Scheda Tecnica LED SMD 22-21/GHC-YR1S2/2C - Verde Brillante - 2.2x2.1mm - 3.3V - 20mA - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il 22-21/GHC-YR1S2/2C è un LED a montaggio superficiale (SMD) progettato per applicazioni elettroniche moderne e compatte. Questo LED verde brillante è realizzato con tecnologia a chip InGaN ed è incapsulato in resina trasparente. Il suo vantaggio principale risiede nelle dimensioni ridottissime, che consentono una significativa riduzione delle dimensioni del circuito stampato (PCB), una maggiore densità di componenti e contribuiscono alla miniaturizzazione complessiva delle apparecchiature finali. La leggerezza del package lo rende inoltre ideale per applicazioni portatili e con vincoli di spazio.

Il prodotto è pienamente conforme agli standard ambientali e di produzione contemporanei. È privo di piombo (Pb-free), conforme alla direttiva RoHS, rispetta i regolamenti UE REACH e soddisfa i requisiti di esenzione da alogeni (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). Viene fornito su nastro standard da 8 mm avvolto su bobine da 7 pollici di diametro, risultando completamente compatibile con le attrezzature di assemblaggio automatico pick-and-place e adatto sia per processi di saldatura a rifusione a infrarossi che a fase di vapore.

2. Specifiche Tecniche

2.1 Valori Massimi Assoluti

I seguenti valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Il funzionamento in queste condizioni non è garantito e dovrebbe essere evitato per garantire prestazioni affidabili.

• Tensione Inversa (V_R):5 V
• Corrente Diretta Continua (I_F):25 mA
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):100 mA (Ciclo di lavoro 1/10 @ 1 kHz)
• Dissipazione di Potenza (P_d):95 mW
• Scarica Elettrostatica (ESD) Modello Corpo Umano (HBM):150 V
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento (T_opr):-40 °C a +85 °C
• Intervallo di Temperatura di Conservazione (T_stg):-40 °C a +90 °C
• Temperatura di Saldatura (T_sol):Rifusione: 260 °C per max 10 secondi; Saldatura manuale: 350 °C per max 3 secondi.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi parametri sono misurati a una temperatura ambiente (T_a) di 25 °C e una corrente diretta standard (I_F) di 20 mA, salvo diversa specifica. Definiscono le prestazioni tipiche del LED.

• Intensità Luminosa (I_v):Minimo 112 mcd, Valore tipico non specificato, Massimo 285 mcd. Tolleranza: ±11%.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):130 gradi (tipico).
• Lunghezza d'Onda di Picco (λ_p):518 nm (tipico).
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):Minimo 520 nm, Massimo 535 nm. Tolleranza: ±1 nm.
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ):35 nm (tipico).
• Tensione Diretta (V_F):Minimo 2.7 V, Tipico 3.3 V, Massimo 3.7 V a I_F=20mA.
• Corrente Inversa (I_R):Massimo 50 μA a V_R=5V.

3. Sistema di Binning

Per garantire la coerenza di colore e luminosità nella produzione, i LED vengono suddivisi in bin in base all'intensità luminosa e alla lunghezza d'onda dominante.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

I LED sono categorizzati in quattro classi di intensità (R1, R2, S1, S2) misurate a I_F= 20 mA.

• R1:112 mcd a 140 mcd
• R2:140 mcd a 180 mcd
• S1:180 mcd a 225 mcd
• S2:225 mcd a 285 mcd

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

I LED sono categorizzati in tre classi di lunghezza d'onda (X, Y, Z) misurate a I_F= 20 mA.

• X:520 nm a 525 nm
• Y:525 nm a 530 nm
• Z:530 nm a 535 nm

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fornisce diverse curve caratteristiche cruciali per la progettazione del circuito e la gestione termica. Questi grafici illustrano la relazione tra i parametri chiave in condizioni variabili.

• Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Questa curva mostra come l'emissione luminosa diminuisca all'aumentare della temperatura di giunzione. I progettisti devono tenere conto di questa derating in ambienti ad alta temperatura.
• Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta:Questo grafico dimostra la relazione non lineare tra corrente di pilotaggio e emissione luminosa. Operare al di sopra della corrente consigliata porta a un'efficienza ridotta e a un invecchiamento accelerato.
• Tensione Diretta vs. Corrente Diretta:La curva IV è essenziale per selezionare la resistenza limitatrice di corrente appropriata. Il tipico V_Fdi 3.3V a 20mA è un parametro di progetto chiave.
• Corrente Diretta vs. Temperatura Ambiente:Questa curva di derating indica la massima corrente diretta ammissibile in funzione della temperatura ambiente per rimanere entro i limiti di dissipazione di potenza.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il LED SMD 22-21 ha un package rettangolare compatto. Le dimensioni nominali sono 2.2 mm di lunghezza e 2.1 mm di larghezza, con un'altezza tipicamente intorno a 1.0-1.2 mm (l'altezza esatta deve essere confermata dal disegno dimensionale). Il package presenta due terminali anodo/catodo sul fondo. Tutte le tolleranze non specificate sono ±0.1 mm. Viene fornito un layout consigliato per i pad per il design del PCB, ma si consiglia agli ingegneri di modificarlo in base al loro specifico processo di assemblaggio e requisiti termici.

