Scheda Tecnica LED SMD 19-213/Y2C-CQ1 R2/3T - Giallo Brillante - 20mA - 2.2V Tip. - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il 19-213/Y2C-CQ1 R2/3T è un LED a montaggio superficiale (SMD) progettato per assemblaggi elettronici ad alta densità. È un tipo monocromatico, che emette una luce giallo brillante, ed è realizzato utilizzando materiale semiconduttore AlGaInP incapsulato in una resina trasparente. Questo componente è significativamente più piccolo dei tradizionali LED a telaio con reofori, consentendo una sostanziale riduzione dell'ingombro su PCB, un aumento della densità di impacchettamento e contribuendo infine alla miniaturizzazione dell'apparecchiatura finale. La sua costruzione leggera lo rende particolarmente adatto per applicazioni in cui spazio e peso sono vincoli critici.

1.1 Caratteristiche e Vantaggi Principali

I vantaggi primari di questo LED derivano dal suo package SMD e dalla composizione del materiale. Le caratteristiche chiave includono la compatibilità con il nastro standard da 8 mm su bobine da 7 pollici di diametro, rendendolo pienamente compatibile con le attrezzature di assemblaggio automatico pick-and-place. È progettato per l'uso con processi di saldatura a rifusione sia a infrarossi che a fase di vapore, allineandosi con le moderne tecniche di produzione di massa. Il dispositivo è privo di piombo (Pb-free) e conforme alle principali normative ambientali e di sicurezza, tra cui RoHS, EU REACH e standard alogeni-free (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). Il prodotto stesso è mantenuto entro specifiche conformi RoHS.

1.2 Applicazioni Target

Questo LED è versatile e trova impiego in vari ruoli di illuminazione e indicazione. Applicazioni comuni includono l'illuminazione di sfondo per cruscotti di pannelli strumenti e interruttori. Nell'attrezzatura per telecomunicazioni, funge da indicatore o retroilluminazione per dispositivi come telefoni e fax. È anche adatto per fornire retroilluminazione piatta per LCD, interruttori e simboli. Il suo design per uso generale lo rende una scelta affidabile per un'ampia gamma di prodotti elettronici consumer e industriali che richiedono un indicatore compatto e giallo brillante.

2. Specifiche Tecniche e Interpretazione Obiettiva

Questa sezione fornisce un'analisi dettagliata e obiettiva dei limiti operativi e delle caratteristiche prestazionali del dispositivo in condizioni di test standard (Ta=25°C).

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. La tensione inversa massima (VR) è di 5V. La corrente diretta continua (IF) non deve superare i 25 mA. Per il funzionamento in impulso, è consentita una corrente diretta di picco (IFP) di 60 mA con un duty cycle di 1/10 a 1 kHz. La dissipazione di potenza massima (Pd) è di 60 mW. Il dispositivo può sopportare una scarica elettrostatica (ESD) di 2000V secondo il modello del corpo umano (HBM). L'intervallo di temperatura operativa (Topr) va da -40°C a +85°C, mentre l'intervallo di temperatura di stoccaggio (Tstg) è leggermente più ampio, da -40°C a +90°C. I limiti di temperatura di saldatura sono specificati per la rifusione (260°C per max 10 secondi) e la saldatura manuale (350°C per max 3 secondi alla punta).

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi parametri definiscono l'emissione luminosa e le prestazioni elettriche in condizioni operative tipiche (IF=20mA, Ta=25°C). L'intensità luminosa (Iv) ha un intervallo tipico, con valori minimi e massimi specifici definiti dal sistema di binning. L'angolo di visione (2θ1/2) è tipicamente di 120 gradi, indicando un pattern di radiazione ampio. La lunghezza d'onda di picco (λp) è centrata attorno a 591 nm, e la lunghezza d'onda dominante (λd) varia da 585.5 nm a 591.5 nm, definendo il colore giallo percepito. La larghezza di banda spettrale (Δλ) è di circa 15 nm. La tensione diretta (VF) misura tipicamente 2.20V, con un intervallo da 1.70V a 2.40V. La corrente inversa (IR) è molto bassa, con un massimo di 10 μA a VR=5V. È fondamentale notare che il dispositivo non è progettato per funzionare in polarizzazione inversa; la specifica VR si applica solo alla condizione di test IR.

