Scheda Tecnica LED SMD 19-217/S2C-AL1M2VY/3T - Arancione Brillante - 5mA - 1.7-2.2V - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il 19-217/S2C-AL1M2VY/3T è un LED a montaggio superficiale (SMD) progettato per applicazioni elettroniche moderne che richiedono un'illuminazione indicatrice affidabile, compatta ed efficiente. Questo componente utilizza la tecnologia a semiconduttore AlGaInP (Fosfuro di Alluminio Gallio Indio) per produrre un'emissione luminosa di un brillante colore arancione. I suoi obiettivi di progettazione principali sono la miniaturizzazione, la compatibilità con i processi di assemblaggio automatizzati e l'aderenza a rigorosi standard ambientali e di sicurezza.

I vantaggi fondamentali di questo LED derivano dal suo package SMD. È significativamente più piccolo dei LED tradizionali a telaio con reofori, consentendo una maggiore densità di componenti sulle schede a circuito stampato (PCB). Ciò porta a una riduzione delle dimensioni complessive della scheda, minimizza i requisiti di spazio di stoccaggio e contribuisce infine allo sviluppo di apparecchiature finali più piccole e leggere. La natura leggera del package lo rende particolarmente adatto per applicazioni miniaturizzate e portatili dove spazio e peso sono vincoli critici.

Il mercato target per questo prodotto è ampio, comprendendo l'elettronica generale, i dispositivi consumer e le apparecchiature industriali. È progettato per soddisfare le esigenze dei progettisti che cercano una soluzione indicatrice arancione affidabile, conforme alla RoHS e senza alogeni, che possa essere integrata utilizzando linee standard di tecnologia a montaggio superficiale (SMT).

2. Approfondimento delle Specifiche Tecniche

2.1 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Le prestazioni elettro-ottiche sono specificate in condizioni di prova standard di temperatura ambiente (Ta) di 25°C e corrente diretta (IF) di 5mA. I parametri chiave definiscono l'emissione luminosa e la qualità del colore.

• Intensità Luminosa (Iv):La potenza radiante adattata alla sensibilità dell'occhio umano. Il valore tipico non è specificato come un singolo numero; invece, il prodotto è suddiviso in bin (L1, L2, M1, M2) con valori minimi che vanno da 11,5 mcd a 22,5 mcd. Il massimo per il bin più alto (M2) è 28,5 mcd. Si applica una tolleranza di ±11% all'intensità luminosa.
• Angolo di Visione (2θ1/2):Questo è l'angolo a cui l'intensità luminosa è la metà di quella a 0 gradi (sull'asse). Questo LED presenta un angolo di visione molto ampio di 120 gradi, rendendolo adatto per applicazioni in cui la luce deve essere visibile da un'ampia gamma di prospettive.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λp):La lunghezza d'onda alla quale l'emissione spettrale è massima. Il valore tipico è 611 nanometri (nm), collocandolo saldamente nella regione arancione dello spettro visibile.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd):Questa è la singola lunghezza d'onda che l'occhio umano percepisce come il colore della luce. Varia da 600,5 nm a 612,5 nm, con una stretta tolleranza di ±1 nm. La lunghezza d'onda dominante è anch'essa suddivisa in bin (da D8 a D11).
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ):La larghezza dello spettro emesso a metà della sua potenza massima. Il valore tipico è 17 nm, indicando un'emissione di colore relativamente pura, caratteristica della tecnologia AlGaInP.

2.2 Parametri Elettrici

Le caratteristiche elettriche definiscono i limiti operativi e le condizioni per prestazioni affidabili.

• Tensione Diretta (VF):La caduta di tensione ai capi del LED quando opera alla corrente specificata. A IF=5mA, varia da un minimo di 1,70V a un massimo di 2,20V, con una tolleranza di ±0,05V. Questa bassa tensione diretta è vantaggiosa per dispositivi a basso consumo e alimentati a batteria. La tensione è anch'essa suddivisa in bin (codici da 19 a 23).
• Tensione Inversa (VR):La massima tensione che può essere applicata in direzione inversa senza danneggiare il dispositivo. Il valore assoluto massimo è 5V.
• Corrente Inversa (IR):La corrente di dispersione quando viene applicata la massima tensione inversa (5V). Ha un valore massimo di 10 µA.
• Corrente Diretta (IF):La corrente operativa continua raccomandata è 25 mA.
• Corrente Diretta di Picco (IFP):Per operazione in impulsi (ciclo di lavoro 1/10 a 1 kHz), il LED può gestire una corrente di picco fino a 60 mA.

2.3 Valori Limite Termici e Assoluti

Questi valori definiscono i limiti ambientali e di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente.

