Scheda Tecnica LED SMD 12-21C/T3D-CP1Q2B12Y/2C - Package 2.0x1.25x0.8mm - Tensione 2.7-3.4V - Potenza 40mW - Bianco Puro - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il 12-21C/T3D-CP1Q2B12Y/2C è un LED a montaggio superficiale compatto, progettato per applicazioni elettroniche moderne che richiedono un'illuminazione affidabile e a basso profilo. Questo componente rappresenta un significativo progresso rispetto ai LED tradizionali con frame a piombo, consentendo una sostanziale miniaturizzazione e miglioramenti di efficienza nella progettazione del prodotto finale.

1.1 Vantaggi Principali e Posizionamento

Il vantaggio principale di questo LED è la sua impronta estremamente ridotta. Le dimensioni del package consentono una maggiore densità di impacchettamento sui circuiti stampati (PCB), contribuendo direttamente a ridurre le dimensioni della scheda e, di conseguenza, dell'apparecchiatura finale. La sua natura leggera lo rende particolarmente adatto per applicazioni portatili e miniaturizzate dove peso e spazio sono vincoli critici. Il prodotto è posizionato come una soluzione versatile e generica per indicatori e retroilluminazione, conforme ai principali standard ambientali e di sicurezza tra cui RoHS, REACH e requisiti alogeni-free (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

1.2 Mercato di Riferimento e Applicazioni

Questo LED è progettato per un'ampia gamma di applicazioni nei settori dell'elettronica di consumo, automotive e telecomunicazioni. Le principali aree di applicazione includono la retroilluminazione per quadri strumenti, interruttori e simboli; funzioni di indicazione e retroilluminazione in dispositivi di telecomunicazione come telefoni e fax; e retroilluminazione piatta generica per pannelli LCD. La sua compatibilità con apparecchiature di posizionamento automatico e processi standard di saldatura a rifusione a infrarossi/fase vapore lo rende ideale per la produzione di grandi volumi.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

Una comprensione approfondita dei parametri elettrici e ottici è essenziale per una progettazione del circuito affidabile e per garantire prestazioni a lungo termine.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Non sono destinati al funzionamento normale.

• Tensione Inversa (V_R):5 V. Superare questa tensione in polarizzazione inversa può causare un'immediata rottura della giunzione.
• Corrente Diretta (I_F):10 mA (Continua).
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):100 mA (Ciclo di Lavoro 1/10 @ 1 kHz). 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):40 mW. Questa è la massima potenza che il package può dissipare come calore senza superare i suoi limiti termici.
• Scarica Elettrostatica (ESD):Modello del Corpo Umano (HBM) 150 V. Ciò indica una sensibilità moderata alle ESD, che richiede procedure di manipolazione appropriate in un ambiente protetto dalle ESD.
• Temperatura di Esercizio (T_opr):-40°C a +85°C. Questa ampia gamma è adatta per ambienti automotive e industriali.
• Temperatura di Conservazione (T_stg):-40°C a +90°C.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche (T_a= 25°C)

Questi parametri sono misurati in condizioni di test standard e definiscono le prestazioni del dispositivo.

• Intensità Luminosa (I_v):45.0 mcd (Min), 112.0 mcd (Max) a I_F= 5 mA. Il valore tipico non è specificato, indicando che le prestazioni sono gestite attraverso il sistema di binning.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):110 gradi (Tipico). Questo ampio angolo di visione è caratteristico di un package in resina gialla diffusa, fornendo una distribuzione della luce ampia e uniforme.
• Tensione Diretta (V_F):2.70 V (Min), 3.40 V (Max) a I_F= 5 mA. La tolleranza stretta di ±0.05V per bin garantisce una caduta di tensione costante tra i lotti di produzione.
• Corrente Inversa (I_R):50 μA (Max) a V_R= 5 V. Questo parametro è solo per scopi di test; il dispositivo non è destinato al funzionamento in polarizzazione inversa.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Il prodotto è classificato in bin in base a parametri di prestazione chiave per garantire coerenza all'utente finale. Ciò consente ai progettisti di selezionare LED con caratteristiche strettamente raggruppate per un aspetto uniforme in un array.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

