Scheda Tecnica LED SMD 19-223/R7G6C-A01/2T - Package 2.0x1.25x0.8mm - Tensione 2.0-2.4V - Multi-Colore - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il 19-223 è un LED SMD (Surface Mount Device) compatto e multi-colore, progettato per applicazioni elettroniche moderne che richiedono un packaging ad alta densità e prestazioni affidabili. Questo componente rappresenta un significativo passo avanti rispetto ai LED tradizionali con piedini, consentendo lo sviluppo di prodotti finali più piccoli, leggeri ed efficienti.

1.1 Vantaggi Principali e Posizionamento

Il vantaggio principale del LED SMD 19-223 è la sua impronta miniaturizzata. Le sue dimensioni significativamente ridotte rispetto ai componenti con piedini consentono progetti di circuiti stampati (PCB) più piccoli, una maggiore densità di componenti, una riduzione dello spazio di stoccaggio e, in definitiva, la creazione di apparecchiature più compatte. La sua costruzione leggera lo rende inoltre ideale per applicazioni portatili e miniaturizzate dove il peso è un fattore critico.

1.2 Mercati e Applicazioni Target

Questo LED è versatile e si rivolge a diverse aree applicative chiave:

• Automotive e Strumentazione:Retroilluminazione per indicatori e interruttori del cruscotto.
• Telecomunicazioni:Indicatori di stato e retroilluminazione in telefoni, fax e altri dispositivi di comunicazione.
• Elettronica di Consumo:Retroilluminazione piatta per display a cristalli liquidi (LCD), illuminazione di interruttori e illuminazione di simboli.
• Indicazione Generica:Una soluzione affidabile per un'ampia gamma di esigenze di indicazione di stato in vari settori industriali.

2. Approfondimento Specifiche Tecniche

Questa sezione fornisce un'analisi dettagliata e oggettiva dei principali parametri tecnici del LED come definiti nella scheda tecnica.

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. Questo è un valore relativamente basso, a sottolineare che questo LED non è progettato per funzionare in polarizzazione inversa e richiede protezione nei circuiti dove potrebbe verificarsi tensione inversa.
• Corrente Diretta Continua (I_F):25 mA per entrambi i chip R7 (Rosso Scuro) e G6 (Giallo Verde Brillante).
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):60 mA (duty cycle 1/10 @ 1kHz). Ciò consente brevi impulsi di corrente più elevata, utili per il multiplexing o per ottenere una luminosità istantanea più alta.
• Dissipazione di Potenza (P_d):60 mW. Questo parametro, combinato con la tensione diretta, determina la massima corrente diretta sostenibile in determinate condizioni termiche.
• Scarica Elettrostatica (ESD) Modello Corpo Umano (HBM):2000V. Ciò indica un livello moderato di robustezza ESD, ma sono comunque necessarie le precauzioni standard di manipolazione ESD durante l'assemblaggio.
• Temperatura di Funzionamento e Conservazione:-40°C a +85°C (funzionamento), -40°C a +90°C (conservazione). Quest'ampio intervallo garantisce affidabilità in ambienti ostili.
• Temperatura di Saldatura:Compatibile con la rifusione (reflow) (picco 260°C per max 10 sec) e saldatura manuale (350°C per max 3 sec).

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi sono i parametri di prestazione tipici misurati a Ta=25°C e I_F=20mA, salvo diversa specificazione.

• Intensità Luminosa (I_v):18.0 - 72.0 mcd (range Min - Max). Il valore tipico rientra in questo intervallo di binning (vedi Sezione 3). Si applica una tolleranza di ±11%.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):130 gradi (tipico). Questo ampio angolo di visione è adatto per applicazioni che richiedono un'ampia visibilità.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λ_p):R7: 639 nm (tipico), G6: 575 nm (tipico). Definisce il picco spettrale della luce emessa.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):R7: 631 nm (tipico), G6: 573 nm (tipico). Questa è la singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano, strettamente correlata al colore.
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ):20 nm (tipico) per entrambi. Indica la purezza spettrale del colore emesso.
• Tensione Diretta (V_F):2.00V (tipico), 2.40V (max). Questa bassa tensione diretta è vantaggiosa per dispositivi a basso consumo e alimentati a batteria.
• Corrente Inversa (I_R):10 μA (max) a V_R=5V.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

L'emissione luminosa dei LED varia da unità a unità. Un sistema di binning viene utilizzato per classificare i componenti in base a parametri di prestazione chiave.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

Entrambi i chip R7 e G6 vengono suddivisi in tre bin di intensità (M, N, P) quando pilotati a I_F=20mA:

• Bin M:18.0 - 28.5 mcd
• Bin N:28.5 - 45.0 mcd
• Bin P:45.0 - 72.0 mcd

Ciò consente ai progettisti di selezionare LED con livelli di luminosità coerenti per la loro applicazione, garantendo un aspetto uniforme in array multi-LED.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fornisce curve caratteristiche tipiche che sono cruciali per comprendere il comportamento del LED in diverse condizioni operative.

