Scheda Tecnica LED SMD 19-21/S2C-AL2M2VY/3T - Dimensione 2.0x1.25x0.8mm - Tensione 1.7-2.2V - Colore Arancione Brillante - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il 19-21/S2C-AL2M2VY/3T è un LED a montaggio superficiale (SMD) che utilizza la tecnologia a chip AlGaInP per emettere un colore arancione brillante. Questo componente è progettato per assemblaggi elettronici moderni e compatti, offrendo vantaggi significativi nell'utilizzo dello spazio su scheda e nei processi di produzione automatizzati.

1.1 Vantaggi Principali e Posizionamento

Il vantaggio principale di questo LED è la sua impronta miniaturizzata. Essendo significativamente più piccolo dei tradizionali LED a telaio con reofori, consente la progettazione di schede a circuito stampato (PCB) più piccole, una maggiore densità di componenti, una riduzione dello spazio di stoccaggio e, in definitiva, la creazione di apparecchiature finali più compatte. La sua costruzione leggera lo rende inoltre una scelta ideale per applicazioni in cui dimensioni e peso sono vincoli critici.

Questo LED è di tipo monocromatico, è privo di piombo (Pb-free) ed è conforme alle principali normative ambientali e di sicurezza, tra cui RoHS, REACH UE e standard alogeni-free (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). Viene fornito su nastro da 8mm su bobine da 7 pollici di diametro, risultando pienamente compatibile con le attrezzature standard di pick-and-place automatico utilizzate nella produzione elettronica di alto volume. Il componente è inoltre compatibile con i processi di saldatura a rifusione a infrarossi e in fase di vapore.

2. Specifiche Tecniche e Interpretazione Approfondita

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.

• Tensione Inversa (V_R):5V. Superare questa tensione in polarizzazione inversa può causare la rottura della giunzione.
• Corrente Diretta (I_F):25mA (continua).
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):60mA (con un ciclo di lavoro di 1/10 e frequenza di 1kHz). Questo valore è valido solo per il funzionamento in impulso.
• Dissipazione di Potenza (P_d):60mW. Questa è la potenza massima che il package può dissipare senza superare i suoi limiti termici.
• Scarica Elettrostatica (ESD) Modello Corpo Umano (HBM):2000V. Ciò indica un livello moderato di sensibilità ESD; sono necessarie adeguate procedure di manipolazione ESD.
• Temperatura di Funzionamento (T_opr):-40°C a +85°C. Il dispositivo è classificato per applicazioni nell'intervallo di temperatura industriale.
• Temperatura di Conservazione (T_stg):-40°C a +90°C.
• Temperatura di Saldatura: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 sono misurati in condizioni di prova standard di temperatura ambiente (T_a) di 25°C e corrente diretta (I_F) di 5mA, salvo diversa indicazione.

• Intensità Luminosa (I_v):Varia da un minimo di 14,5 mcd a un massimo di 28,5 mcd. Il valore tipico rientra in questo intervallo. Si applica una tolleranza di ±11%.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):L'angolo a metà intensità è tipicamente di 100 gradi, indicando un pattern di visione ampio.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λ_p):Tipicamente 611 nm.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):Varia da 600,5 nm a 612,5 nm, con una tolleranza di ±1 nm. Questo parametro definisce il colore percepito.
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ):Tipicamente 17 nm, misurata a metà dell'intensità di picco (Larghezza a Metà Altezza).
• Tensione Diretta (V_F):Varia da 1,70V a 2,20V a I_F=5mA, con una tolleranza di ±0,05V.
• Corrente Inversa (I_R):Massimo di 10 μA quando viene applicata una tensione inversa (V_R) di 5V.Nota Importante:Il dispositivo non è progettato per funzionare in polarizzazione inversa; questa condizione di prova è solo per la caratterizzazione della corrente di dispersione.

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

Binning a I_F= 5mA.

• L2:14,5 mcd a 18,0 mcd
• M1:18,0 mcd a 22,5 mcd
• M2:22,5 mcd a 28,5 mcd

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

Binning a I_F= 5mA.

• D8:600,5 nm a 603,5 nm
• D9:603,5 nm a 606,5 nm
• D10:606,5 nm a 609,5 nm
• D11:609,5 nm a 612,5 nm

3.3 Binning della Tensione Diretta

Binning a I_F= 5mA.

• 19:1,70V a 1,80V
• 20:1,80V a 1,90V
• 21:1,90V a 2,00V
• 22:2,00V a 2,10V
• 23:2,10V a 2,20V

Il codice prodotto "19-21" nel numero di parte probabilmente fa riferimento a bin specifici di queste categorie (ad es., bin V_F19-21).