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 (Q1, Q2, R1, R2) quando alimentata a 20mA. Il bin Q1 copre l'intervallo da 72.0 mcd a 90.0 mcd. Q2 va da 90.0 mcd a 112.0 mcd. R1 copre da 112.0 mcd a 140.0 mcd. Il bin con l'emissione più alta, R2, varia da 140.0 mcd a 180.0 mcd. Una tolleranza di ±11% si applica all'intensità luminosa all'interno di ciascun bin.

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

Il colore (lunghezza d'onda dominante) è suddiviso in due bin (D3 e D4) per controllare la variazione di tonalità. Il bin D3 include LED con una lunghezza d'onda dominante tra 585.5 nm e 588.5 nm. Il bin D4 include quelli da 588.5 nm a 591.5 nm. È specificata una tolleranza di ±1 nm per la lunghezza d'onda dominante.

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 la progettazione del circuito e la gestione termica.

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

Questa curva mostra la relazione tra la corrente che attraversa il LED e la caduta di tensione ai suoi capi. È non lineare, tipica di un diodo. La curva consente ai progettisti di determinare la tensione operativa per una data corrente di pilotaggio, il che è cruciale per selezionare resistori di limitazione appropriati o progettare driver a corrente costante.

4.2 Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

Questo grafico dimostra la dipendenza dall'emissione luminosa dalla temperatura. All'aumentare della temperatura ambiente (Ta), l'intensità luminosa tipicamente diminuisce. Questa caratteristica è vitale per applicazioni che operano in ambienti a temperatura elevata, poiché può rendere necessaria una compensazione ottica o elettrica per mantenere una luminosità costante.

4.3 Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta

Questo grafico mostra come l'emissione luminosa scala con la corrente di pilotaggio. Sebbene l'aumento della corrente generalmente aumenti la luminosità, la relazione non è perfettamente lineare e l'efficienza può diminuire a correnti molto elevate. Informa anche sulla curva di derating della corrente diretta, che mostra la massima corrente continua consentita in funzione della temperatura ambiente per rimanere entro i limiti di dissipazione di potenza.

4.4 Distribuzione Spettrale e Pattern di Radiazione

La curva di distribuzione spettrale traccia l'intensità relativa rispetto alla lunghezza d'onda, confermando i valori di lunghezza d'onda di picco e dominante e mostrando la forma dello spettro della luce emessa. Il diagramma di radiazione (grafico polare) rappresenta visivamente l'angolo di visione di 120 gradi, mostrando come l'intensità luminosa è distribuita spazialmente.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

Dati meccanici precisi sono necessari per il layout del PCB e l'assemblaggio.

5.1 Dimensioni del Package

La scheda tecnica fornisce un disegno dimensionale dettagliato del package del LED. Tutte le tolleranze non specificate sono ±0.1 mm. I progettisti devono fare riferimento a questo disegno per creare il corretto land pattern (impronta) sul PCB, garantendo una corretta saldatura e allineamento.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

Una manipolazione corretta è fondamentale per l'affidabilità. Questo dispositivo è sensibile all'umidità e richiede specifici profili di saldatura.

6.1 Stoccaggio e Sensibilità all'Umidità

I LED sono confezionati in una busta resistente all'umidità con essiccante. La busta non deve essere aperta finché i componenti non sono pronti per l'uso. Dopo l'apertura, i LED non utilizzati devono essere conservati a ≤30°C e ≤60% di umidità relativa. La "vita a banco" dopo l'apertura è di 168 ore (7 giorni). Se questo tempo viene superato o se l'indicatore dell'essiccante mostra saturazione, è necessario un trattamento di baking a 60 ±5°C per 24 ore prima dell'uso.