4.1 Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta

La curva mostra una relazione non lineare. Sebbene l'intensità generalmente aumenti con la corrente, l'efficienza (lumen per watt) può diminuire a correnti più elevate a causa dell'aumento della generazione di calore. Il funzionamento vicino alla corrente continua massima (25mA) richiede un'attenta gestione termica.

4.2 Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente

L'intensità luminosa diminuisce all'aumentare della temperatura ambiente. Questo derating termico è una considerazione di progettazione critica, specialmente per applicazioni in ambienti ad alta temperatura o dove il LED è pilotato ad alte correnti. La curva di derating della corrente diretta fornisce la massima corrente ammissibile a temperature elevate per evitare di superare il limite di dissipazione di potenza.

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

Questa curva esponenziale è fondamentale. Il LED inizia a condurre ed emettere luce ad una specifica tensione di soglia (~1.8V per questi dispositivi). Un piccolo aumento della tensione oltre questo punto provoca un grande aumento della corrente. Ciò sottolinea la necessità di utilizzare una resistenza limitatrice di corrente o un driver a corrente costante per prevenire la fuga termica (thermal runaway).

4.4 Distribuzione Spettrale

I grafici mostrano la distribuzione relativa della potenza spettrale. Il chip R7 emette nella regione del rosso (~639nm picco), mentre il chip G6 emette nella regione del giallo-verde (~575nm picco). La larghezza di banda di 20nm indica colori moderatamente saturi.

4.5 Diagramma di Radiazione

Il diagramma polare conferma l'angolo di visione di 130 gradi, mostrando un pattern di emissione quasi-Lambertiano in cui l'intensità è massima a 0° (perpendicolare al chip) e diminuisce verso i bordi.

5. Informazioni Meccaniche e di Package

5.1 Dimensioni del Package

Il LED ha un package SMD compatto. Le dimensioni chiave (in mm, tolleranza ±0.1mm salvo diversa indicazione) includono una dimensione del corpo di circa 2.0mm in lunghezza, 1.25mm in larghezza e 0.8mm in altezza. La scheda tecnica fornisce un disegno dimensionale dettagliato incluso il layout dei pad, essenziale per il progetto dell'impronta sul PCB.

5.2 Identificazione della Polarità

Il catodo è tipicamente identificato da una marcatura sul package o da uno spigolo smussato, come mostrato nel disegno dimensionale. La polarità corretta deve essere rispettata durante l'assemblaggio.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Rifusione (Reflow)

Il componente è compatibile con processi di rifusione a infrarossi e a fase di vapore. Il profilo consigliato senza piombo include: una fase di pre-riscaldamento (150-200°C per 60-120s), un tempo sopra il liquido (217°C per 60-150s), una temperatura di picco massima di 260°C per un massimo di 10 secondi, e velocità di raffreddamento controllate. La rifusione non dovrebbe essere eseguita più di due volte.

6.2 Conservazione e Sensibilità all'Umidità

I LED sono confezionati in sacchetti resistenti all'umidità con essiccante. Le precauzioni sono critiche:

• Non aprire il sacchetto fino al momento dell'uso.
• Dopo l'apertura, utilizzare entro 168 ore (7 giorni) se conservati a ≤30°C e ≤60% UR.
• Se il tempo di esposizione viene superato, è necessario un trattamento di essiccazione (baking) (60±5°C per 24 ore) prima della saldatura per prevenire danni da "popcorning" durante la rifusione.

6.3 Precauzioni di Progettazione

• Limitazione di Corrente:Una resistenza esterna in serie è obbligatoria per impostare la corrente operativa. La ripida curva I-V significa che un leggero aumento di tensione può causare un picco di corrente distruttivo.
• 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.

7. Packaging e Informazioni d'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

Il prodotto è fornito su nastro da 8mm su bobine da 7 pollici di diametro, compatibili con le attrezzature standard di pick-and-place automatico. Ogni bobina contiene 2000 pezzi. Le dimensioni dettagliate del nastro portacomponenti e della bobina sono fornite nella scheda tecnica.

7.2 Spiegazione dell'Etichetta

L'etichetta della bobina include codici per:

• Numero di Prodotto (P/N)
• Quantità di Confezionamento (QTY)
• Classe di Intensità Luminosa (CAT)
• Classe di Cromaticità e Lunghezza d'Onda Dominante (HUE)
• Classe di Tensione Diretta (REF)
• Numero di Lotto (LOT No.)

8. Suggerimenti Applicativi e Considerazioni di Progettazione

8.1 Circuiti Applicativi Tipici

Il circuito di pilotaggio più basilare consiste in una sorgente di tensione (V_CC), una resistenza limitatrice di corrente (R_S), e il LED in serie. R_S= (V_CC- V_F) / I_F. Per una luminosità stabile al variare della temperatura e della tensione di alimentazione, si raccomanda un driver a corrente costante.

