Scheda Tecnica LED SMD 19-137/R6GHBHC-A01/2T - Multi-Colore - 20mA - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

La serie 19-137 è un LED a montaggio superficiale compatto, progettato per applicazioni ad alta densità. Il suo fattore di forma ridotto consente riduzioni significative delle dimensioni del circuito stampato e dell'ingombro dell'apparecchiatura. La serie è disponibile in più colori (rosso brillante, verde e blu) utilizzando diversi materiali semiconduttori, offrendo flessibilità di progettazione per varie esigenze di segnalazione e retroilluminazione.

1.1 Vantaggi Principali

• Miniaturizzazione:Significativamente più piccoli dei LED a telaio con reofori, consentendo una maggiore densità di impaccamento e prodotti finali più compatti.
• Leggerezza:Ideale per applicazioni miniaturizzate e portatili.
• Compatibilità:Confezionati su nastro da 8mm su bobine da 7 pollici per compatibilità con le attrezzature di posizionamento automatico.
• Robusta Compatibilità di Processo:Adatti sia per processi di saldatura a rifusione a infrarossi che a fase di vapore.
• Conformità Ambientale:Senza piombo e conforme RoHS. Include protezione ESD (2000V HBM).

1.2 Applicazioni Target

• Retroilluminazione per cruscotti, interruttori e simboli.
• Indicatori per apparecchiature di telecomunicazione (telefoni, fax).
• Retroilluminazione piatta per pannelli LCD.
• Applicazioni generiche per indicatori.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

Tutti i parametri sono specificati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C. Superare questi limiti può causare danni permanenti.

• Tensione Inversa (V_R):5V
• Corrente Diretta Continua (I_F):25 mA
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):60 mA (R6/Rosso), 100 mA (GH/Verde, BH/Blu) con ciclo di lavoro 1/10, 1kHz.
• Dissipazione di Potenza (P_d):60 mW (R6), 95 mW (GH, BH).
• Temperatura di Esercizio (T_opr):-40°C a +85°C
• Temperatura di Magazzinaggio (T_stg):-40°C a +90°C
• Temperatura di Saldatura:Rifusione: 260°C per 30 secondi. Saldatura manuale: 350°C per 3 secondi.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Misurato a Ta=25°C e I_F=20mA, salvo diversa indicazione. Sono forniti valori tipici per riferimento; la progettazione deve basarsi sulle specifiche minime/massime.

Nota sulle Tolleranze:Intensità Luminosa (±11%), Lunghezza d'Onda Dominante (±1nm), Tensione Diretta (±0.10V).

3. Spiegazione del Sistema di Binning

I LED vengono suddivisi in bin in base all'intensità luminosa a I_F=20mA per garantire coerenza all'interno di un lotto di produzione.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

• R6 (Rosso):Bin Q (72.0-112 mcd), Bin R (112-180 mcd).
• GH (Verde):Bin R (112-180 mcd), Bin S (180-285 mcd), Bin T (285-450 mcd).
• BH (Blu):Bin N (28.5-45.0 mcd), Bin P (45.0-72.0 mcd), Bin Q (72.0-112 mcd).

Questo binning consente ai progettisti di selezionare il grado di luminosità appropriato per la loro applicazione, bilanciando costi e prestazioni.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fornisce curve caratteristiche tipiche per ogni variante di colore (R6, GH, BH). Queste curve sono essenziali per comprendere il comportamento del dispositivo in diverse condizioni operative.

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

Le curve mostrano la relazione esponenziale tra corrente e tensione. Il LED rosso (R6) ha una tensione diretta tipica significativamente più bassa (~2.0V) rispetto ai LED verde e blu (~3.3V), a causa dei diversi materiali semiconduttori (AlGaInP vs. InGaN). Questo è un parametro critico per la progettazione del circuito di pilotaggio e il calcolo del consumo energetico.

4.2 Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta

L'intensità luminosa aumenta con la corrente diretta ma non in modo lineare. Le curve mostrano che l'intensità tende a saturarsi a correnti più elevate. L'esercizio alla corrente consigliata di 20mA fornisce un buon equilibrio tra luminosità ed efficienza/durata. Non è consigliabile superare la corrente continua massima (25mA) poiché può accelerare il degrado.

4.3 Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente

L'emissione luminosa dei LED dipende dalla temperatura. Le curve dimostrano una diminuzione dell'intensità luminosa all'aumentare della temperatura ambiente. Per il LED rosso (R6), il calo è più pronunciato a temperature più elevate rispetto ai LED verde/blu (GH/BH). Questo derating termico deve essere considerato nei progetti in cui sono previste alte temperature ambiente o una scarsa gestione termica.