6.2 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, un tempo sopra il liquidus (217°C) di 60-150 secondi, una temperatura di picco non superiore a 260°C mantenuta per un massimo di 10 secondi, e velocità controllate di riscaldamento e raffreddamento (max 6°C/sec e 3°C/sec, rispettivamente). La saldatura a rifusione non dovrebbe essere eseguita più di due volte. È necessario evitare stress sul corpo del LED durante il riscaldamento e la deformazione della scheda dopo la saldatura.

6.3 Saldatura Manuale e Riparazione

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 una pausa di almeno 2 secondi tra la saldatura di ciascun terminale. La riparazione dopo la saldatura iniziale è sconsigliata. Se inevitabile, dovrebbe essere utilizzato un saldatore a doppia testa per riscaldare simultaneamente entrambi i terminali, minimizzando lo stress termico. Il potenziale danno deve essere valutato preventivamente.

7. Confezionamento e Informazioni d'Ordine

Il dispositivo è fornito in confezionamento standard del settore per l'assemblaggio automatico.

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

I LED sono forniti su nastro portante largo 8 mm avvolto su bobine da 7 pollici di diametro. Ogni bobina contiene 3000 pezzi. Sono forniti disegni dimensionali dettagliati per il nastro portante e la bobina, con tolleranze standard di ±0.1 mm salvo diversa indicazione.

7.2 Spiegazione dell'Etichetta

L'etichetta di confezionamento contiene diversi identificatori chiave: CPN (Numero Prodotto Cliente), P/N (Numero Prodotto), QTY (Quantità Confezionata), CAT (Classe/Intensità Luminosa), HUE (Coordinate Cromatiche & Classe/Lunghezza d'Onda Dominante), REF (Classe Tensione Diretta) e LOT No (Numero di Lotto per tracciabilità).

8. Considerazioni di Progettazione per l'Applicazione

8.1 Protezione del Circuito

Una regola di progettazione fondamentale è l'uso obbligatorio di un resistore di limitazione in serie. La tensione diretta di un LED ha un coefficiente di temperatura negativo e una variazione di produzione. Un leggero aumento della tensione di alimentazione può causare un grande, potenzialmente distruttivo, aumento della corrente diretta se non limitata da un resistore o da un driver a corrente costante.

8.2 Gestione Termica

Sebbene sia un piccolo componente SMD, devono essere considerate la dissipazione di potenza (max 60 mW) e il derating della corrente diretta con la temperatura ambiente. Un'adeguata area di rame sul PCB attorno ai pad termici (se applicabile) o un raffreddamento generale della scheda possono essere necessari in applicazioni ad alta temperatura o alta corrente per mantenere prestazioni e longevità.

8.3 Progettazione Ottica

L'ampio angolo di visione di 120 gradi rende questo LED adatto per applicazioni che richiedono un'illuminazione ampia o visibilità da più angoli. Per la luce focalizzata, sarebbero necessarie ottiche secondarie (lenti). Il package in resina trasparente è ottimale per applicazioni in cui si desidera il vero colore del chip senza diffusione.

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Che valore di resistore dovrei usare con un'alimentazione a 5V?

R: Usando la Legge di Ohm (R = (Valimentazione - Vf) / If) e i valori tipici (Vf=2.2V, If=20mA), R = (5 - 2.2) / 0.02 = 140 Ohm. Un resistore standard da 150 Ohm sarebbe un punto di partenza sicuro, ma il Vf minimo (1.7V) dovrebbe essere verificato per assicurarsi che la corrente non superi il valore massimo nominale.

D: Posso pilotare questo LED con un pin di microcontrollore a 3.3V?