8.2 Gestione Termica

Sebbene piccolo, la dissipazione di potenza (fino a 60mW) deve essere considerata. Assicurare un'adeguata area di rame sul PCB collegata al pad termico del LED (se presente) o al piano di massa circostante per fungere da dissipatore di calore, specialmente quando si opera ad alte temperature ambiente o ad alte correnti.

8.3 Progettazione Ottica

L'ampio angolo di visione di 130 gradi potrebbe richiedere ottiche secondarie (lenti, guide luminose) se è necessario un fascio più focalizzato. Il colore della resina trasparente del package è adatto per applicazioni in cui si desidera il vero colore del chip.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Il LED 19-223 si differenzia grazie alla combinazione di un fattore di forma molto piccolo, disponibilità in due colori distinti (rosso e giallo-verde) con la stessa impronta di package, e conformità agli standard ambientali moderni (RoHS, REACH, Senza Alogeni). Rispetto a LED più grandi, consente un significativo risparmio di spazio. L'uso del materiale AlGaInP per entrambi i colori fornisce una buona efficienza luminosa.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Perché una resistenza limitatrice di corrente è assolutamente necessaria?

R: La tensione diretta è relativamente stabile, ma la corrente aumenta esponenzialmente con piccoli aumenti di tensione al di sopra della soglia. Senza una resistenza, la corrente può superare rapidamente il valore massimo nominale (25mA) e distruggere il LED.

D: Posso pilotare questo LED con un'alimentazione logica da 3.3V o 5V?

R: Sì, ma devi calcolare l'appropriata resistenza in serie. Ad esempio, con un'alimentazione da 3.3V e un I_Ftarget di 20mA, utilizzando un V_Ftipico di 2.0V: R = (3.3V - 2.0V) / 0.020A = 65 Ohm. Una resistenza standard da 68 Ohm sarebbe adatta.

D: Cosa significa la "tolleranza di ±11%" sull'intensità luminosa per il mio progetto?

R: Significa che singoli LED, anche dello stesso bin, possono variare in luminosità fino all'11% rispetto al valore nominale del bin. Per applicazioni che richiedono un aspetto uniforme (es. array di retroilluminazione), potrebbe essere necessario selezionare bin più stretti o implementare una calibrazione di corrente.

11. Caso Pratico di Progettazione

Scenario:Progettazione di un pannello indicatore di stato compatto con quattro LED (due rossi, due verdi) per un dispositivo portatile alimentato da una batteria Li-ion da 3.7V.

Passaggi di Progettazione:

1. Selezione della Corrente:Scegliere I_F= 15 mA per un buon compromesso tra luminosità e basso consumo, prolungando la durata della batteria.
2. Calcolo della Resistenza:Assumendo il caso peggiore V_F= 2.4V. R_S= (3.7V - 2.4V) / 0.015A ≈ 86.7 Ohm. Utilizzare una resistenza standard da 91 Ohm o 100 Ohm.
3. Layout del PCB:Posizionare i LED con la polarità corretta. Includere una piccola zona di rame collegata ai pad del catodo per favorire la dissipazione del calore.
4. Verifica Termica:Potenza per LED: P = V_F* I_F≈ 2.0V * 0.015A = 30mW, ben al di sotto del massimo di 60mW. Totale per quattro LED è 120mW, gestibile su una scheda piccola.
5. Conservazione/Assemblaggio:Pianificare l'assemblaggio del PCB per utilizzare le bobine di LED entro 7 giorni dall'apertura dei sacchetti anti-umidità.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

I Diodi Emettitori di Luce (LED) sono dispositivi a semiconduttore che emettono luce attraverso l'elettroluminescenza. Quando una tensione diretta viene applicata alla giunzione p-n, gli elettroni del materiale di tipo n si ricombinano con le lacune del materiale di tipo p nella regione attiva. Questo processo di ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica lunghezza d'onda (colore) della luce emessa è determinata dall'energia del bandgap del materiale semiconduttore utilizzato. Il 19-223 utilizza sistemi di materiali AlGaInP (Fosfuro di Alluminio Gallio Indio), che sono efficienti emettitori nello spettro dal rosso al giallo-verde.

13. Tendenze Tecnologiche

L'evoluzione dei LED SMD come il 19-223 segue diverse chiare tendenze del settore: continua miniaturizzazione per consentire prodotti finali sempre più piccoli, miglioramenti nell'efficienza luminosa (più luce emessa per watt di ingresso elettrico), maggiore affidabilità e longevità, e stretta aderenza alle normative ambientali (senza alogeni, RoHS). La spinta verso un packaging ad alta densità spinge i progressi nella gestione termica a livello di package e in sistemi di binning più precisi per garantire la coerenza di colore e luminosità nella produzione automatizzata di grandi volumi.