I LED sono suddivisi in quattro bin (P1, P2, Q1, Q2) in base all'intensità luminosa misurata a 5 mA. I bin vanno da un minimo di 45.0 mcd (P1) a un massimo di 112.0 mcd (Q2). Viene applicata una tolleranza di ±11% all'interno di ciascun bin. La selezione da un singolo bin è cruciale per applicazioni che richiedono una luminosità uniforme.

3.2 Binning della Tensione Diretta

La tensione diretta è suddivisa in sette categorie (Codici Bin da 34 a 40), ciascuna con un intervallo di 0.1V, da 2.70-2.80V (Codice 34) a 3.30-3.40V (Codice 40). La tolleranza di ±0.05V per bin garantisce un assorbimento di corrente prevedibile quando i LED sono pilotati in parallelo con una comune resistenza di limitazione di corrente.

3.3 Binning delle Coordinate Cromatiche

La luce Bianco Puro è definita dalle coordinate cromatiche sul diagramma CIE 1931. La scheda tecnica specifica quattro bin (1-4), ciascuno definito da un quadrilatero di coppie di coordinate (x, y). La tolleranza per queste coordinate è ±0.01. Questo binning garantisce la coerenza del colore, fondamentale per applicazioni di retroilluminazione e indicatori dove l'abbinamento dei colori è importante.

4. Informazioni Meccaniche e sul Package

4.1 Dimensioni del Package

Il LED è conforme a un package SMD standard con dimensioni di circa 2.0mm di lunghezza, 1.25mm di larghezza e 0.8mm di altezza (tolleranza ±0.1mm salvo diversa indicazione). Il disegno del package indica chiaramente il marchio del catodo, essenziale per il corretto orientamento sul PCB. Viene fornito il land pattern (impronta) consigliato per garantire una corretta saldatura e stabilità meccanica.

4.2 Identificazione della Polarità

La polarità corretta è fondamentale. Il package presenta un distinto marchio del catodo. La scheda tecnica include un diagramma dettagliato che mostra questa identificazione. Installare il LED con polarità inversa impedirà l'illuminazione e l'applicazione della tensione inversa massima assoluta di 5V potrebbe danneggiare il dispositivo.

5. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

Il rispetto di queste linee guida è obbligatorio per prevenire danni termici o meccanici durante il processo di assemblaggio.

5.1 Profilo di Saldatura a Rifusione

Il componente è compatibile con processi di saldatura a rifusione senza piombo (Pb-free). Il profilo di temperatura specificato è critico:

• Preriscaldamento:150-200°C per 60-120 secondi.
• Tempo Sopra Liquido (217°C):60-150 secondi.
• Temperatura di Picco:260°C massimo, mantenuta per non più di 10 secondi.
• Velocità di Riscaldamento:Massimo 6°C/secondo.
• Tempo Sopra 255°C:Massimo 30 secondi.
• Velocità di Raffreddamento:Massimo 3°C/secondo.

La saldatura a rifusione non deve essere eseguita più di due volte sullo stesso componente.

5.2 Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale, è necessario prestare estrema attenzione. 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 capacità (≤25W). Dovrebbe essere osservato un intervallo minimo di 2 secondi tra la saldatura di ciascun terminale per consentire il raffreddamento.

5.3 Conservazione e Sensibilità all'Umidità

I LED sono imballati in buste barriera resistenti all'umidità con essiccante.

• Prima dell'Apertura:Conservare a ≤30°C e ≤90% di Umidità Relativa (UR).
• Dopo l'Apertura (Vita Utile a Punto di Utilizzo):168 ore (7 giorni) a ≤30°C e ≤60% UR.
• Essiccazione (Baking):Se la vita utile a punto di utilizzo viene superata o l'essiccante indica l'ingresso di umidità, essiccare a 60 ±5°C per 24 ore prima dell'uso.