R: Sì, ma l'efficienza sarà inferiore. Con Vf tip=2.2V e un'alimentazione a 3.3V, la caduta di tensione sul resistore è solo di 1.1V. Per ottenere 20mA, R = 1.1 / 0.02 = 55 Ohm. Assicurarsi che il pin del microcontrollore possa erogare/assorbire la corrente richiesta.

D: Perché l'intervallo di temperatura di stoccaggio è più ampio di quello operativo?

R: L'intervallo operativo considera il comportamento attivo del semiconduttore, l'emissione luminosa e l'affidabilità a lungo termine sotto stress elettrico. L'intervallo di stoccaggio è per componenti passivi dove solo l'integrità del materiale e l'assorbimento di umidità sono preoccupazioni, consentendo una finestra di temperatura leggermente più ampia.

D: A cosa si riferisce il colore "Giallo Brillante"?

R: Descrive la specifica tonalità prodotta dal materiale semiconduttore AlGaInP, corrispondente a una lunghezza d'onda dominante nell'intervallo 585-592 nm. È un giallo saturo e puro rispetto ai gialli a spettro più ampio o convertiti da fosfori.

10. Studio di Caso di Progettazione e Utilizzo

Scenario: Progettazione di un pannello indicatore di stato per un elettrodomestico consumer.Un progettista necessita di più indicatori gialli brillanti e consistenti su un PCB densamente popolato. Il LED 19-213 è selezionato per le sue piccole dimensioni, compatibilità con il posizionamento automatico e il chiaro sistema di binning per l'intensità (bin R1 scelto per l'alta luminosità) e la lunghezza d'onda (bin D4 per il colore consistente). Il layout del PCB utilizza le esatte dimensioni del package dalla scheda tecnica. È disponibile un'alimentazione a 5V, quindi un resistore da 150 ohm in formato 0805 è posto in serie con ciascun LED, calcolato in base al Vf tipico. All'officina di assemblaggio viene istruito di seguire il profilo di rifusione specificato e di sottoporre le bobine a baking se la busta barriera all'umidità è stata aperta per più di 48 ore prima dell'uso. L'ampio angolo di visione garantisce che gli indicatori siano visibili da varie angolazioni nel prodotto finale.

11. Introduzione al Principio Tecnico

Questo LED è basato su un chip semiconduttore AlGaInP (Fosfuro di Alluminio Gallio Indio). Quando viene applicata una tensione diretta, elettroni e lacune si ricombinano nella regione attiva del semiconduttore, rilasciando energia sotto forma di fotoni. La specifica composizione della lega AlGaInP determina l'energia del bandgap, che corrisponde direttamente alla lunghezza d'onda (colore) della luce emessa—in questo caso, giallo (~591 nm). Il chip è montato in un package a montaggio superficiale con epossidico conduttivo o saldatura, e wire-bonded ai terminali del package. È quindi incapsulato in una resina epossidica o siliconica trasparente che protegge il chip, funge da lente per modellare l'emissione luminosa e fornisce stabilità meccanica.

12. Tendenze Tecnologiche e Contesto

LED SMD come il 19-213 rappresentano lo standard del settore per applicazioni di indicazione e retroilluminazione, avendo largamente sostituito i LED a foro passante a causa dell'efficienza produttiva e delle dimensioni. L'uso del materiale AlGaInP fornisce alta efficienza e purezza del colore nello spettro del rosso, arancione e giallo. Le tendenze attuali nel più ampio settore dei LED continuano a concentrarsi sull'aumento dell'efficienza luminosa (lumen per watt), sul miglioramento della resa cromatica, sull'ulteriore miniaturizzazione (es. package chip-scale) e sul miglioramento dell'affidabilità sotto temperature e densità di corrente più elevate. Per le applicazioni standard di indicazione, la tecnologia è matura, con enfasi sulla produzione ottimizzata per il costo, sul binning rigoroso per la coerenza e sulla conformità alle normative ambientali in evoluzione (alogeni-free, minore impronta di carbonio).