Scheda Tecnica LED SMD 19-213/S2C-AP1Q2B/3T - Arancione Brillante - 2.0x1.25x0.8mm - Tensione Diretta 1.75-2.35V - Potenza 60mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il 19-213/S2C-AP1Q2B/3T è un LED a montaggio superficiale (SMD) progettato per applicazioni ad alta densità e miniaturizzate. Utilizzando la tecnologia del chip AlGaInP, emette una luce arancione brillante con una lunghezza d'onda dominante tipica di 611 nm. Il suo ingombro compatto e la costruzione leggera lo rendono una scelta ideale per i progetti elettronici moderni dove spazio e peso sono vincoli critici.

1.1 Vantaggi Principali

I vantaggi primari di questo LED derivano dal suo package SMD. Consente progetti di circuiti stampati (PCB) significativamente più piccoli rispetto ai componenti tradizionali a telaio. Ciò porta a una maggiore densità di componenti, riduce i requisiti di stoccaggio sia per i componenti che per i prodotti assemblati finali e contribuisce infine alla miniaturizzazione delle apparecchiature per l'utente finale. Il componente è inoltre conforme a standard ambientali e di sicurezza chiave, inclusi RoHS, REACH e requisiti senza alogeni (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

1.2 Applicazioni Target

Questo LED è adatto a una varietà di funzioni di indicazione e retroilluminazione. Le aree di applicazione tipiche includono la retroilluminazione del cruscotto e degli interruttori nei controlli automobilistici o industriali. Nelle telecomunicazioni, può fungere da indicatore o retroilluminazione in dispositivi come telefoni e fax. È anche applicabile per la retroilluminazione piatta di LCD, interruttori e simboli, oltre all'uso come indicatore generico.

2. Approfondimento delle Specifiche Tecniche

Questa sezione fornisce un'analisi dettagliata e oggettiva dei parametri elettrici, ottici e termici chiave del LED come definiti nella scheda tecnica.

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. I valori chiave includono:

• Tensione Inversa (VR):5 V. Superare questa tensione in polarizzazione inversa può causare la rottura della giunzione.
• Corrente Diretta Continua (IF):25 mA.
• Corrente Diretta di Picco (IFP):60 mA, ammissibile solo in condizioni pulsate (duty cycle 1/10 @ 1 kHz).
• Dissipazione di Potenza (Pd):60 mW. Questa è la massima perdita di potenza ammissibile sotto forma di calore.
• Temperatura di Funzionamento & Conservazione:-40°C a +85°C (funzionamento), -40°C a +90°C (conservazione).
• Temperatura di Saldatura:Resiste alla saldatura a rifusione a 260°C per 10 secondi o alla saldatura manuale a 350°C per 3 secondi.
• Scarica Elettrostatica (ESD):Valutazione del modello del corpo umano (HBM) di 2000 V. Sono necessarie le precauzioni standard di manipolazione ESD.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Misurate in una condizione di test standard di Ta=25°C e IF=20 mA, questi parametri definiscono le prestazioni del LED.

• Intensità Luminosa (Iv):Varia da un minimo di 45,0 mcd a un massimo di 112,0 mcd. Il valore effettivo è determinato dal processo di binning.
• Angolo di Visione (2θ1/2):Un ampio angolo di 120 gradi, che fornisce un'illuminazione ampia e uniforme adatta per applicazioni di indicazione.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λp):Tipicamente 611 nm.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd):Specificata tra 600,5 nm e 612,5 nm, definisce il colore arancione percepito.
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ):Circa 17 nm, tipico per i LED AlGaInP.
• Tensione Diretta (VF):Tra 1,75 V e 2,35 V a 20 mA. Questo intervallo è critico per la progettazione del circuito di pilotaggio.
• Corrente Inversa (IR):Massimo di 10 μA a VR=5V. La scheda tecnica nota esplicitamente che il dispositivo non è progettato per il funzionamento inverso.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza di colore e luminosità nella produzione, i LED vengono suddivisi in bin. Il 19-213 utilizza tre parametri di binning indipendenti.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

I LED sono categorizzati in quattro bin (P1, P2, Q1, Q2) in base alla loro intensità luminosa misurata a IF=20mA. Ciò consente ai progettisti di selezionare un grado di luminosità adatto alla loro applicazione, dall'indicatore standard (P1: 45,0-57,0 mcd) alle esigenze di luminosità più elevate (Q2: 90,0-112,0 mcd).