• Dissipazione di Potenza (Pd):La massima dissipazione di potenza ammissibile è 60 mW.
• Temperatura Operativa (Topr):L'intervallo di temperatura ambiente per un funzionamento affidabile è da -40°C a +85°C.
• Temperatura di Stoccaggio (Tstg):L'intervallo di temperatura per lo stoccaggio non operativo è da -40°C a +90°C.
• Scarica Elettrostatica (ESD):Il dispositivo può resistere a 2000V utilizzando il modello del corpo umano (HBM), che è un livello standard di protezione per la manipolazione in un ambiente controllato per l'ESD.
• Temperatura di Saldatura:Il package è compatibile sia con la saldatura a rifusione che con quella manuale.
  • Saldatura a Rifusione: Temperatura di picco massima di 260°C per un massimo di 10 secondi.
  • Saldatura Manuale: Temperatura della punta del saldatore fino a 350°C per un massimo di 3 secondi per terminale.

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. Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfano requisiti applicativi specifici.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

I LED sono categorizzati in quattro bin (L1, L2, M1, M2) in base alla loro intensità luminosa misurata a 5mA. Ciò consente la selezione per applicazioni che richiedono diversi livelli di luminosità mantenendo prestazioni prevedibili.

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

Il colore (tonalità) è strettamente controllato attraverso quattro bin di lunghezza d'onda (D8, D9, D10, D11), ciascuno che copre un intervallo di 3nm da 600,5nm a 612,5nm. Ciò garantisce la coerenza visiva del colore tra più unità in un assemblaggio.

3.3 Binning della Tensione Diretta

La tensione diretta è suddivisa in cinque bin (da 19 a 23), ciascuno che copre un intervallo di 0,1V da 1,70V a 2,20V. Questo è particolarmente utile per i progettisti che devono gestire con precisione la progettazione dell'alimentazione e i calcoli della resistenza limitatrice di corrente, specialmente in grandi array dove la caduta di tensione può essere un problema.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene nel datasheet siano referenziate curve grafiche specifiche, le loro implicazioni possono essere descritte in base al comportamento standard dei LED e ai parametri forniti.

Lacurva Corrente vs. Tensione (I-V)mostrerebbe la relazione esponenziale tipica di un diodo. L'intervallo specificato di tensione diretta (1,7-2,2V a 5mA) indica il "ginocchio" di questa curva. Operare significativamente sopra i 5mA richiederebbe una tensione diretta più alta, salendo lungo la pendenza esponenziale. Ciò sottolinea l'importanza di utilizzare una resistenza limitatrice di corrente o un driver a corrente costante, poiché un piccolo aumento di tensione può causare un grande, potenzialmente distruttivo, aumento di corrente.

Lacurva Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta (L-I)è generalmente lineare in un certo intervallo. Operare alla massima corrente continua (25mA) produrrebbe un'emissione luminosa significativamente più alta rispetto alla corrente di prova di 5mA, ma aumenterebbe anche la dissipazione di potenza e la temperatura di giunzione, che devono essere gestite attraverso un'adeguata progettazione termica del PCB.

Lecaratteristiche di Dipendenza dalla Temperaturasono critiche. Per i LED AlGaInP, l'intensità luminosa tipicamente diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Sebbene la curva esatta di derating non sia fornita, l'ampio intervallo di temperatura operativa (-40°C a +85°C) conferma la robustezza del dispositivo. I progettisti devono tenere conto del calo di intensità in ambienti ad alta temperatura. La tensione diretta ha anche un coefficiente di temperatura negativo, il che significa che diminuisce leggermente all'aumentare della temperatura.

Lacurva di Distribuzione Spettralemostrerebbe un singolo picco relativamente stretto centrato attorno a 611 nm (tipico), con la larghezza di banda di 17 nm che ne definisce l'ampiezza. Ciò conferma la natura monocromatica dell'emissione, adatta per applicazioni che richiedono un colore arancione specifico e saturo.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

Il LED 19-217 è fornito in un package SMD standard. Le dimensioni esatte sono fornite in un disegno dettagliato all'interno del datasheet, con tolleranze standard di ±0,1mm salvo diversa indicazione. Le caratteristiche meccaniche chiave includono:

• Contorno del Package:Il disegno specifica la lunghezza, larghezza e altezza del corpo del LED, nonché le dimensioni e la spaziatura dei terminali saldabili (pad).
• Progettazione del Pad:L'impronta sul PCB deve corrispondere al layout del pad raccomandato per garantire una corretta saldatura, stabilità meccanica e, potenzialmente, una certa dissipazione del calore.
• Identificazione della Polarità:Il disegno nel datasheet indica chiaramente i terminali anodo e catodo. La polarità corretta è essenziale per il funzionamento del dispositivo. Tipicamente, un pad può essere contrassegnato o sagomato diversamente (ad esempio, una tacca o un angolo smussato sul package del LED stesso) per indicare il catodo.
• Materiale:Il colore della lente (resina) è specificato come "Trasparente", il che significa che la luce arancione viene emessa attraverso un incapsulante trasparente, che contribuisce all'ampio angolo di visione di 120 gradi.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

Una manipolazione e saldatura corretta sono cruciali per l'affidabilità. Il LED è fornito in confezione resistente all'umidità (nastro su bobina) compatibile con apparecchiature automatiche pick-and-place.

