Scheda Tecnica LED SMD 19-213 Giallo Verde Brillante - Package 2.0x1.25x0.8mm - Tensione 2.0V - Potenza 60mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il 19-213 è un LED a montaggio superficiale (SMD) progettato per applicazioni elettroniche moderne e compatte. Utilizza un chip semiconduttore in AlGaInP (Fosfuro di Alluminio Gallio Indio) per produrre una luce Giallo Verde Brillante. Il vantaggio principale di questo componente è il suo ingombro miniaturizzato, che consente riduzioni significative delle dimensioni del circuito stampato (PCB) e dell'apparecchiatura complessiva. La sua costruzione leggera lo rende inoltre adatto per applicazioni in cui spazio e peso sono vincoli critici. Il LED è confezionato su nastro da 8 mm avvolto su bobina da 7 pollici di diametro, risultando pienamente compatibile con le attrezzature di assemblaggio automatico pick-and-place ad alta velocità. È un componente monocromatico, senza piombo (Pb-free) che rispetta le principali normative ambientali, tra cui RoHS, REACH UE e standard alogeni-free (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

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. I valori massimi assoluti sono specificati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C. La tensione inversa massima (VR) è di 5V. La corrente diretta continua (IF) non deve superare i 25 mA. Per il funzionamento in impulsi, è consentita una corrente diretta di picco (IFP) di 60 mA con un ciclo di lavoro di 1/10 a 1 kHz. La dissipazione di potenza massima (Pd) è di 60 mW. Il dispositivo può resistere a una scarica elettrostatica (ESD) di 2000V secondo il modello del corpo umano (HBM). L'intervallo di temperatura di funzionamento (Topr) va da -40°C a +85°C, mentre l'intervallo di temperatura di conservazione (Tstg) è leggermente più ampio, da -40°C a +90°C. Per la saldatura, è specificato un profilo di rifusione con una temperatura di picco di 260°C per 10 secondi, oppure una saldatura manuale a 350°C per un massimo di 3 secondi.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Le prestazioni tipiche sono misurate a Ta=25°C e una corrente diretta (IF) di 20 mA. L'intensità luminosa (Iv) ha un intervallo tipico definito dai codici bin, con un minimo di 45.0 mcd e un massimo di 112.0 mcd. L'angolo di visione (2θ1/2), dove l'intensità è la metà del valore sull'asse, è ampio 120 gradi. La lunghezza d'onda di picco (λp) è tipicamente di 575 nm, e la lunghezza d'onda dominante (λd) varia da 569.5 nm a 577.5 nm, suddivisa in specifici bin. La larghezza di banda spettrale (Δλ) è di circa 20 nm. La tensione diretta (VF) è tipicamente di 2.0V con un massimo di 2.35V. La corrente inversa (IR) è al massimo di 10 μA quando viene applicata una tensione inversa (VR) di 5V. È cruciale notare che il dispositivo non è progettato per funzionare in polarizzazione inversa; la specifica VR è solo per condizioni di test durante la misurazione di IR.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza di luminosità e colore, i LED vengono suddivisi in bin in base a parametri chiave.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

L'emissione luminosa è categorizzata in quattro bin (P1, P2, Q1, Q2) quando misurata a IF=20mA. Il bin P1 copre da 45.0 a 57.0 mcd, P2 da 57.0 a 72.0 mcd, Q1 da 72.0 a 90.0 mcd e Q2 da 90.0 a 112.0 mcd. Si applica una tolleranza di ±11% all'intensità luminosa.

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

Il colore, definito dalla lunghezza d'onda dominante, è suddiviso in quattro bin (C16, C17, C18, C19) a IF=20mA. Il bin C16 varia da 569.5 a 571.5 nm, C17 da 571.5 a 573.5 nm, C18 da 573.5 a 575.5 nm e C19 da 575.5 a 577.5 nm. Viene mantenuta una tolleranza stretta di ±1nm per la lunghezza d'onda dominante.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fornisce diverse curve caratteristiche essenziali per la progettazione del circuito e la gestione termica.