Non aprire la busta anti-umidità finché i componenti non sono pronti per l'assemblaggio.

6. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

6.1 Imballaggio Standard

I LED sono forniti su nastro portacomponenti da 8mm su bobine da 7 pollici di diametro. Ogni bobina contiene 2000 pezzi. Le dimensioni del nastro portacomponenti e della bobina sono specificate nella scheda tecnica per facilitare la movimentazione automatizzata e la configurazione delle macchine pick-and-place.

6.2 Spiegazione dell'Etichetta

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

• CPN:Numero di Prodotto del Cliente.
• P/N:Numero di Prodotto del Produttore (es. 12-21C/T3D-CP1Q2B12Y/2C).
• QTY:Quantità di Imballaggio.
• CAT:Classe di Intensità Luminosa (Codice Bin: P1, P2, Q1, Q2).
• HUE:Coordinate Cromatiche & Classe di Lunghezza d'Onda Dominante (Codice Bin: 1, 2, 3, 4).
• REF:Classe di Tensione Diretta (Codice Bin: da 34 a 40).
• LOT No:Numero di Lotto di Produzione per tracciabilità.

7. Considerazioni per la Progettazione

7.1 La Limitazione di Corrente è Obbligatoria

I LED sono dispositivi pilotati in corrente.Una resistenza di limitazione di corrente esterna è assolutamente necessaria.La tensione diretta ha un coefficiente di temperatura negativo e una dispersione di produzione (come si vede nel binning). Un leggero aumento della tensione di alimentazione o una diminuzione di V_Fdovuta alla temperatura può causare un grande, potenzialmente distruttivo, aumento della corrente diretta se non viene utilizzata una resistenza in serie. Il valore della resistenza (R) può essere calcolato usando la Legge di Ohm: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F, dove I_Fè la corrente di esercizio desiderata (es. 5mA).

7.2 Gestione Termica

Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa (40mW max), un corretto progetto termico sul PCB è comunque importante per la longevità, specialmente in applicazioni ad alta temperatura ambiente. Assicurarsi che la piazzola di rame del PCB collegata al percorso termico del LED (spesso il catodo) sia sufficientemente grande per fungere da dissipatore di calore e, se possibile, collegata a piani di rame più grandi.

7.3 Protezione dalle Scariche Elettrostatiche (ESD)

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Con una classificazione ESD di 150V (HBM), questi dispositivi sono sensibili. Implementare misure di controllo ESD durante la manipolazione, lo stoccaggio e l'assemblaggio. Ciò include l'uso di postazioni di lavoro messe a terra, braccialetti e contenitori conduttivi.

8. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto ai LED più grandi a foro passante, il 12-21C offre una drastica riduzione delle dimensioni e del peso, consentendo progetti moderni miniaturizzati. Il suo ampio angolo di visione di 110 gradi, fornito dalla resina gialla diffusa, offre un'emissione di luce più uniforme rispetto ai package in resina trasparente con fasci più stretti, rendendolo superiore per l'illuminazione di aree e la retroilluminazione. Il sistema di binning completo per intensità, tensione e colore fornisce un livello di coerenza essenziale per applicazioni professionali dove l'uniformità visiva è fondamentale, distinguendolo dai LED commodity non binnati o binnati in modo approssimativo.

9. Domande Frequenti (FAQ)

9.1 Posso pilotare questo LED senza una resistenza di limitazione di corrente?

No.Questo è esplicitamente sconsigliato nella sezione "Precauzioni per l'Uso". Il LED è altamente sensibile alle variazioni di tensione. Pilotarlo direttamente da una sorgente di tensione, anche regolata, è molto probabile che causi un guasto immediato per sovracorrente.

9.2 Qual è la differenza tra i bin P1, Q2, ecc.?

Questi sono bin di intensità luminosa. P1 rappresenta il gruppo di luminosità più bassa (45.0-57.0 mcd) e Q2 rappresenta il più alto (90.0-112.0 mcd) quando testati a 5mA. Per un aspetto uniforme in un array, tutti i LED dovrebbero provenire dallo stesso bin di intensità.

