Scheda Tecnica LED SMD 19-21/Y2C-CP1Q2B/3T - Dimensione 2.0x1.25x0.8mm - Tensione 1.75-2.35V - Colore Giallo Brillante - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il 19-21/Y2C-CP1Q2B/3T è un LED a montaggio superficiale (SMD) progettato per applicazioni elettroniche moderne che richiedono dimensioni compatte e prestazioni affidabili. Questo componente utilizza un chip semiconduttore in AlGaInP (Fosfuro di Alluminio Gallio Indio) per produrre un'emissione luminosa di colore giallo brillante. Il LED è incapsulato in un package di resina trasparente, che migliora l'estrazione della luce e fornisce protezione ambientale. I suoi principali vantaggi includono un ingombro significativamente ridotto rispetto ai LED tradizionali a telaio, consentendo una maggiore densità di impacchettamento sui circuiti stampati (PCB), riducendo i requisiti di stoccaggio e contribuendo infine alla miniaturizzazione dell'apparecchiatura finale. La costruzione leggera lo rende inoltre ideale per applicazioni portatili e miniaturizzate.

1.1 Caratteristiche Chiave e Conformità

• Confezionato su nastro da 8mm avvolto su bobina da 7 pollici di diametro per compatibilità con le attrezzature di assemblaggio automatico pick-and-place.
• Progettato per l'uso con processi standard di saldatura a rifusione a infrarossi (IR) e a fase di vapore.
• Tipo monocromatico che emette luce gialla brillante.
• Costruito con materiali privi di piombo (Pb-free).
• Il prodotto è conforme alla direttiva RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose).
• Conformità alle normative UE REACH (Registrazione, Valutazione, Autorizzazione e Restrizione delle Sostanze Chimiche).
• Costruzione priva di alogeni, con limiti per Bromo (Br) e Cloro (Cl) fissati a <900 ppm individualmente e <1500 ppm per il loro totale combinato.

2. Approfondimento delle Specifiche Tecniche

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. Tutti i valori sono specificati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C.

• Tensione Inversa (VR):5 V. Superare questa tensione in polarizzazione inversa può causare la rottura della giunzione.
• Corrente Diretta Continua (IF):25 mA. La massima corrente continua che può essere applicata in modo continuativo.
• Corrente Diretta di Picco (IFP):60 mA. Questa è la massima corrente diretta impulsiva, ammissibile solo con un ciclo di lavoro di 1/10 a una frequenza di 1 kHz. È cruciale per applicazioni che coinvolgono brevi lampi ad alta intensità.
• Dissipazione di Potenza (Pd):60 mW. La massima potenza che il dispositivo può dissipare come calore, calcolata come Tensione Diretta (VF) moltiplicata per la Corrente Diretta (IF).
• Scarica Elettrostatica (ESD) Modello Corpo Umano (HBM):2000 V. Questo valore indica la sensibilità del LED all'elettricità statica. Devono essere seguite le corrette procedure di manipolazione ESD durante l'assemblaggio e la manipolazione.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento (Topr):-40°C a +85°C. L'intervallo di temperatura ambiente entro il quale il dispositivo è progettato per funzionare.
• Intervallo di Temperatura di Conservazione (Tstg):-40°C a +90°C.
• Temperatura di Saldatura (Tsol):Per la saldatura a rifusione, è specificata una temperatura di picco di 260°C per un massimo di 10 secondi. Per la saldatura manuale, la temperatura della punta del saldatore non deve superare i 350°C per un massimo di 3 secondi per terminale.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi parametri definiscono le prestazioni del LED in condizioni operative normali, tipicamente misurate a Ta=25°C e IF=20mA salvo diversa indicazione.

• Intensità Luminosa (Iv):Varia da un minimo di 45,0 mcd a un massimo di 112,0 mcd. Il valore tipico rientra in questo intervallo in base al codice di binning (vedi Sezione 3).
• Angolo di Visione (2θ1/2):Circa 100 gradi. Questo è l'angolo totale in cui l'intensità luminosa è la metà dell'intensità a 0 gradi (sull'asse).
• Lunghezza d'Onda di Picco (λp):Tipicamente intorno a 591 nm. Questa è la lunghezza d'onda alla quale la distribuzione spettrale di potenza raggiunge il suo massimo.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd):Varia da 585,5 nm a 591,5 nm. Questa è l'unica lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano che corrisponde al colore della luce del LED.
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ):Tipicamente 15 nm. Questa è la larghezza dello spettro a metà dell'intensità massima (Larghezza a Mezza Altezza - FWHM).
• Tensione Diretta (VF):Varia da 1,75 V a 2,35 V. La caduta di tensione ai capi del LED quando opera alla corrente diretta specificata.
• Corrente Inversa (IR):Massimo di 10 μA quando viene applicata una tensione inversa di 5V. Il dispositivo non è destinato al funzionamento in polarizzazione inversa.