5.2 Identificazione della Polarità

Il catodo è tipicamente contrassegnato, spesso da un punto verde, da una tacca nel package o da un angolo smussato. La polarità corretta deve essere osservata durante l'assemblaggio per prevenire danni da polarizzazione inversa.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione

Si raccomanda un profilo di rifusione senza piombo (Pb-free):

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

6.2 Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale, è richiesta estrema cautela. La temperatura della punta del saldatore dovrebbe essere inferiore a 350°C e il tempo di contatto con ciascun terminale non dovrebbe superare i 3 secondi. Utilizzare un saldatore a bassa potenza (≤25W) e lasciare un intervallo di raffreddamento di almeno 2 secondi tra la saldatura di ciascun terminale. Evitare di applicare stress meccanico al corpo del LED durante il riscaldamento.

6.3 Conservazione e Manipolazione

I LED sono confezionati in sacchetti barriera sensibili all'umidità con essiccante.

• Prima dell'Apertura:Conservare a ≤30°C e ≤90% di Umidità Relativa (UR).
• Dopo l'Apertura (Vita a Banco):1 anno a ≤30°C e ≤60% UR. I componenti non utilizzati devono essere richiusi nel sacchetto impermeabile.
• Essiccazione:Se l'indicatore dell'essiccante cambia colore o viene superato il tempo di conservazione, essiccare 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

Il prodotto è fornito su nastro portante goffrato con larghezza di 8 mm, avvolto su una bobina standard da 7 pollici (178 mm) di diametro. Ogni bobina contiene 2000 pezzi. Sono fornite le dimensioni dettagliate della bobina e del nastro portante per la compatibilità con gli alimentatori automatici.

7.2 Informazioni sull'Etichetta

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

• CPN:Numero Prodotto del Cliente
• P/N:Numero Prodotto del Produttore (es., 22-21/GHC-YR1S2/2C)
• QTY:Quantità di Confezionamento
• CAT:Classe di Intensità Luminosa (es., S2)
• HUE:Classe di Cromaticità/Lunghezza d'Onda Dominante (es., Y)
• REF:Classe di Tensione Diretta
• LOT No:Numero di Lotto di Produzione

8. Note Applicative e Considerazioni di Progetto

8.1 Applicazioni Tipiche

Questo LED è adatto per un'ampia gamma di funzioni di indicazione e retroilluminazione a bassa potenza:

• Telecomunicazioni:Indicatori di stato e retroilluminazione tastiera in telefoni e fax.
• Elettronica di Consumo:Retroilluminazione piatta per piccoli pannelli LCD, retroilluminazione per interruttori e simboli su pannelli di controllo.
• Indicazione Generale:Stato dell'alimentazione, indicazione di modalità e altri feedback visivi in vari dispositivi elettronici.

8.2 Considerazioni Critiche di Progetto

La Limitazione di Corrente è Obbligatoria:Deve essere sempre utilizzata una resistenza limitatrice di corrente esterna in serie con il LED. La tensione diretta ha un coefficiente di temperatura negativo e un intervallo di tolleranza stretto. Un leggero aumento della tensione di alimentazione può causare un grande, potenzialmente distruttivo, aumento della corrente diretta se non limitata correttamente. Il valore della resistenza può essere calcolato usando la Legge di Ohm: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Utilizzare sempre il V_Fmassimo dalla scheda tecnica per un progetto conservativo.

Gestione Termica:Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa, garantire un'adeguata area di rame sul PCB attorno ai pad del LED aiuta a dissipare il calore, mantenendo l'emissione luminosa e la longevità, specialmente in condizioni di alta temperatura ambiente.

Protezione ESD:Sebbene classificato per 150V HBM, durante l'assemblaggio e la manipolazione dovrebbero essere seguite le normali precauzioni per la gestione dell'ESD.

8.3 Restrizioni Applicative

Questo componente è progettato per applicazioni commerciali e industriali generali. Non è specificamente qualificato o garantito per l'uso in sistemi ad alta affidabilità o critici per la sicurezza come equipaggiamenti militari/aerospaziali, sistemi di sicurezza automobilistici (es., airbag, frenatura) o apparecchiature mediche di supporto vitale. Per tali applicazioni, è necessario reperire componenti con le opportune qualifiche e dati di affidabilità.