4.4 Curva di Derating della Corrente Diretta

Questa curva stabilisce la massima corrente diretta continua ammissibile in funzione della temperatura ambiente. Per garantire l'affidabilità, la corrente diretta deve essere ridotta quando si opera al di sopra dei 25°C. Il rispetto di questa curva è obbligatorio per prevenire surriscaldamento e guasti prematuri.

4.5 Distribuzione Spettrale

I grafici dello spettro mostrano le strette bande di emissione caratteristiche dei LED. Il Rosso (R6) ha un picco attorno a 632nm, il Verde (GH) attorno a 518nm e il Blu (BH) attorno a 468nm. La larghezza di banda spettrale (Δλ) è di circa 20nm per il rosso, 35nm per il verde e 25nm per il blu, indicando purezza del colore.

4.6 Diagramma di Radiazione

I diagrammi polari confermano un ampio pattern di emissione di tipo Lambertiano con un tipico angolo di visione di 120 gradi. Ciò fornisce un'illuminazione ampia e uniforme adatta per retroilluminazione e applicazioni di segnalazione dove sono richiesti ampi angoli di visione.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il package SMD è progettato per il montaggio standard pick-and-place. Le dimensioni chiave (in mm) includono le dimensioni del corpo, la spaziatura dei terminali e l'altezza complessiva. Tutte le tolleranze non specificate sono ±0.1mm. L'impronta esatta e il layout consigliato dei pad devono essere derivati dal disegno dimensionale dettagliato per garantire una corretta saldatura e allineamento.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

• Saldatura a Rifusione:È specificata una temperatura di picco massima di 260°C per 30 secondi. Sono applicabili i profili standard di rifusione senza piombo (IPC/JEDEC J-STD-020).
• Saldatura Manuale:Se necessario, è consentita una temperatura massima della punta del saldatore di 350°C per 3 secondi. Utilizzare il minimo calore per evitare di danneggiare la lente in plastica o i collegamenti interni.
• Precauzioni ESD:Sebbene il dispositivo abbia protezione ESD da 2000V HBM, durante il montaggio devono essere seguite le procedure standard di manipolazione ESD.

7. Informazioni su Imballaggio e Ordini

7.1 Specifiche di Imballaggio

I componenti sono forniti in imballaggio resistente all'umidità.

• Nastro Portacomponenti:Larghezza 8mm, su bobine da 7 pollici di diametro.
• Quantità per Bobina:2000 pezzi.
• Protezione dall'Umidità:Imballato con essiccante in busta stagnola anti-umidità.

7.2 Spiegazione dell'Etichetta

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

• P/N:Numero di Prodotto (es., 19-137/R6GHBHC-A01/2T).
• QTY:Quantità di Imballaggio.
• CAT:Grado di Intensità Luminosa (Codice Bin).
• HUE:Coordinate di Cromaticità & Grado di Lunghezza d'Onda Dominante.
• REF:Grado di Tensione Diretta.
• LOT No:Numero di Lotto di Produzione per tracciabilità.

8. Considerazioni per la Progettazione dell'Applicazione

8.1 Progettazione del Circuito di Pilotaggio

A causa della caratteristica esponenziale I-V del diodo, la regolazione di corrente (non di tensione) è essenziale per un'emissione luminosa stabile. Una semplice resistenza in serie può essere utilizzata per applicazioni a basso costo con un'alimentazione di tensione stabile. Per prestazioni ed efficienza ottimali, specialmente con tensioni di alimentazione variabili o temperatura, si consiglia un driver a corrente costante. La differenza di tensione diretta tra i LED rossi (~2.0V) e verdi/blu (~3.3V) deve essere considerata quando si progettano circuiti per array multicolore.

8.2 Gestione Termica

Sebbene i LED SMD siano efficienti, una parte della potenza in ingresso si converte in calore. La curva di derating mostra chiaramente l'impatto della temperatura. Per un funzionamento affidabile, specialmente ad alte temperature ambiente o correnti di pilotaggio elevate, assicurarsi di utilizzare un'adeguata area di rame sul PCB o altri metodi di dissipazione per mantenere la temperatura di giunzione entro limiti sicuri. Una cattiva progettazione termica porterà a una riduzione dell'emissione luminosa e a una durata di vita accorciata.

