Scheda Tecnica LED SMD 19-219 Giallo Brillante - Dimensione 1.6x0.8x0.65mm - Tensione Diretta 1.7-2.2V - Intensità Luminosa 18-45mcd - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il 19-219 è un LED a montaggio superficiale (SMD) che emette un colore giallo brillante. È progettato utilizzando la tecnologia a chip AlGaInP incapsulata in una resina trasparente. I suoi principali vantaggi includono un ingombro ridotto, compatibilità con i processi di assemblaggio automatizzato e conformità agli standard ambientali e di sicurezza moderni come RoHS, REACH e requisiti senza alogeni.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

Le dimensioni significativamente più piccole rispetto ai LED a telaio con terminali consentono una maggiore densità di impacchettamento sui circuiti stampati (PCB), portando a una riduzione delle dimensioni e del peso complessivi dell'apparecchiatura. Ciò lo rende particolarmente adatto per applicazioni miniaturizzate e con vincoli di spazio. Il dispositivo è fornito su nastro da 8mm avvolto su bobina da 7 pollici di diametro, facilitando l'assemblaggio automatizzato ad alta velocità pick-and-place. I suoi principali mercati di riferimento includono l'elettronica di consumo, gli interni automotive, le apparecchiature di telecomunicazione e le applicazioni generali di segnalazione dove è richiesta un'illuminazione affidabile e compatta.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

Questa sezione fornisce un'analisi dettagliata e oggettiva dei principali parametri elettrici, ottici e termici specificati per il LED 19-219.

2.1 Valori Massimi Assoluti

I valori massimi assoluti definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Questi non sono condizioni operative.

• 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 che può essere applicata in modo continuativo.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):60 mA. È consentita solo in condizioni pulsate (duty cycle 1/10 a 1 kHz) per gestire sovratensioni transitorie.
• Dissipazione di Potenza (P_d):60 mW. La massima potenza che il package può dissipare, calcolata come V_F* I_F.
• Scarica Elettrostatica (ESD) Modello Corpo Umano (HBM):2000V. Indica un livello moderato di robustezza ESD; sono comunque necessarie le precauzioni standard di manipolazione ESD.
• 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.
• 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 in condizioni di test standard di I_F= 5 mA e T_a= 25°C, salvo diversa indicazione. Rappresentano le prestazioni tipiche.

• Intensità Luminosa (I_v):18 a 45 millicandele (mcd). Questa ampia gamma è gestita attraverso un sistema di binning (vedi Sezione 3). La tolleranza è ±11%.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):130 gradi (tipico). Questo è l'angolo totale a cui l'intensità luminosa scende alla metà del suo valore di picco, indicando un pattern di visione ampio.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λ_p):591 nm (tipico). La lunghezza d'onda alla quale la distribuzione di potenza spettrale è massima.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):585.5 a 594.5 nm. Definisce il colore percepito (giallo) ed è anch'esso soggetto a binning. Tolleranza ±1 nm.
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ):15 nm (tipico). La larghezza dello spettro emesso a metà dell'intensità massima.
• Tensione Diretta (V_F):1.7 a 2.2 V a 5 mA. Questo intervallo è gestito dal binning della tensione. La tolleranza è ±0.05V.
• Corrente Inversa (I_R):10 μA (max) a V_R= 5V.

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 bin sono definiti dai valori minimi e massimi di intensità luminosa a I_F=5mA.

• Bin M1:18.0 - 22.5 mcd
• Bin M2:22.5 - 28.5 mcd
• Bin N1:28.2 - 36.0 mcd
• Bin N2:36.0 - 45.0 mcd

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

I LED sono raggruppati in base alla loro precisa lunghezza d'onda dominante per mantenere l'uniformità del colore.

• Gruppo A, Bin D3:585.5 nm
• Gruppo A, Bin D4:588.5 nm
• Gruppo A, Bin D5:591.5 nm

3.3 Binning della Tensione Diretta

Suddivisi in passi di 0.1V per facilitare la progettazione del circuito, in particolare per il calcolo della resistenza limitatrice di corrente e la gestione della potenza.

• Bin 19:1.7 - 1.8 V
• Bin 20:1.8 - 1.9 V
• Bin 21:1.9 - 2.0 V
• Bin 22:2.0 - 2.1 V
• Bin 23:2.1 - 2.2 V

4. Analisi delle Curve di Prestazione

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

4.1 Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta

Questa curva mostra che l'emissione luminosa aumenta con la corrente ma non in modo lineare. A correnti molto basse, l'aumento è ripido, ma tende a saturarsi a correnti più elevate a causa del calo di efficienza e degli effetti termici. Ciò evidenzia l'importanza di pilotare il LED alla sua corrente specificata per luminosità e longevità ottimali.

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

La curva I-V è esponenziale, tipica di un diodo. Una piccola variazione della tensione diretta provoca una grande variazione della corrente diretta. Ciò sottolinea la necessità critica di un driver a corrente costante o di una resistenza in serie ben calcolata per prevenire la fuga termica e il guasto del dispositivo.