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

La tonalità del colore arancione è controllata attraverso i bin di lunghezza d'onda dominante da D8 a D11. Ogni bin copre un intervallo di 3 nm, da 600,5-603,5 nm (D8) a 609,5-612,5 nm (D11). Ciò garantisce un aspetto del colore strettamente controllato in un lotto di produzione.

3.3 Binning della Tensione Diretta

La tensione diretta è suddivisa in tre categorie (0, 1, 2). Questo aiuta nella progettazione di circuiti di limitazione della corrente efficienti, poiché conoscere l'intervallo VF (es. Bin 0: 1,75-1,95V, Bin 2: 2,15-2,35V) consente un calcolo più preciso della resistenza per ottenere la corrente di pilotaggio target.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fornisce diverse curve caratteristiche essenziali per comprendere il comportamento del LED in diverse condizioni operative.

4.1 Distribuzione Spettrale

La curva dello spettro mostra un singolo picco dominante centrato intorno a 611 nm, caratteristico del materiale AlGaInP. La larghezza di banda relativamente stretta conferma la purezza dell'output del colore arancione.

4.2 Diagramma di Radiazione

Il diagramma di radiazione polare illustra l'angolo di visione di 120 gradi. L'intensità è quasi uniforme in un'ampia regione centrale, decadendo dolcemente verso i bordi, il che è ideale per indicatori ad ampio angolo.

4.3 Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta

Questa curva mostra una relazione sub-lineare. Mentre l'output aumenta con la corrente, l'efficienza tipicamente diminuisce a correnti più elevate a causa dell'aumento della generazione di calore. Operare a o al di sotto dei 20 mA consigliati garantisce prestazioni e longevità ottimali.

4.4 Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

L'output luminoso è inversamente correlato alla temperatura di giunzione. La curva mostra che l'output diminuisce all'aumentare della temperatura ambiente sopra i 25°C. Questo derating termico è una considerazione critica per le applicazioni in ambienti ad alta temperatura.

4.5 Curva di Derating della Corrente Diretta

Questo grafico definisce la massima corrente diretta continua ammissibile in funzione della temperatura ambiente. Per prevenire il surriscaldamento e garantire l'affidabilità, la corrente diretta deve essere ridotta quando si opera a temperature ambiente elevate.

4.6 Tensione Diretta vs. Corrente Diretta (Curva IV)

La curva IV dimostra la caratteristica esponenziale del diodo. La tensione diretta aumenta con la corrente. Gli intervalli di binning per VF sono definiti lungo questa curva al punto di test di 20 mA.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il LED ha un ingombro SMD compatto. Le dimensioni chiave includono una dimensione del corpo di circa 2,0 mm di lunghezza, 1,25 mm di larghezza e 0,8 mm di altezza (tipico per questo tipo di package, i valori esatti devono essere presi dal disegno dimensionale). La scheda tecnica include un disegno dimensionale dettagliato con una tolleranza standard di ±0,1 mm salvo diversa specificazione.

5.2 Identificazione della Polarità

Il catodo è tipicamente contrassegnato sul dispositivo, spesso da una tacca, un punto verde o una forma diversa sul lato catodico della lente. La polarità corretta deve essere osservata durante il montaggio per prevenire danni.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

Una manipolazione corretta è cruciale per l'affidabilità. La scheda tecnica fornisce istruzioni specifiche.

6.1 Limitazione della Corrente

Una resistenza limitatrice di corrente esterna è obbligatoria. La caratteristica IV esponenziale del LED significa che un piccolo aumento di tensione può causare un grande, potenzialmente distruttivo, aumento di corrente.

6.2 Conservazione e Sensibilità all'Umidità

I componenti sono imballati in una busta resistente all'umidità con essiccante.