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fornisce diverse curve caratteristiche tipiche, fondamentali per la progettazione.

4.1 Distribuzione Spettrale

The curve shows a single, dominant peak centered around 611 nm, which is characteristic of AlGaInP-based orange LEDs. The narrow bandwidth (typically 17 nm) results in a saturated, pure orange color.

.2 Relative Luminous Intensity vs. Forward Current

Questa curva è generalmente lineare a correnti basse ma mostrerà effetti di saturazione all'aumentare della corrente. È essenziale per determinare la corrente di pilotaggio necessaria per ottenere un livello di luminosità desiderato.

4.3 Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

L'intensità luminosa diminuisce all'aumentare della temperatura ambiente. Questa curva è fondamentale per applicazioni che operano in un ampio intervallo di temperature, poiché consente ai progettisti di deratare l'output previsto o di compensare nel circuito di pilotaggio.

4.4 Curva di Derating della Corrente Diretta

Questo grafico mostra la massima corrente diretta continua ammissibile in funzione della temperatura ambiente. All'aumentare della temperatura, la corrente massima deve essere ridotta per rimanere entro i limiti di dissipazione di potenza del dispositivo e prevenire la fuga termica.

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

Questa curva diodo standard mostra la relazione esponenziale. La tensione diretta ha un coefficiente di temperatura negativo, il che significa che diminuisce leggermente all'aumentare della temperatura di giunzione.

4.6 Diagramma di Radiazione

Il diagramma polare conferma l'ampio pattern di emissione di tipo lambertiano con un tipico angolo di visione di 100 gradi, fornendo un'illuminazione uniforme su un'ampia area.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il LED SMD 19-21 ha un package rettangolare compatto. Le dimensioni chiave (in mm, tolleranza ±0,1mm salvo specificato) includono una dimensione del corpo di circa 2,0mm di lunghezza e 1,25mm di larghezza, con un'altezza di circa 0,8mm. Il disegno dettagliato specifica le posizioni dei pad, l'altezza di distacco e la posizione del segno di identificazione del catodo.

5.2 Identificazione della Polarità

Un chiaro segno del catodo è indicato sul package e sul disegno dimensionale. La polarità corretta deve essere osservata durante il montaggio per prevenire danni da polarizzazione inversa.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

6.1 Limitazione della Corrente

Obbligatorio:Un resistore limitatore di corrente esterno o un driver a corrente costante deve essere sempre utilizzato in serie con il LED. La tensione diretta del LED ha un ginocchio netto; un piccolo aumento della tensione di alimentazione può causare un grande, potenzialmente distruttivo, aumento della corrente.

6.2 Conservazione e Sensibilità all'Umidità

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

1. Non aprire la busta fino al momento dell'uso.
2. Dopo l'apertura, i LED non utilizzati devono essere conservati a ≤30°C e ≤60% di Umidità Relativa.
3. La "vita a terra" dopo l'apertura della busta è di 168 ore (7 giorni).
4. Se il tempo di esposizione viene superato o l'indicatore dell'essiccante ha cambiato colore, i componenti devono essere essiccati a 60°C ±5°C per 24 ore prima della saldatura a rifusione per prevenire danni da "popcorning".

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 Liquido (TAL):Sopra 217°C per 60-150 secondi.
• Temperatura di Picco:Massimo di 260°C, mantenuta per un massimo di 10 secondi.
• Velocità di Rampa in Salita:Massimo 6°C/secondo.
• Velocità di Rampa in Discesa:Massimo 3°C/secondo.

La saldatura a rifusione non deve essere eseguita più di due volte. Evitare stress meccanici sul LED durante il riscaldamento e non deformare il PCB dopo la saldatura.

6.4 Saldatura Manuale e Rilavorazione

Se è necessaria la saldatura manuale, utilizzare un saldatore con temperatura della punta <350°C, applicare calore per ≤3 secondi per terminale e utilizzare un ferro con potenza nominale <25W. Consentire un intervallo di raffreddamento >2 secondi tra i terminali. La rilavorazione è fortemente sconsigliata. Se assolutamente necessaria, utilizzare un saldatore a doppia punta per riscaldare contemporaneamente entrambi i terminali e sollevare il componente per evitare danni ai pad. Verificare sempre la funzionalità del LED dopo qualsiasi rilavorazione.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

I LED sono forniti su nastro portante goffrato su bobine da 7 pollici di diametro. La larghezza del nastro è di 8mm. Ogni bobina contiene 3000 pezzi. Le dimensioni dettagliate per le tasche del nastro portante e della bobina sono fornite nella scheda tecnica.