4.3 Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

L'emissione luminosa del LED diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Questa curva quantifica la derating, mostrando che l'intensità luminosa può calare significativamente quando la temperatura ambiente si avvicina al limite massimo operativo. Una gestione termica efficace sul PCB è essenziale per mantenere una luminosità costante.

4.4 Curva di Derating della Corrente Diretta

Questo grafico definisce la massima corrente diretta continua ammissibile in funzione della temperatura ambiente. Per garantire l'affidabilità, la corrente diretta deve essere ridotta durante il funzionamento ad alte temperature ambiente per mantenere la temperatura di giunzione entro limiti sicuri.

4.5 Distribuzione Spettrale e Diagramma di Radiazione

Il grafico dello spettro conferma l'emissione monocromatica gialla centrata attorno a 591 nm. Il diagramma di radiazione illustra il pattern di emissione di tipo Lambertiano con un ampio angolo di visione di 130 gradi, adatto per applicazioni che richiedono un'illuminazione di area ampia.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il dispositivo ha un ingombro compatto. Le dimensioni chiave (in mm) includono: Lunghezza: 1.6 ±0.1, Larghezza: 0.8 ±0.1, Altezza: 0.65 ±0.1. Il catodo è identificato da una geometria specifica del pad o da una marcatura sul fondo del package.

5.2 Layout Consigliato dei Pad di Saldatura

Viene fornito un land pattern suggerito per il design del PCB, con dimensioni per i pad dell'anodo e del catodo. Il design include un rilievo termico e una spaziatura adeguata per garantire una saldatura affidabile e stabilità meccanica. Si consiglia agli ingegneri di modificare questo pattern in base al loro specifico processo di produzione PCB e ai requisiti termici.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione

È specificato un profilo di rifusione senza piombo: Preriscaldamento: 150-200°C per 60-120s; Tempo sopra il liquido (217°C): 60-150s; Temperatura di picco: 260°C max per max 10 secondi. Sono definiti anche i tassi massimi di riscaldamento e raffreddamento per minimizzare lo stress termico sul componente.

6.2 Precauzioni Critiche

• Limitazione di Corrente:Una resistenza limitatrice di corrente esterna è obbligatoria. La caratteristica I-V esponenziale del LED significa che anche lievi variazioni della tensione di alimentazione possono causare picchi di corrente distruttivi.
• Cicli di Rifusione:Non sottoporre il LED a più di due cicli di saldatura a rifusione.
• Stress Meccanico:Evitare di applicare stress al corpo del LED durante la saldatura o la manipolazione della scheda. Non deformare il PCB dopo l'assemblaggio.
• Saldatura Manuale:Se necessario, utilizzare un saldatore a temperatura controllata (<350°C) con una punta di capacità inferiore a 25W. Limitare il tempo di contatto a 3 secondi per terminale con adeguati intervalli di raffreddamento tra i terminali.

7. Magazzinaggio e Manipolazione

Il dispositivo è sensibile all'umidità (MSL).

• Prima dell'Apertura:Conservare a ≤30°C e ≤90% UR.
• Dopo l'Apertura:La "vita a terra" in condizioni ≤30°C/≤60% UR è di 1 anno. I dispositivi non utilizzati devono essere richiusi nella loro busta anti-umidità con essiccante.
• Essiccazione:Se il tempo di magazzinaggio viene superato o l'indicatore dell'essiccante mostra ingresso di umidità, essiccare a 60 ±5°C per 24 ore prima dell'uso per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire l'effetto "popcorn" durante la rifusione.

8. Confezionamento e Informazioni d'Ordine

Il confezionamento standard è di 3000 pezzi per bobina su nastro portante da 8mm. Le dimensioni della bobina sono fornite per la configurazione dell'alimentatore automatico. L'etichetta sulla bobina include informazioni come numero di parte, quantità, bin di intensità luminosa (CAT), bin di lunghezza d'onda dominante (HUE), bin di tensione diretta (REF) e numero di lotto.

9. Suggerimenti per l'Applicazione

9.1 Scenari Applicativi Tipici

• Interni Automotive:Retroilluminazione per strumenti del cruscotto, interruttori e pannelli di controllo.
• Telecomunicazioni:Indicatori di stato e retroilluminazione della tastiera in telefoni e fax.
• Elettronica di Consumo:Retroilluminazione piatta per piccoli LCD, illuminazione di interruttori e indicatori simbolici.
• Indicazione Generale:Stato di alimentazione, selezione modalità e indicatori di allarme in vari dispositivi elettronici.

9.2 Considerazioni di Progettazione

• Circuito di Pilotaggio:Utilizzare sempre una resistenza in serie o un driver a corrente costante. Calcolare il valore della resistenza usando R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F, considerando il caso peggiore di V_Fdall'intervallo di binning.
• Gestione Termica:Sebbene a bassa potenza, assicurare un'adeguata area di rame sul PCB o via termiche se si opera ad alte temperature ambiente o vicino alla corrente massima per mantenere l'emissione luminosa e la durata.
• Progettazione Ottica:L'ampio angolo di visione è adatto per la visione diretta. Per luce focalizzata, potrebbe essere necessaria una lente esterna.