9.3 Quante volte posso rifondere questo componente?

La scheda tecnica specifica che la saldatura a rifusione non deve essere eseguita più didue volte. Ogni ciclo di rifusione sottopone il componente a stress termico e superare due cicli può compromettere i bonding interni dei fili o la resina epossidica.

9.4 La busta è aperta da una settimana. Posso ancora usare i LED?

Possibilmente, ma richiedono prima l'essiccazione. La vita utile a punto di utilizzo dopo l'apertura è di 168 ore (7 giorni) in condizioni specificate. Se questo tempo viene superato, è necessario eseguire la procedura di essiccazione (60 ±5°C per 24 ore) per espellere l'umidità assorbita e prevenire l'effetto "popcorn" o la delaminazione durante la successiva saldatura.

10. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Scenario: Progettazione di un pannello a membrana retroilluminato.Un progettista ha bisogno di 20 LED bianchi per una retroilluminazione uniforme delle icone. Dovrebbe:

1. Selezionare il Bin:Scegliere tutti i LED dallo stesso bin di Intensità Luminosa (es. Q1) e bin Cromatico (es. 2) per garantire luminosità e colore uniformi.
2. Calcolare la Resistenza:Utilizzando un'alimentazione a 5V e una V_Fnominale di 3.0V (dal Bin 36), target I_F= 5mA. R = (5V - 3.0V) / 0.005A = 400Ω. Una resistenza standard da 390Ω o 430Ω sarebbe adatta.
3. Layout PCB:Utilizzare il land pattern consigliato dalla scheda tecnica. Collegare la piazzola del catodo a una zona di rame leggermente più grande per un piccolo dissipatore termico.
4. Assemblaggio:Mantenere i componenti nella busta sigillata fino al momento dell'uso. Utilizzare il profilo di rifusione senza piombo specificato. Evitare la saldatura manuale se possibile.
5. Test:Verificare la tensione diretta e l'emissione luminosa di un campione del lotto per confermare che corrisponda al bin selezionato.

Questo processo garantisce un risultato affidabile e di livello professionale.

11. Principio di Funzionamento

Il LED 12-21C è basato su un chip semiconduttore InGaN (Indio Gallio Nitruro). Quando viene applicata una tensione diretta che supera il potenziale di giunzione del diodo (V_F), elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva del semiconduttore. La loro ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni, un processo chiamato elettroluminescenza. La composizione specifica degli strati InGaN determina la lunghezza d'onda della luce emessa, producendo lo spettro "Bianco Puro" specificato. La resina gialla diffusa incapsulante serve a proteggere il chip, modellare l'emissione luminosa in un ampio angolo di visione e può contenere fosfori (sebbene non esplicitamente dichiarato per questo tipo "Bianco Puro", è comune per i LED bianchi utilizzare un chip blu con fosforo giallo).

12. Tendenze e Contesto del Settore

Il 12-21C esemplifica le tendenze chiave nella tecnologia LED: miniaturizzazione incessante, maggiore efficienza (maggiore intensità luminosa da un package piccolo) e migliorata producibilità tramite packaging SMD e fornitura su nastro e bobina. L'attenzione alla conformità ambientale (RoHS, Halogen-Free) riflette le più ampie richieste del settore e normative. Il dettagliato sistema di binning evidenzia la necessità del mercato di prestazioni prevedibili e coerenti nell'elettronica prodotta in massa. L'evoluzione futura in questa categoria di prodotti si concentrerà probabilmente sull'ulteriore aumento dell'efficienza luminosa (più luce per mA), sul miglioramento dell'indice di resa cromatica (CRI) per i LED bianchi e forse sull'integrazione di circuiti di pilotaggio o più die in package di dimensioni simili per soluzioni di illuminazione più intelligenti e funzionali.