8.3 Progettazione Ottica

L'angolo di visione di 120 gradi fornisce un'ampia copertura. Per applicazioni che richiedono luce più direzionale, potrebbero essere necessarie ottiche secondarie (lenti, guide luminose). Il colore della resina trasparente di questi LED è adatto per applicazioni in cui si desidera il vero colore emesso senza alterazioni dovute al package.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

Il differenziatore chiave di questa serie è la sua capacità multicolore all'interno di un'unica impronta di package, resa possibile da diversi materiali del chip (AlGaInP per il rosso, InGaN per il verde/blu). Rispetto ai vecchi LED a foro passante, il formato SMD offre un notevole risparmio di spazio, una migliore idoneità per il montaggio automatizzato e tipicamente un'affidabilità migliorata grazie all'assenza di stress di flessione sui reofori. L'inclusione della protezione ESD e la conformità agli standard RoHS e di saldatura senza piombo lo rendono adatto alla moderna produzione elettronica.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

10.1 Posso pilotare questo LED a 30mA per ottenere più luminosità?

No. Il Valore Massimo Assoluto per la corrente diretta continua (I_F) è 25mA. Operare a 30mA supera questo valore e rischia di danneggiare il dispositivo immediatamente o a lungo termine. Per una luminosità maggiore, selezionare un LED da un bin con intensità luminosa più alta o considerare un modello di LED diverso classificato per correnti più elevate.

10.2 Perché la tensione diretta è diversa per il LED rosso?

La tensione diretta è una proprietà fondamentale del bandgap del materiale semiconduttore. I LED rossi di questa serie utilizzano AlGaInP, che ha un'energia di bandgap inferiore rispetto all'InGaN utilizzato per i LED verdi e blu. Un bandgap inferiore si traduce in una tensione diretta più bassa richiesta per "accendere" il diodo e causare l'emissione di luce.

10.3 Cosa significa il "Codice Bin" e perché è importante?

A causa delle variazioni di produzione, i LED vengono suddivisi (binnati) dopo la produzione in base a parametri chiave come intensità luminosa e colore. Il codice bin (es., R, S, T per il verde) specifica l'output minimo e massimo garantito per quel gruppo. Per un aspetto coerente in un'applicazione (es., un display multi-LED), è cruciale utilizzare LED dello stesso bin o di bin adiacenti.

11. Caso Pratico di Progettazione

Scenario:Progettazione di un pannello indicatore di stato con LED rossi, verdi e blu per un dispositivo consumer.

1. Impostazione della Corrente:Scegliere una corrente di pilotaggio di 20mA, che è la condizione di test standard e fornisce un buon equilibrio delle prestazioni.
2. Resistenze di Limitazione della Corrente:Assumendo un'alimentazione di 5V (V_CC):
   • Per Rosso (V_F~2.0V): R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150Ω. Utilizzare il valore standard più vicino (es., 150Ω o 160Ω).
   • Per Verde/Blu (V_F~3.3V): R = (5V - 3.3V) / 0.020A = 85Ω. Utilizzare 82Ω o 91Ω.
3. Corrispondenza della Luminosità:Controllare i bin di intensità luminosa. Per ottenere una parità di luminosità percepita (la sensibilità dell'occhio umano varia per colore), potrebbe essere necessario selezionare bin diversi o regolare leggermente le correnti. Ad esempio, un LED blu del bin Q (72-112 mcd) potrebbe apparire più debole di un LED verde del bin T (285-450 mcd) alla stessa corrente.
4. Considerazione Termica:Se il pannello si trova all'interno di uno spazio chiuso che si riscalda, consultare la curva di derating. A 60°C ambiente, la massima corrente continua consentita è significativamente inferiore a 25mA. Potrebbe essere necessario ridurre la corrente di pilotaggio o migliorare la ventilazione.

12. 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 e le lacune si ricombinano nella regione attiva. L'energia rilasciata durante questa ricombinazione viene emessa come fotoni (luce). Il colore (lunghezza d'onda) della luce emessa è determinato dall'energia del bandgap del materiale semiconduttore utilizzato nella regione attiva: AlGaInP per il rosso/arancio e InGaN per il verde, blu e bianco.

13. Tendenze Tecnologiche

Il mercato dei LED SMD continua a evolversi verso una maggiore efficienza (più lumen per watt), una maggiore densità di potenza e un miglioramento della resa cromatica. La miniaturizzazione rimane una tendenza chiave, consentendo display e array di illuminazione sempre più piccoli e ad alta risoluzione. C'è anche una forte attenzione al miglioramento dell'affidabilità e della longevità in varie condizioni operative. L'adozione diffusa della tecnologia InGaN è stata fondamentale per ottenere LED verdi e blu ad alta luminosità, essenziali per display a colori completi e illuminazione a LED bianchi (spesso creati combinando un LED blu con un fosforo).