9. Confronto Tecnico e Posizionamento

Il package 22-21 rappresenta un equilibrio tra miniaturizzazione e facilità di manipolazione. Rispetto ai LED con reofori più grandi (es., 3mm o 5mm), offre un ingombro drasticamente inferiore ed è adatto per l'assemblaggio automatico. Rispetto ai package chip-scale (CSP) più piccoli, offre migliori caratteristiche di manipolazione per i processi SMT standard e spesso ha un angolo di visione più definito grazie alla sua lente modellata. Il colore verde brillante, ottenuto con la tecnologia InGaN, offre un'efficienza luminosa più elevata e una migliore saturazione del colore rispetto alle tecnologie più vecchie come il GaP, rendendolo ideale per applicazioni di indicatori vivaci.

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. λ_dè più rilevante per la specifica del colore.

D: Posso pilotare questo LED senza una resistenza se la mia alimentazione è esattamente 3.3V?

R: No. È estremamente pericoloso. La tensione diretta varia da unità a unità (da 2.7V a 3.7V) e diminuisce con la temperatura. Un'alimentazione a 3.3V potrebbe facilmente sovraccaricare un LED con un V_Fbasso, portando a un guasto rapido. Utilizzare sempre una resistenza in serie.

D: Come interpreto i codici di bin (es., S2/Y) quando ordino?

R: Il codice di bin specifica il grado di prestazione. \"S2/Y\" significa che il LED proviene dal bin di massima intensità luminosa (225-285 mcd) e dal bin di lunghezza d'onda dominante media (525-530 nm). Specificare i bin consente una maggiore coerenza nell'aspetto del tuo prodotto.

D: È necessaria la pulizia dopo la saldatura?

R: La resina trasparente è generalmente resistente ai comuni solventi di pulizia, ma la compatibilità dovrebbe essere verificata. Evitare la pulizia ad ultrasuoni in quanto potrebbe danneggiare i fili di connessione interni.

11. Studio di Caso di Progetto e Utilizzo

Scenario: Progettare un Indicatore di Stato per un Dispositivo Portatile

Un progettista sta creando un altoparlante Bluetooth compatto. È necessario un indicatore di accensione luminoso e affidabile. Il LED verde brillante 22-21 è selezionato per le sue piccole dimensioni e alta visibilità.

Passaggi di Progetto:

1. Il dispositivo utilizza una linea di alimentazione USB da 5V.

2. La corrente diretta target (I_F) è impostata a 15 mA per un equilibrio tra luminosità e consumo energetico.

3. Utilizzando il V_Fmassimo di 3.7V per un progetto conservativo: R = (5V - 3.7V) / 0.015A = 86.7 Ω. Viene selezionato il valore standard più vicino di 91 Ω.

4. Potenza sulla resistenza: P = I²R = (0.015)²* 91 = 0.0205 W. Una resistenza standard da 1/10W o 1/8W è sufficiente.

5. Il layout del PCB include pad con termorilievo moderato collegati a una piccola area di massa per la dissipazione del calore.

6. La distinta materiali specifica il LED con codice bin \"S1/Y\" per garantire un colore verde brillante coerente in tutte le unità di produzione.

Questo approccio garantisce un indicatore robusto e di lunga durata che soddisfa i requisiti estetici e funzionali del prodotto.

12. Principio di Funzionamento

Questo LED è un dispositivo fotonico a semiconduttore. Si basa su un chip di Nitruro di Indio Gallio (InGaN). Quando viene applicata una tensione diretta che supera il potenziale di giunzione del diodo, elettroni e lacune vengono iniettati rispettivamente nella regione attiva dagli strati semiconduttori di tipo n e di tipo p. Questi portatori di carica si ricombinano, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). La composizione specifica della lega InGaN determina l'energia del bandgap, che definisce direttamente la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa—in questo caso, verde brillante intorno a 518-535 nm. La resina epossidica trasparente incapsulante protegge il chip, funge da lente per modellare l'emissione luminosa in un angolo di visione di 130 gradi e può contenere fosfori o diffusori (sebbene per questo tipo monocromatico, è probabilmente trasparente).

13. Tendenze Tecnologiche

Il package 22-21 fa parte di una tendenza industriale a lungo termine verso la miniaturizzazione, l'aumento dell'efficienza e il miglioramento della producibilità nell'optoelettronica. L'uso di materiali InGaN per i LED verdi rappresenta un progresso significativo rispetto alle tecnologie più vecchie, offrendo un'efficienza più elevata e una migliore stabilità del colore. Gli sviluppi futuri in questa classe di dispositivi potrebbero concentrarsi sull'ulteriore aumento dell'efficienza luminosa (lumen per watt), sul miglioramento della resa cromatica per applicazioni a spettro più ampio e sul miglioramento dell'affidabilità in condizioni di temperatura e umidità più elevate. La spinta verso materiali privi di alogeni e rispettosi dell'ambiente continuerà a essere una forte influenza normativa e di mercato. L'integrazione con driver intelligenti per la regolazione dell'intensità e il controllo del colore è anche un'area in crescita, sebbene tipicamente implementata a livello di sistema piuttosto che all'interno del package LED discreto stesso.