4.1 Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta

Questa curva mostra come l'emissione luminosa aumenti con la corrente diretta. È non lineare, e i progettisti devono fare riferimento a questo grafico per selezionare la corrente operativa appropriata per la luminosità desiderata, assicurandosi di non superare i valori massimi assoluti.

4.2 Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

Questo grafico illustra la derating termico dell'emissione luminosa. All'aumentare della temperatura ambiente, l'efficienza luminosa diminuisce. Questo è critico per le applicazioni che operano in ambienti a temperatura elevata, poiché potrebbe richiedere una compensazione ottica o elettrica.

4.3 Tensione Diretta vs. Corrente Diretta

La curva caratteristica IV (Corrente-Tensione) è fondamentale per progettare il circuito di limitazione della corrente. Mostra la relazione esponenziale, aiutando a calcolare il valore necessario della resistenza in serie o le specifiche del driver a corrente costante.

4.4 Distribuzione Spettrale

La curva di distribuzione della potenza spettrale conferma la natura monocromatica del LED, mostrando un singolo picco centrato attorno a 575 nm, che definisce il suo colore Giallo Verde Brillante.

4.5 Diagramma di Radiazione

Il diagramma polare raffigura la distribuzione spaziale dell'intensità luminosa. L'angolo di visione di 120° è qui confermato, mostrando un pattern di emissione quasi Lambertiano adatto per l'illuminazione di ampie aree.

4.6 Curva di Derating della Corrente Diretta

Questo è probabilmente il grafico più importante per l'affidabilità. Mostra la massima corrente diretta continua consentita in funzione della temperatura ambiente. All'aumentare della temperatura, la corrente massima deve essere ridotta per rimanere nell'area di funzionamento sicuro del dispositivo e nei limiti di dissipazione di potenza.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il LED ha un package SMD compatto. Le dimensioni chiave includono una lunghezza del corpo di 2.0 mm, una larghezza di 1.25 mm e un'altezza di 0.8 mm. I terminali anodo e catodo sono chiaramente marcati. Tutte le tolleranze non specificate sono di ±0.1 mm. Il disegno dimensionale è essenziale per creare il land pattern (footprint) del PCB nel software CAD.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione

Per la saldatura senza piombo, deve essere seguito uno specifico profilo di temperatura. La zona di pre-riscaldamento dovrebbe essere tra 150°C e 200°C per 60-120 secondi. Il tempo sopra la temperatura di liquidus della lega (217°C) dovrebbe essere di 60-150 secondi. La temperatura di picco non deve superare i 260°C e il tempo entro 5°C da questo picco dovrebbe essere al massimo di 10 secondi. La velocità di riscaldamento massima è di 3°C/sec e la velocità di raffreddamento massima è di 6°C/sec. La saldatura a rifusione non dovrebbe essere eseguita più di due volte.

6.2 Saldatura Manuale

Se la saldatura manuale è inevitabile, la temperatura della punta del saldatore deve essere inferiore a 350°C e il tempo di contatto per terminale non deve superare i 3 secondi. Si consiglia un saldatore a bassa potenza (≤25W). Dovrebbe essere lasciato un intervallo minimo di 2 secondi tra la saldatura di ciascun terminale per prevenire shock termici.

6.3 Conservazione e Sensibilità all'Umidità

I componenti sono confezionati in una busta resistente all'umidità con essiccante. La busta non deve essere aperta finché le parti non sono pronte per l'uso. Dopo l'apertura, i LED non utilizzati devono essere conservati a ≤30°C e ≤60% di Umidità Relativa (UR) e utilizzati entro 168 ore (7 giorni). Se questo intervallo viene superato o l'indicatore dell'essiccante cambia colore, è necessario un trattamento di baking a 60±5°C per 24 ore prima dell'uso.

