione senza piombo, specificando pre-riscaldamento, tempo sopra il liquido (217°C), temperatura di picco (260°C max per 10 sec max) e velocità di raffreddamento. La saldatura a rifusione non dovrebbe essere eseguita più di due volte.

6.2 Precauzioni per Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale, la temperatura della punta del saldatore deve essere inferiore a 350°C, applicata per non più di 3 secondi per terminale. Si consiglia un saldatore a bassa potenza (<25W), con un intervallo di più di 2 secondi tra la saldatura di ciascun terminale per prevenire shock termici.

6.3 Conservazione e Sensibilità all'Umidità

I LED sono imballati in sacchetti resistenti all'umidità con essiccante.

• Prima dell'apertura:Conservare a ≤30°C e ≤90% UR.
• Dopo l'apertura:La "vita a banco" è di 1 anno a ≤30°C e ≤60% UR. Le parti non utilizzate dovrebbero essere risigillate.
• Essiccazione:Se l'indicatore dell'essiccante cambia o viene superato il tempo di conservazione, essiccare a 60±5°C per 24 ore prima dell'uso in un processo di rifusione.

6.4 Note Applicative Critiche

• Limitazione della Corrente:Una resistenza limitatrice di corrente esterna èobbligatoria. La caratteristica IV esponenziale del LED significa che una piccola variazione di tensione causa una grande variazione di corrente, che può portare a un guasto immediato (bruciatura).
• Evitare Sollecitazioni:Non applicare sollecitazioni meccaniche al LED durante il riscaldamento (saldatura) o deformando il PCB successivamente.
• Riparazione:Si sconsiglia la riparazione dopo la saldatura. Se inevitabile, deve essere utilizzato un saldatore a doppia testa per riscaldare simultaneamente entrambi i terminali e prevenire dannosi stress termici. L'impatto sulle caratteristiche del LED deve essere valutato preventivamente.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

Il dispositivo è fornito su nastro da 8mm su bobine da 7 pollici di diametro, compatibile con le attrezzature standard di pick-and-place automatico. Ogni bobina contiene 3000 pezzi. Vengono forniti disegni dimensionali dettagliati per il nastro portante e la bobina.

7.2 Spiegazione dell'Etichetta

L'etichetta della bobina contiene diversi codici:

• P/N:Numero di Prodotto.
• CAT:Classe di Intensità Luminosa (codice bin).
• HUE:Coordinate di Cromaticità & Classe di Lunghezza d'Onda Dominante (codice bin).
• REF:Classe di Tensione Diretta (codice bin).
• LOT No:Numero di lotto per tracciabilità.

8. Considerazioni per la Progettazione Applicativa

8.1 Progettazione del Circuito

Utilizzare sempre una resistenza in serie per impostare la corrente diretta. Calcolare il valore della resistenza utilizzando la massima tensione diretta dalla scheda tecnica (3,2V) e la tensione di alimentazione target per garantire che la corrente non superi mai i 25mA nelle condizioni peggiori. Considerare il binning della tensione diretta se si progettano array paralleli per garantire la condivisione della corrente.

8.2 Gestione Termica

Sebbene il package sia piccolo, la dissipazione di potenza (fino a 95mW) genera calore. Utilizzare la curva di derating per limitare la corrente ad alte temperature ambiente. Assicurarsi di utilizzare un'adeguata area di rame sul PCB o via termiche se si opera ad alte correnti o in ambienti caldi per mantenere la temperatura di giunzione entro i limiti e preservare l'emissione luminosa e la durata.

8.3 Integrazione Ottica

L'angolo di visione di 120 gradi fornisce un'emissione ampia. Per applicazioni che richiedono luce focalizzata, saranno necessarie lenti o riflettori esterni. La resina trasparente come l'acqua è adatta per l'uso con ottiche secondarie.

9. Confronto Tecnico e Posizionamento

Rispetto ai LED a foro passante, questo tipo SMD offre i chiari vantaggi della miniaturizzazione, dell'idoneità per l'assemblaggio automatizzato e delle migliori prestazioni ad alta frequenza grazie alla minore induttanza parassita. All'interno del segmento dei LED SMD blu, i suoi fattori di differenziazione chiave sono la specifica combinazione di lunghezza d'onda 468nm, ampio angolo di visione di 120 gradi e il dettagliato sistema di binning a tre parametri che consente un'elevata coerenza in applicazioni impegnative. La classificazione ESD di 2000V è standard; i progetti in ambienti con rischio ESD più elevato possono richiedere protezione esterna aggiuntiva.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Perché una resistenza limitatrice di corrente è assolutamente necessaria?