Note Importanti:Le tolleranze sono specificate come ±11% per l'Intensità Luminosa, ±1nm per la Lunghezza d'Onda Dominante e ±0,1V per la Tensione Diretta. Il valore di Tensione Inversa si applica solo alla condizione di test IR.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire 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 definiscono l'intensità luminosa minima e massima a IF=20mA.

P1: 45,0 - 57,0 mcd

P2: 57,0 - 72,0 mcd

Q1: 72,0 - 90,0 mcd

Q2: 90,0 - 112,0 mcd

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

I bin definiscono la coerenza del colore.

D3: 585,5 - 588,5 nm

D4: 588,5 - 591,5 nm

3.3 Binning della Tensione Diretta

I bin aiutano nella progettazione del circuito per la regolazione della corrente.

0: 1,75 - 1,95 V

1: 1,95 - 2,15 V

2: 2,15 - 2,35 V

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fornisce diverse curve caratteristiche essenziali per la progettazione.

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

Questa curva mostra la relazione esponenziale tra corrente e tensione. Un piccolo aumento della tensione oltre la soglia di accensione provoca un grande aumento della corrente. Ciò sottolinea la necessità critica di un resistore limitatore di corrente o di un driver a corrente costante nel circuito applicativo per prevenire la fuga termica e il guasto del dispositivo.

4.2 Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

L'emissione luminosa di un LED diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. La curva mostra tipicamente un declino graduale dell'intensità dalle basse temperature fino a circa 25°C, seguito da una diminuzione più pronunciata a temperature ambiente più elevate. Questo deve essere preso in considerazione nei progetti in cui il LED opera in ambienti a temperatura elevata per garantire una luminosità sufficiente.

4.3 Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta

Questa curva dimostra che l'emissione luminosa aumenta con la corrente diretta, ma non in modo lineare. L'efficienza (lumen per watt) spesso raggiunge il picco a una corrente inferiore al valore massimo assoluto. Operare al di sopra di questo punto ottimale riduce l'efficienza e genera più calore.

4.4 Distribuzione Spettrale

Il grafico traccia l'intensità relativa rispetto alla lunghezza d'onda, mostrando un singolo picco nella regione del giallo (~591 nm) con una larghezza di banda tipica di 15 nm, confermandone la natura monocromatica.

4.5 Diagramma di Radiazione

Un diagramma polare illustra la distribuzione spaziale della luce. Il package 19-21 presenta tipicamente un pattern lambertiano o quasi-lambertiano, fornendo un ampio e uniforme angolo di visione adatto per applicazioni di indicatori e retroilluminazione.

4.6 Curva di Derating della Corrente Diretta

Questa curva detta la massima corrente diretta continua ammissibile in funzione della temperatura ambiente. All'aumentare della temperatura ambiente, la corrente massima sicura deve essere ridotta per mantenere la temperatura di giunzione entro i limiti e prevenire un degrado accelerato.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il LED SMD 19-21 ha un ingombro rettangolare compatto. Le dimensioni chiave (in mm, tolleranza ±0,1mm salvo diversa indicazione) includono una lunghezza del corpo di circa 2,0 mm, una larghezza di 1,25 mm e un'altezza di 0,8 mm. Il package presenta due terminali anodo e catodo sul fondo per la saldatura. Un segno di identificazione del catodo è chiaramente indicato sul package, il che è cruciale per il corretto orientamento sul PCB.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Protezione dalla Corrente

È obbligatorio un meccanismo limitatore di corrente esterno (resistore o IC driver). La caratteristica I-V esponenziale del LED significa che piccole fluttuazioni della tensione di alimentazione possono causare grandi picchi di corrente, portando a un guasto istantaneo.

6.2 Conservazione e Sensibilità all'Umidità

I LED sono confezionati in una busta barriera resistente all'umidità con essiccante.

- Non aprire la busta fino al momento dell'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 della busta è di 168 ore (7 giorni).

- Se la vita a banco viene superata o l'essiccante indica l'ingresso di umidità, è necessaria una cottura a 60±5°C per 24 ore prima della saldatura a rifusione per prevenire danni da "popcorn".

6.3 Profilo di Saldatura a Rifusione

È specificato un profilo di rifusione senza piombo (Pb-free):

- Preriscaldamento: 150-200°C per 60-120 secondi.