7. Confezionamento e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

I LED sono forniti su nastro portante goffrato su bobina da 7 pollici (178 mm) di diametro. La larghezza della bobina è di 13.0 mm e il diametro del mozzo è di 44.4 mm. Ogni bobina contiene 3000 pezzi. Le dimensioni delle tasche del nastro portante sono progettate per trattenere in modo sicuro il package da 2.0x1.25 mm.

7.2 Informazioni sull'Etichetta

L'etichetta di confezionamento contiene informazioni critiche per la tracciabilità e la corretta applicazione: Numero Prodotto Cliente (CPN), Numero Prodotto (P/N), Quantità Confezionata (QTY), Classe Intensità Luminosa (CAT), Classe Cromaticità/Lunghezza d'Onda Dominante (HUE), Classe Tensione Diretta (REF) e Numero di Lotto (LOT No).

8. Raccomandazioni per l'Applicazione

8.1 Applicazioni Tipiche

Il colore Giallo Verde Brillante e l'ampio angolo di visione rendono questo LED ideale per l'indicazione di stato e la retroilluminazione. Usi comuni includono: retroilluminazione per cruscotti e interruttori di pannelli strumenti, retroilluminazione di indicatori e tastiere in dispositivi di telecomunicazione come telefoni e fax, retroilluminazione piatta per piccoli LCD e simboli e applicazioni generiche di indicatori.

8.2 Considerazioni di Progettazione

Limitazione della Corrente:Una resistenza esterna di limitazione della corrente è obbligatoria. La caratteristica IV esponenziale significa che un piccolo aumento di tensione può causare un grande e dannoso aumento di corrente. Il valore della resistenza deve essere calcolato in base alla tensione di alimentazione, alla tensione diretta tipica del LED (2.0V) e alla corrente operativa desiderata (≤25 mA).

Gestione Termica:Sebbene il package sia piccolo, la dissipazione di potenza (fino a 60 mW) deve essere considerata, specialmente ad alte temperature ambiente o in spazi chiusi. È necessario consultare la curva di derating. Un'adeguata area di rame sul PCB attorno ai pad può aiutare a dissipare il calore.

Protezione ESD:Sebbene classificato per 2000V HBM, durante l'assemblaggio dovrebbero essere osservate le normali precauzioni di manipolazione ESD.

Progettazione Ottica:L'angolo di visione di 120° fornisce un'ampia copertura. Per luce focalizzata, sarebbero necessarie ottiche secondarie (lenti). La lente in resina trasparente offre una buona estrazione della luce.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto ai vecchi package LED a foro passante, questo tipo SMD offre un ingombro e un profilo drasticamente ridotti, consentendo moderni design miniaturizzati. La tecnologia AlGaInP fornisce alta efficienza e colore saturo nello spettro giallo-verde. L'ampio angolo di visione di 120° è un vantaggio chiave rispetto ai LED ad angolo più stretto per applicazioni che richiedono ampia visibilità. La conformità agli standard RoHS, REACH e alogeni-free garantisce che soddisfi i severi requisiti ambientali globali per i prodotti elettronici.

10. Domande Frequenti (FAQ)

D: Posso pilotare questo LED senza una resistenza in serie?

R: No. La scheda tecnica avverte esplicitamente che un leggero spostamento di tensione causerà un grande cambiamento di corrente, portando al burnout. Una resistenza di limitazione della corrente o un driver a corrente costante sono essenziali.

D: Cosa succede se supero i 7 giorni di "floor life" dopo aver aperto la busta anti-umidità?

R: I LED potrebbero assorbire umidità, che può causare crepe "popcorn" o delaminazione durante la saldatura a rifusione. Devono essere sottoposti a baking a 60±5°C per 24 ore prima dell'uso.

D: Posso usarlo per indicazione a tensione inversa?

R: No. Il dispositivo non è progettato per il funzionamento inverso. La specifica di tensione inversa di 5V è solo per condizioni di test durante la misurazione della corrente di dispersione (IR).