7.2 Spiegazione dell'Etichetta

L'etichetta della bobina contiene diversi campi chiave:

• CPN:Numero Prodotto Cliente
• P/N:Numero Prodotto Produttore (es., 19-21/S2C-AL2M2VY/3T)
• QTY:Quantità di Imballaggio
• CAT:Classe di Intensità Luminosa (Codice Bin, es., M1)
• HUE:Coordinate Cromatiche & Classe Lunghezza d'Onda Dominante (Codice Bin, es., D10)
• REF:Classe Tensione Diretta (Codice Bin, es., 20)
• LOT No:Numero di Lotto di Produzione per la tracciabilità.

8. Suggerimenti per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Interni Auto:Retroilluminazione per indicatori del cruscotto, interruttori e pannelli di controllo.
• Apparecchiature di Telecomunicazione:Indicatori di stato e retroilluminazione tastiera in telefoni, fax e hardware di rete.
• Elettronica di Consumo:Retroilluminazione piatta per piccoli display LCD, illuminazione interruttori e indicatori simbolici.
• Indicazione Generale:Stato alimentazione, indicazione modalità e segnali di allarme in un'ampia varietà di dispositivi elettronici.

8.2 Considerazioni di Progettazione

1. Circuito di Pilotaggio:Implementare sempre una sorgente di corrente costante o una sorgente di tensione con un resistore in serie. Calcolare il valore del resistore usando R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F, dove V_Fdovrebbe essere scelto dal valore massimo del bin (2,2V) per un progetto robusto.
2. Gestione Termica:Sebbene la potenza sia bassa, assicurare un'adeguata area di rame sul PCB o via termiche sotto i pad del LED se si opera ad alte temperature ambiente o vicino alla corrente massima, per aiutare a dissipare il calore e mantenere la stabilità dell'output luminoso.
3. Progettazione Ottica:L'ampio angolo di visione di 100 gradi lo rende adatto per applicazioni che richiedono un'illuminazione ad ampia area senza ottiche secondarie. Per fasci focalizzati, potrebbe essere necessaria una lente.
4. Protezione ESD:Incorpora diodi di protezione ESD sulle linee di segnale sensibili se il LED si trova in una posizione accessibile all'utente, poiché il dispositivo ha una classificazione HBM di 2kV.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto alle vecchie tecnologie LED a foro passante, il LED SMD 19-21 offre:

• Riduzione Dimensionale:Impronta e profilo drasticamente più piccoli.
• Efficienza Produttiva:Consente un assemblaggio completamente automatizzato e ad alta velocità.
• Prestazioni:La tecnologia AlGaInP fornisce alta efficienza e una buona saturazione del colore nello spettro arancione/rosso.
• Affidabilità:La costruzione SMD solida è generalmente più robusta contro vibrazioni e shock meccanici rispetto ai dispositivi con bonding a filo su un telaio di reofori.

Rispetto ad alcuni altri LED SMD arancioni, la specifica struttura di binning (Intensità Luminosa, Lunghezza d'Onda Dominante, Tensione Diretta) di questo componente consente una corrispondenza più stretta a livello di sistema di colore e luminosità quando più LED sono utilizzati in un array.

10. Domande Frequenti (FAQ)

D: Qual è la differenza tra lunghezza d'onda di picco e lunghezza d'onda dominante?

R: La lunghezza d'onda di picco (λ_p) è la lunghezza d'onda alla quale la distribuzione di potenza spettrale è massima. La lunghezza d'onda dominante (λ_d) è la singola lunghezza d'onda della luce monocromatica che corrisponde al colore percepito del LED. Per i LED con spettro simmetrico, sono spesso vicine, ma λ_dè più rilevante per la specifica del colore.

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

R: Sì, la corrente diretta continua massima assoluta è 25mA, quindi 20mA è entro le specifiche. Tuttavia, è necessario fare riferimento alla curva di derating se la temperatura ambiente è significativamente superiore a 25°C e assicurare una corretta dissipazione del calore.

D: Perché la tensione inversa nominale è solo 5V?

R: Questo LED non è progettato per funzionare in polarizzazione inversa. Il valore nominale di 5V è una condizione di prova per misurare la corrente di dispersione (I_R). Nella progettazione del circuito, è necessario assicurarsi che il LED non sia mai sottoposto a una tensione inversa, tipicamente orientandolo correttamente o posizionando un diodo di protezione in parallelo (anti-parallelo) se l'applicazione lo richiede.