- Tempo sopra il liquidus (217°C): 60-150 secondi.

- Temperatura di Picco: 260°C massimo, per non più di 10 secondi.

- Velocità di Riscaldamento: Massimo 6°C/sec fino a 255°C.

- Velocità di Raffreddamento: Massimo 3°C/sec.

- La rifusione non deve essere eseguita più di due volte.

6.4 Saldatura Manuale e Rilavorazione

Se è necessaria la saldatura manuale, utilizzare un saldatore con temperatura della punta ≤350°C, applicare calore a ciascun terminale per ≤3 secondi e utilizzare un saldatore con potenza nominale ≤25W. Lasciare un intervallo di raffreddamento di almeno 2 secondi tra i terminali. La rilavorazione è fortemente sconsigliata. Se inevitabile, durante la rimozione dovrebbe essere utilizzato un saldatore a doppia testa per riscaldare contemporaneamente entrambi i terminali per evitare stress meccanici sul package. Verificare sempre la funzionalità del dispositivo dopo qualsiasi rilavorazione.

7. Confezionamento e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

I componenti sono forniti su nastro portante goffrato con una larghezza di 8 mm, avvolto su una bobina standard da 7 pollici (178 mm) di diametro. Ogni bobina contiene 3000 pezzi. Sono fornite le dimensioni dettagliate per le tasche del nastro portante e per la bobina per garantire la compatibilità con gli alimentatori automatici.

7.2 Spiegazione dell'Etichetta

L'etichetta della bobina contiene informazioni critiche per la tracciabilità e la corretta applicazione:

- CPN:Numero di Parte del Cliente (se assegnato).

- P/N:Numero di Parte del Produttore (es. 19-21/Y2C-CP1Q2B/3T).

- QTY:Quantità di pezzi sulla bobina.

- CAT:Codice bin dell'Intensità Luminosa (es. P1, Q2).

- HUE:Codice bin della Cromaticità/Lunghezza d'Onda Dominante (es. D3, D4).

- REF:Codice bin della Tensione Diretta (es. 0, 1, 2).

- LOT No:Numero di lotto di produzione per il tracciamento della qualità.

8. Suggerimenti per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Retroilluminazione:Ideale per la retroilluminazione di simboli, interruttori e piccole aree su cruscotti, pannelli di controllo ed elettronica di consumo.
• Indicatori di Stato:Perfetto per indicatori di alimentazione, connettività o stato di funzione in apparecchiature di telecomunicazioni (telefoni, fax), hardware di rete e controlli industriali.
• Indicazione Generale:Adatto per qualsiasi applicazione che richieda un segnale visivo compatto, luminoso e giallo.

8.2 Considerazioni di Progettazione

• Pilotaggio della Corrente:Utilizzare sempre un resistore in serie o un driver a corrente costante. Calcolare il valore del resistore usando R = (Valimentazione - VF) / IF, dove VF dovrebbe essere scelto dal valore massimo nel bin o nella scheda tecnica per garantire che la corrente non superi i limiti nelle condizioni peggiori.
• Gestione Termica:Sebbene il package sia piccolo, assicurare un'adeguata area di rame sul PCB o via termiche sotto il pad termico (se applicabile) per dissipare il calore, specialmente quando si opera vicino ai valori massimi o in alte temperature ambiente.
• Protezione ESD:Implementare la protezione ESD sulle linee di ingresso se il LED si trova in una posizione accessibile all'utente. Durante la manipolazione e l'assemblaggio, utilizzare postazioni di lavoro e braccialetti collegati a terra.
• Progettazione Ottica:L'ampio angolo di visione lo rende adatto per applicazioni che richiedono un'ampia visibilità. Per luce focalizzata, potrebbero essere necessarie lenti esterne o guide luminose.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Il 19-21/Y2C-CP1Q2B/3T offre diversi vantaggi nella sua categoria:

Vantaggio Dimensionale:Il suo ingombro di 2,0x1,25mm è significativamente più piccolo dei tradizionali LED a foro passante da 3mm o 5mm, consentendo layout PCB più densi.

Tecnologia dei Materiali:L'uso del materiale semiconduttore AlGaInP fornisce alta efficienza ed eccellente purezza del colore nello spettro giallo/arancio/rosso rispetto alle tecnologie più vecchie.

Affidabilità:La costruzione SMD e il package robusto contribuiscono a una buona stabilità meccanica e resistenza alle vibrazioni.

Conformità:La piena conformità agli standard RoHS, REACH e privi di alogeni lo rende adatto per i mercati globali con normative ambientali severe.