• Non aprire la busta fino al momento dell'uso.
• Dopo l'apertura, utilizzare entro 168 ore (7 giorni) se conservati a ≤30°C e ≤60% UR.
• Se non utilizzati, richiudere in un imballaggio anti-umidità.
• Se i limiti di esposizione vengono superati, è richiesta una cottura a 60±5°C per 24 ore prima della saldatura a rifusione.

6.3 Profilo di Saldatura a Rifusione

È specificato un profilo di rifusione senza piombo:

• Preriscaldamento: 150-200°C per 60-120 secondi.
• Tempo sopra il liquido (217°C): 60-150 secondi.
• Temperatura di picco: 260°C massimo, mantenuta per ≤10 secondi.
• Velocità di riscaldamento massima: 6°C/sec, velocità di raffreddamento massima: 3°C/sec.
• La rifusione non dovrebbe essere eseguita più di due volte.

6.4 Saldatura Manuale e Rilavorazione

Se è necessaria la saldatura manuale, limitare la temperatura della punta del saldatore a ≤350°C, applicare calore a ciascun terminale per ≤3 secondi e utilizzare un saldatore a bassa potenza (<25W). Per la rilavorazione, si consiglia un saldatore a doppia testa per riscaldare simultaneamente entrambi i terminali ed evitare stress meccanici. L'impatto della rilavorazione sulle caratteristiche del LED dovrebbe essere verificato in anticipo.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Imballaggio Standard

I LED sono forniti in nastro portante goffrato da 8 mm di larghezza, avvolto su bobine da 7 pollici di diametro. Ogni bobina contiene 3000 pezzi.

7.2 Informazioni sull'Etichetta

L'etichetta della bobina contiene informazioni critiche per la tracciabilità e l'identificazione:

• CPN: Numero di parte del cliente.
• P/N: Numero di parte del produttore (19-213/S2C-AP1Q2B/3T).
• QTY: Quantità di imballaggio.
• CAT: Codice bin dell'intensità luminosa (es. Q2).
• HUE: Codice bin della cromaticità/lunghezza d'onda dominante (es. D10).
• REF: Codice bin della tensione diretta (es. 1).
• LOT No.: Numero di lotto di produzione.

8. Considerazioni per la Progettazione dell'Applicazione

8.1 Progettazione del Circuito di Pilotaggio

Utilizzare sempre una resistenza in serie per impostare la corrente diretta. Calcolare il valore della resistenza utilizzando la formula: R = (Vcc - VF) / IF, dove VF dovrebbe essere scelto dal valore massimo nel bin di tensione selezionato per garantire che la corrente non superi il target di progetto nelle condizioni peggiori. Considerare le curve di derating per il funzionamento ad alta temperatura.

8.2 Gestione Termica

Sebbene piccolo, il LED genera calore. Assicurarsi che venga utilizzata un'adeguata area di rame sul PCB o via termiche, specialmente quando si pilota a correnti più elevate o in alte temperature ambiente, per condurre il calore lontano dalla giunzione del LED e mantenere prestazioni e durata.

8.3 Integrazione Ottica

L'ampio angolo di visione di 120 gradi lo rende adatto per applicazioni che richiedono ampia visibilità. Per guide di luce o lenti, il diagramma di radiazione dovrebbe essere considerato per garantire un accoppiamento efficiente e il pattern di illuminazione desiderato.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto ai vecchi package LED a foro passante, questo tipo SMD offre una drastica riduzione di dimensioni e peso, consentendo progetti moderni miniaturizzati. All'interno del segmento dei LED SMD arancioni, i suoi differenziatori chiave sono la specifica combinazione di tecnologia AlGaInP (per l'emissione efficiente di arancione/rosso), la struttura di binning definita per la coerenza di colore/luminosità e la sua conformità agli standard senza alogeni e altri standard ambientali. Le linee guida dettagliate di derating e manipolazione forniscono inoltre ai progettisti parametri chiari per un'implementazione affidabile.

10. Domande Frequenti (FAQ)

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

Utilizzando il VF del caso peggiore (massimo del bin selezionato, es. 2,35V dal Bin 2) e un IF target di 20 mA: R = (5V - 2,35V) / 0,020A = 132,5 Ω. Una resistenza standard da 130 Ω o 150 Ω sarebbe appropriata, ma verificare sempre la corrente effettiva nelle proprie condizioni specifiche.