D: Come interpreto il numero di parte 19-21/S2C-AL2M2VY/3T?

R: Sebbene la decodifica completa possa essere proprietaria, uno schema comune è: "19-21" probabilmente indica l'intervallo del bin della tensione diretta, "S2C" può riferirsi alla dimensione/stile del package (2.0x1.25mm), "AL2M2VY" probabilmente codifica il materiale del chip (AlGaInP), il colore (Arancione Brillante) e altri attributi, e "3T" può indicare l'imballaggio su nastro e bobina.

11. Caso Pratico di Progettazione

Scenario:Progettazione di un cluster di tre indicatori di stato arancioni per un dispositivo consumer alimentato da una linea a 5V. L'obiettivo è una luminosità e un colore uniformi.

Passaggi di Progettazione:

1. Selezione della Corrente:Scegliere I_F= 10mA per un buon equilibrio tra luminosità e longevità, ben al di sotto del massimo di 25mA.
2. Calcolo della Tensione:Utilizzare il V_Fmassimo dalla scheda tecnica (2,20V) per un progetto conservativo. Resistore in serie R = (5V - 2,20V) / 0,010A = 280Ω. Il valore standard E24 più vicino è 270Ω o 300Ω. Scegliendo 270Ω si ottiene I_F≈ (5-2,2)/270 = 10,37mA.
3. Potenza nel Resistore:P = I²R = (0,01037)²* 270 ≈ 0,029W. Un resistore standard da 1/10W (0,1W) è più che sufficiente.
4. Garantire l'Uniformità:Per ottenere un aspetto uniforme, specificare requisiti di binning stretti quando si ordina: richiedere tutti i LED dallo stesso bin di Lunghezza d'Onda Dominante (es., D10) e dallo stesso bin di Intensità Luminosa (es., M1). Utilizzare resistori individuali per ogni LED (piuttosto che un resistore per tutti in parallelo) compensa le piccole variazioni di V_Fe garantisce una corrente uguale.
5. Layout:Posizionare i LED con un'adeguata spaziatura per prevenire l'accoppiamento termico. Seguire il layout dei pad consigliato dal disegno dimensionale per una saldatura affidabile.

12. Introduzione al Principio Tecnologico

Il LED 19-21 è basato sul materiale semiconduttore AlGaInP (Fosfuro di Alluminio Gallio Indio). Questo semiconduttore composto consente l'ingegnerizzazione del bandgap diretto necessaria per produrre un'emissione di luce efficiente nelle regioni spettrali arancione, rossa e gialla. Quando una tensione diretta viene applicata attraverso la giunzione p-n, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva dove si ricombinano, rilasciando energia sotto forma di fotoni. Il rapporto specifico di alluminio, gallio e indio nel reticolo cristallino determina l'energia del bandgap e quindi la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa. L'incapsulante in resina trasparente protegge il chip e funge da lente primaria, modellando la luce emessa nel pattern ad ampio angolo di visione.

13. Tendenze e Sviluppi del Settore

Il mercato per i LED SMD come il 19-21 continua a evolversi. Le tendenze chiave includono:

• Aumento dell'Efficienza:I continui miglioramenti nella scienza dei materiali e nel design dei chip portano a una maggiore efficienza luminosa (più output luminoso per watt elettrico), consentendo correnti di pilotaggio più basse e un ridotto consumo energetico del sistema.
• Miniaturizzazione:La spinta verso dispositivi più piccoli riduce ulteriormente le dimensioni del package anche oltre il 19-21 (es., dimensioni metriche 1608, 1005), mantenendo o migliorando le prestazioni.
• Affidabilità e Durata Migliorate:I miglioramenti nei materiali di incapsulamento, nell'attacco del die e nel bonding a filo (o design flip-chip) stanno estendendo la durata operativa e migliorando le prestazioni in condizioni di alta temperatura e alta umidità.
• Integrazione Intelligente:Una tendenza più ampia coinvolge l'integrazione di circuiti di controllo, come driver a corrente costante o persino controller indirizzabili (come WS2812), direttamente nel package del LED, semplificando la progettazione del sistema per effetti di illuminazione complessi.
• Sostenibilità:L'attenzione su materiali alogeni-free, privi di piombo e conformi a REACH, come si vede in questa scheda tecnica, è un requisito standard del settore guidato dalle normative ambientali globali.

Sebbene la tecnologia AlGaInP fondamentale per l'arancione/rosso sia matura, queste tendenze di packaging e integrazione assicurano che componenti come il 19-21 rimangano rilevanti e migliorino nel tempo.