10. Domande Frequenti (FAQ)

D1: Qual è lo scopo dei codici di binning?

R1: Il binning garantisce la coerenza di colore e luminosità all'interno di un lotto di produzione. Per applicazioni che richiedono un aspetto uniforme (es. array multi-LED), si consiglia di specificare bin stretti o ordinare dallo stesso lotto.

D2: Posso pilotare questo LED direttamente da un'alimentazione logica a 3,3V o 5V?

R2: No. Devi sempre usare un resistore limitatore di corrente. Ad esempio, con un'alimentazione a 3,3V e una VF tipica di 2,0V a 20mA, il valore del resistore sarebbe (3,3V - 2,0V) / 0,020A = 65 Ohm. Un resistore standard da 68 Ohm sarebbe adatto.

D3: Perché c'è una rigorosa vita a banco di 7 giorni dopo l'apertura della busta barriera all'umidità?

R3: I package SMD possono assorbire umidità dall'atmosfera. Durante il processo di saldatura a rifusione ad alta temperatura, questa umidità intrappolata può vaporizzarsi rapidamente, causando delaminazione interna o crepe ("effetto popcorn"), che distruggono il dispositivo.

D4: Come identifico il catodo?

R4: Il package ha un segno distintivo per il catodo. Sul package 19-21, questo è tipicamente una striscia verde, un intaglio o un angolo smussato sul lato del terminale catodo. Fare sempre riferimento al disegno dimensionale del package per il marcatore specifico.

11. Studio di Caso Pratico di Progettazione

Scenario:Progettazione di un pannello indicatore di stato compatto con 10 LED gialli per un dispositivo medico portatile.

Passaggi di Progettazione:

1. Progettazione del Circuito:Utilizzare un'alimentazione comune a 3,3V. Calcolare il resistore in serie per il caso peggiore: R = (3,3V - 2,35V_{VF max}) / 0,020A = 47,5 Ohm. Selezionare un resistore standard da 47 Ohm, 1/10W. Ciò garantisce che la corrente non superi mai i 20,2 mA anche se il LED ha la VF minima.

2. Layout PCB:Posizionare i LED con una spaziatura centro-centro di almeno 5mm per la visibilità individuale. Includere una piccola area di rame collegata ai pad del catodo per favorire la dissipazione del calore. Aggiungere contorni in serigrafia e segni di polarità (+ per anodo, - o simbolo di catodo per catodo) per chiarezza in assemblaggio.

3. Assemblaggio:Ordinare tutti i LED dallo stesso bin di intensità luminosa (es. bin Q1) e lunghezza d'onda dominante (es. bin D4) per garantire uniformità di luminosità e colore. Pianificare l'assemblaggio del PCB in modo che i LED vengano utilizzati immediatamente dopo l'apertura della busta barriera all'umidità.

4. Test:Verificare la tensione diretta e l'emissione luminosa di un campione dal pannello nelle condizioni operative progettate.

12. Principio di Funzionamento

L'emissione di luce in questo LED si basa sull'elettroluminescenza in una giunzione p-n semiconduttrice realizzata in AlGaInP. Quando viene applicata una tensione diretta che supera il potenziale interno della giunzione, gli elettroni dalla regione di tipo n e le lacune dalla regione di tipo p vengono iniettati nella regione attiva. Lì, si ricombinano, rilasciando energia sotto forma di fotoni. La specifica energia del bandgap della lega AlGaInP determina la lunghezza d'onda della luce emessa, che in questo caso è nello spettro del giallo (~591 nm). La resina epossidica trasparente incapsula il chip, fornisce supporto meccanico e modella il pattern di emissione luminosa.

13. Tendenze Tecnologiche

La tendenza nei LED SMD come la serie 19-21 continua verso:

Aumento dell'Efficienza:Miglioramenti continui nella crescita epitassiale e nel design del chip producono più lumen per watt (lm/W), riducendo il consumo energetico a parità di emissione luminosa.

Miniaturizzazione:Vengono sviluppati package ancora più piccoli (es. 1,0x0,5mm) per dispositivi ultra-compatti.

Affidabilità Migliorata:Materiali e processi di incapsulamento migliorati portano a una maggiore durata operativa e migliori prestazioni in condizioni di alta temperatura e umidità.

Integrazione Intelligente:Il mercato più ampio vede una crescita di LED con driver integrati o circuiti di controllo, sebbene componenti discreti standard come il 19-21 rimangano essenziali per applicazioni di indicatori e retroilluminazione ad alto volume e costo-efficaci.