10.2 Posso pilotare questo LED senza una resistenza limitatrice di corrente?

No. La caratteristica IV del diodo è esponenziale. Collegarlo direttamente a una sorgente di tensione, anche una vicina al suo VF nominale, risulterà probabilmente in una corrente eccessiva, surriscaldamento rapido e guasto immediato.

10.3 Perché c'è un limite di 7 giorni dopo l'apertura della busta anti-umidità?

I package SMD possono assorbire umidità dall'atmosfera. Durante la saldatura a rifusione, questa umidità intrappolata può vaporizzarsi rapidamente, causando delaminazione interna o "popcorning", che incrina il package e distrugge il dispositivo. La vita utile di 168 ore è il tempo di esposizione sicuro per il livello di sensibilità all'umidità di questo componente.

10.4 Come interpreto il numero di parte 19-213/S2C-AP1Q2B/3T?

Sebbene la codifica aziendale esatta possa variare, tipicamente fa riferimento al prodotto base (19-213), al tipo di package (SMD) e probabilmente include codici per i bin specifici di intensità luminosa (Q2), lunghezza d'onda dominante e tensione diretta selezionati per quell'ordine.

11. Caso di Studio di Progettazione

Scenario:Progettazione di un pannello indicatore di stato per un controller industriale che opera in un ambiente fino a 60°C. Il colore arancione uniforme e la luminosità coerente tra più indicatori sono critici.

Implementazione:

1. Selezione del Componente:Specificare LED da un singolo lotto di produzione e bin stretti (es. Q1 per intensità, D10 per lunghezza d'onda) per garantire coerenza visiva.
2. Progettazione del Circuito:Utilizzando un'alimentazione a 3,3V, calcolare la resistenza in serie. Assumendo VF bin 1 (max 2,15V) e target di 18 mA (leggermente deratato per la temperatura): R = (3,3V - 2,15V) / 0,018A ≈ 64 Ω. Utilizzare una resistenza da 62 Ω o 68 Ω con tolleranza 1%.
3. Progettazione Termica:Posizionare il LED lontano da altre fonti di calore sul PCB. Utilizzare una piccola area di rame collegata al pad del catodo (tipicamente il pad termico) per dissipare il calore, considerando i 60°C ambientali e consultando la curva di derating della corrente diretta.
4. Montaggio:Pianificare il montaggio del PCB in modo che la bobina di LED venga aperta e utilizzata entro la finestra di 7 giorni. Seguire precisamente il profilo di rifusione specificato.

Questo approccio garantisce un funzionamento affidabile, un aspetto coerente e una stabilità a lungo termine nell'ambiente target.

12. Principio Tecnologico

Questo LED si basa sul materiale semiconduttore AlGaInP (Fosfuro di Alluminio Gallio Indio). Quando viene applicata una tensione diretta, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva dove si ricombinano, rilasciando energia sotto forma di fotoni. La composizione specifica della lega AlGaInP determina l'energia del bandgap, che corrisponde direttamente alla lunghezza d'onda (colore) della luce emessa - in questo caso, arancione (~611 nm). Il package SMD incapsula il minuscolo chip semiconduttore, fornisce protezione meccanica, incorpora una lente per modellare l'output luminoso e offre terminali saldabili per la connessione elettrica.

13. Tendenze del Settore

La tendenza nei LED per indicatori e retroilluminazione continua verso una maggiore efficienza (più output luminoso per unità di input elettrico), un'affidabilità aumentata e un'ulteriore miniaturizzazione. C'è anche una forte spinta a livello di settore per una più ampia conformità alle normative ambientali (oltre RoHS per includere sostanze come i PFAS) e lo sviluppo di packaging ancora più robusti per resistere a processi di saldatura a temperature più elevate. La standardizzazione dei codici di binning e la documentazione tecnica dettagliata, come si vede in questa scheda tecnica, facilitano una più facile progettazione e gestione della catena di approvvigionamento per i produttori.