R: La tensione diretta del LED ha un coefficiente di temperatura negativo e una tolleranza di produzione. Senza una resistenza, un piccolo aumento della tensione di alimentazione o una diminuzione di V_Fdovuta al riscaldamento può far salire la corrente in modo incontrollabile, portando a una rapida fuga termica e alla distruzione.

D: Posso pilotare questo LED con un'alimentazione da 3,3V senza resistenza?

R: No. Anche se 3,3V è nell'intervallo V_F(2,7-3,2V), la mancanza di un limite di corrente rende il circuito estremamente sensibile alle variazioni. La corrente potrebbe facilmente superare il massimo di 25mA, danneggiando il LED.

D: Cosa significano i codici bin (L1, M2, X, Y, 30, 31) per il mio progetto?

R> Ti consentono di specificare la luminosità, il colore e la coerenza elettrica di cui hai bisogno. Per un display a più LED, specificare bin stretti (es. tutti M1 per l'intensità, tutti X per la lunghezza d'onda) garantisce un aspetto uniforme. Conoscere il bin V_Faiuta a prevedere il consumo energetico.

D: Quante volte posso rifondere questo componente?

R> La scheda tecnica specifica un massimo di due cicli di saldatura a rifusione. Ogni ciclo sottopone il componente a stress termico e superare questo limite può compromettere i legami interni o l'incapsulante.

11. Caso di Studio: Progettazione e Utilizzo

Scenario: Progettazione di un pannello indicatore di stato con 20 LED blu uniformi.

1. Specifica:Selezionare i bin per coerenza. Scegliere tutti i LED dal bin di intensità M1 (18,0-22,5 mcd) e dal bin di lunghezza d'onda X (465-470 nm) per garantire luminosità e colore corrispondenti.
2. Progettazione del Circuito:Utilizzando un'alimentazione da 5V e una corrente target di 20mA (sotto il massimo di 25mA per margine). Utilizzando il V_Fmax di 3,2V, calcolare R = (5V - 3,2V) / 0,020A = 90 Ohm. Utilizzare il valore standard successivo (91 Ohm). Ricalcolare la corrente effettiva con V_Fmin: I = (5V - 2,7V) / 91 = ~25,3mA (ancora al limite, accettabile con il binning). Un approccio più sicuro è utilizzare 100 Ohm.
3. Layout del PCB:Posizionare le piazzole di saldatura consigliate. Includere un piccolo rilievo termico collegato a un piano di massa per aiutare a dissipare il calore, poiché la potenza totale per 20 LED potrebbe essere fino a ~1,3W.
4. Assemblaggio:Seguire il profilo di rifusione fornito. Mantenere le bobine sigillate in un armadio asciutto fino al momento dell'uso nella macchina pick-and-place.

12. Principio di Funzionamento

Questo è un dispositivo fotonico a semiconduttore. Quando una tensione diretta che supera la sua energia di bandgap viene applicata attraverso la giunzione p-n InGaN, elettroni e lacune si ricombinano. In questo sistema di materiali, l'energia rilasciata durante la ricombinazione viene emessa come fotoni (luce) con una lunghezza d'onda corrispondente all'energia di bandgap della lega InGaN, progettata per produrre luce blu centrata attorno a 468 nm. La resina epossidica trasparente come l'acqua protegge il chip, funge da lente per modellare l'emissione luminosa e migliora l'estrazione della luce dal semiconduttore.

13. Tendenze Tecnologiche

I LED blu InGaN rappresentano una tecnologia matura e fondamentale. Le tendenze nell'industria LED più ampia che influenzano componenti come questo includono:

• Aumento dell'Efficienza:Lo sviluppo continuo mira a migliorare l'efficienza quantica interna (più luce generata per elettrone) e l'efficienza di estrazione della luce (più luce che esce dal chip).
• Miniaturizzazione:La spinta verso dispositivi più piccoli (come questo LED SMD) continua, consentendo prodotti elettronici sempre più compatti.
• Migliore Coerenza del Colore:Processi avanzati di crescita epitassiale e binning portano a distribuzioni di lunghezza d'onda e intensità più strette, riducendo la necessità di binning selettivo in alcune applicazioni.
• Affidabilità Migliorata:I miglioramenti nei materiali di incapsulamento e nelle tecnologie di attacco del die mirano ad aumentare la durata operativa e la resistenza allo stress termico e ambientale.

Questo componente si colloca all'interno di queste tendenze, offrendo una soluzione affidabile e standardizzata per applicazioni di indicazione e retroilluminazione blu dove specifiche lunghezze d'onda e dimensioni del package sono requisiti chiave.