10. Confronto e Differenziazione Tecnologica

La principale differenziazione del LED 19-219 risiede nella combinazione di dimensioni del package molto piccole 1608 (1.6x0.8mm) con un'intensità luminosa relativamente alta per la sua categoria (fino a 45 mcd). L'uso della tecnologia AlGaInP fornisce un'emissione gialla efficiente. La sua conformità agli standard senza alogeni e agli stringenti standard RoHS/REACH lo rende adatto per i mercati globali con normative ambientali severe. Rispetto ai LED through-hole più grandi, consente una significativa miniaturizzazione e risparmi sui costi di assemblaggio automatizzato.

11. 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 stretta. Senza una resistenza, un piccolo aumento della tensione di alimentazione o un calo di V_Fdovuto al riscaldamento può far aumentare la corrente in modo incontrollabile, portando a un guasto immediato.

D: Posso pilotare questo LED a 20mA in modo continuo?

R: Sì, la corrente diretta continua massima nominale è 25 mA. Operare a 20mA è entro le specifiche, ma è necessario assicurarsi che la temperatura ambiente sia considerata utilizzando la curva di derating. Ad alte temperature ambiente, la corrente massima ammissibile è inferiore.

D: Cosa significano i codici di bin (M1, D4, 21) per il mio design?

R: Assicurano la coerenza all'interno di una produzione. Ad esempio, utilizzare LED dello stesso bin di intensità luminosa (es. N2) garantisce una luminosità uniforme in un array. Utilizzare lo stesso bin di tensione semplifica il calcolo della resistenza limitatrice. Per applicazioni critiche sul colore, specificare il bin di lunghezza d'onda dominante (es. D4) è essenziale.

D: Come interpreto la vita a terra di 1 anno?

R: Una volta aperta la busta anti-umidità, i componenti possono assorbire l'umidità atmosferica. Se non utilizzati entro un anno in condizioni controllate (30°C/60% UR), devono essere ri-essiccati prima della saldatura a rifusione per prevenire danni interni al package dovuti alla rapida espansione del vapore.

12. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Caso: Progettazione di un pannello indicatore di stato con 10 LED gialli uniformi.

1. Specifica:Corrente diretta target I_F= 10 mA per un equilibrio tra luminosità e longevità. Tensione di alimentazione V_{alimentazione}= 5V.
2. Selezione del Binning:Per garantire uniformità visiva, specificare LED da un singolo bin di intensità luminosa (es. N1: 28.2-36.0 mcd) e da un singolo bin di lunghezza d'onda dominante (es. D4: 588.5 nm).
3. Calcolo della Resistenza:Utilizzare la tensione diretta massima dal bin di tensione selezionato per un design conservativo. Se si utilizza il Bin 22 (V_{F_max}= 2.1V), R = (5V - 2.1V) / 0.01A = 290 Ω. Il valore standard più vicino (300 Ω) risulterebbe in I_F≈ 9.7 mA, che è sicuro e entro il target.
4. Layout del PCB:Posizionare i LED con il layout dei pad consigliato. Includere una piccola zona di rame collegata ai pad del catodo per un leggero miglioramento termico. Assicurarsi che le resistenze limitatrici siano posizionate vicino agli anodi dei LED.
5. Assemblaggio:Seguire il profilo di rifusione specificato. Dopo l'assemblaggio, ispezionare a basso ingrandimento per verificare i filetti di saldatura e l'allineamento corretti.

13. Introduzione al Principio di Funzionamento

L'emissione luminosa in questo LED si basa sul principio dell'elettroluminescenza in una giunzione p-n di semiconduttore. Il materiale del chip è Fosfuro di Alluminio Gallio Indio (AlGaInP). Quando viene applicata una tensione diretta, gli elettroni dalla regione di tipo n e le lacune dalla regione di tipo p vengono iniettati nella regione attiva dove si ricombinano. L'energia rilasciata durante questa ricombinazione viene emessa come fotoni (luce). La specifica composizione della lega AlGaInP determina l'energia del bandgap, che definisce direttamente la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa - in questo caso, giallo brillante (~591 nm). La resina epossidica trasparente incapsulante protegge il chip e funge da lente, modellando il pattern di radiazione.

14. Tendenze Tecnologiche e Contesto

Il LED 19-219 rappresenta una tecnologia LED SMD matura. Le attuali tendenze del settore nei LED indicatori continuano a concentrarsi su diverse aree rilevanti per questo prodotto: ulteriore miniaturizzazione (es. package 1005, 0402), aumento dell'efficienza luminosa (più luce emessa per unità di input elettrico) e maggiore affidabilità in condizioni severe (temperature più elevate, umidità). C'è anche una forte spinta verso opzioni spettrali più ampie all'interno di una singola dimensione di package e un miglioramento della coerenza del colore attraverso binning più stretto. La conformità ambientale (Senza Alogeni, REACH) evidenziata in questa scheda tecnica è ormai un'aspettativa standard per i componenti venduti nei mercati globali, riflettendo la risposta del settore alle richieste normative e di sostenibilità.