D: Come interpreto i codici bin (P1, C17, ecc.) sull'etichetta?

R: Questi codici specificano l'intervallo garantito per l'intensità luminosa (P1, P2, Q1, Q2) e la lunghezza d'onda dominante (C16-C19). I progettisti dovrebbero selezionare il bin appropriato per i requisiti di luminosità e coerenza di colore della loro applicazione.

11. Studio di Caso Pratico di Progettazione

Consideriamo la progettazione di un indicatore di stato per un dispositivo consumer portatile alimentato da una linea a 3.3V. L'obiettivo è una luce Giallo Verde Brillante chiaramente visibile.

Passo 1 - Selezione della Corrente:Puntando a una luminosità media, viene scelta una corrente operativa di 15 mA, ben al di sotto del massimo di 25 mA.

Passo 2 - Calcolo della Resistenza:Usando la Legge di Ohm: R = (V_alimentazione - Vf_LED) / I_LED. Con V_alimentazione = 3.3V, Vf_tipico = 2.0V e I_LED = 0.015 A, R = (3.3 - 2.0) / 0.015 = 86.67 Ω. Si può selezionare il valore standard più vicino di 91 Ω o 82 Ω, aggiustando leggermente la corrente.

Passo 3 - Potenza Nominale:Potenza dissipata nella resistenza P_R = I²R = (0.015)² * 91 = 0.0205 W. Una resistenza standard da 1/10W (0.1W) è più che sufficiente.

Passo 4 - Controllo Termico:La dissipazione di potenza del dispositivo P_LED = Vf * I = 2.0V * 0.015A = 30 mW. Secondo la curva di derating, a una temperatura ambiente massima prevista di 50°C, la corrente consentita è ancora superiore a 25 mA, quindi 15 mA è sicura.

Passo 5 - Layout del PCB:Viene creato un footprint corrispondente al package da 2.0x1.25mm. Piccoli collegamenti di alleggerimento termico a una modesta area di rame possono aiutare la saldatura e la dissipazione del calore senza fungere da grande dissipatore che potrebbe complicare la rifusione.

12. Principio di Funzionamento

Questo LED funziona sul principio dell'elettroluminescenza in una giunzione p-n semiconduttore. La regione attiva è composta da AlGaInP. Quando viene applicata una tensione diretta che supera il potenziale di built-in della giunzione, gli elettroni dalla regione di tipo n e le lacune dalla regione di tipo p vengono iniettati nella regione attiva. Qui, si ricombinano, rilasciando energia sotto forma di fotoni. La specifica energia del bandgap della lega AlGaInP determina la lunghezza d'onda della luce emessa, in questo caso corrispondente al Giallo Verde Brillante (~575 nm). L'incapsulante in resina epossidica trasparente protegge il die semiconduttore, fornisce stabilità meccanica e modella il fascio luminoso in uscita all'angolo di visione specificato di 120 gradi.

13. Tendenze Tecnologiche

Lo sviluppo di LED SMD come il 19-213 fa parte della più ampia tendenza dell'elettronica verso la miniaturizzazione, l'aumentata affidabilità e l'assemblaggio automatizzato. La tecnologia AlGaInP rappresenta una soluzione matura ed efficiente per produrre LED ad alta luminosità rossi, arancioni, gialli e verdi. La ricerca continua sui materiali semiconduttori, come ulteriori perfezionamenti nella crescita epitassiale e nella conversione di fosfori per spettri più ampi, continua a spingere i limiti di efficienza, resa cromatica e densità di potenza. Inoltre, le innovazioni nel packaging si concentrano sul miglioramento della gestione termica per consentire correnti di pilotaggio più elevate da ingombri sempre più piccoli, nonché sull'aumento dell'affidabilità in condizioni ambientali severe. L'integrazione dell'elettronica di pilotaggio e di chip multicolore in package singoli (es. LED RGB) è un'altra significativa tendenza abilitata dalla tecnologia SMD avanzata.