6.1 Parametri di Saldatura a Rifusione

È raccomandato un profilo di rifusione senza piombo (Pb-free). Il profilo include:

• Preriscaldamento:Rampa da ambiente a 150-200°C in 60-120 secondi.
• Fase di Soak/Rifusione:Il tempo sopra il liquidus (217°C) dovrebbe essere di 60-150 secondi. La temperatura di picco non deve superare i 260°C e il tempo a o sopra i 255°C deve essere limitato a un massimo di 30 secondi.
• Raffreddamento:La velocità massima di raffreddamento dovrebbe essere di 6°C al secondo.

Nota Critica:La saldatura a rifusione non dovrebbe essere eseguita più di due volte sullo stesso assemblaggio LED per evitare danni da stress termico.

6.2 Stoccaggio e Sensibilità all'Umidità

I componenti sono confezionati in una busta barriera all'umidità con essiccante.

• Prima dell'Apertura:Conservare a ≤30°C e ≤90% di Umidità Relativa (UR).
• Dopo l'Apertura:La "vita a banco" (tempo in cui i componenti possono essere esposti all'aria ambiente della fabbrica) è di 1 anno a ≤30°C e ≤60% UR. Le parti non utilizzate dovrebbero essere risigillate in confezione impermeabile.
• Essiccazione (Baking):Se l'essiccante indica saturazione o il tempo di stoccaggio è superato, è richiesta un'essiccazione a 60±5°C per 24 ore prima della rifusione per prevenire la formazione di crepe "popcorn" durante la saldatura.

6.3 Saldatura Manuale e Rilavorazione

Se è necessaria la saldatura manuale:

• Utilizzare un saldatore con temperatura della punta ≤350°C.
• Limitare il tempo di contatto a ≤3 secondi per terminale.
• Utilizzare un saldatore con potenza nominale ≤25W.
• Lasciare un intervallo minimo di 2 secondi tra la saldatura di ciascun terminale.

La rilavorazione è fortemente sconsigliata.Se assolutamente inevitabile, deve essere utilizzato un saldatore specializzato a doppia testa per riscaldare simultaneamente entrambi i terminali e rimuovere il componente senza applicare stress meccanico. L'impatto sulle caratteristiche del LED deve essere verificato dopo qualsiasi rilavorazione.

7. Confezionamento e Informazioni d'Ordine

La confezione di spedizione standard è un nastro portacomponenti largo 8mm avvolto su una bobina di diametro 7 pollici. Ogni bobina contiene 3000 pezzi.

La bobina e il nastro portacomponenti hanno dimensioni specifiche fornite nei disegni del datasheet per garantire la compatibilità con le apparecchiature di assemblaggio automatico.

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

• CPN:Numero di Prodotto del Cliente (se assegnato).
• P/N:Il numero di parte del produttore (19-217/S2C-AL1M2VY/3T).
• QTY:Quantità di confezionamento (3000 pz/bobina).
• CAT:Codice bin dell'Intensità Luminosa (es. L1, M2).
• HUE:Codice bin della Lunghezza d'Onda Dominante (es. D9, D11).
• REF:Codice bin della Tensione Diretta (es. 20, 22).
• LOT No:Numero di lotto di produzione per la tracciabilità.

8. Raccomandazioni Applicative

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Retroilluminazione:Ideale per la retroilluminazione di icone del cruscotto, interruttori a membrana e pannelli di controllo dove un ampio angolo di visione è vantaggioso.
• Apparecchiature di Telecomunicazione:Funge da indicatore di stato, luce di messaggio in attesa o retroilluminazione della tastiera in telefoni, fax e hardware di rete.
• Retroilluminazione di Pannelli LCD:Può essere utilizzato per la retroilluminazione piatta, a illuminazione laterale, in piccoli display LCD monocromatici o per illuminare simboli specifici.
• Uso Generale come Indicatore:Indicatori di accensione, selettori di modalità, segnali di allarme e luci di stato in una vasta gamma di prodotti elettronici consumer e industriali.

8.2 Considerazioni Critiche di Progettazione

1. La Limitazione di Corrente è Obbligatoria:Una resistenza limitatrice di corrente esterna deve essere sempre utilizzata in serie con il LED. La tensione diretta ha una tolleranza e un coefficiente di temperatura negativo. Un leggero aumento della tensione di alimentazione o una diminuzione della VF dovuta al riscaldamento può causare un grande e distruttivo picco di corrente se non limitato correttamente. Il valore della resistenza (R) è calcolato come R = (V_alimentazione - VF_LED) / I_desiderata.
2. Gestione Termica:Sebbene il package sia piccolo, la massima dissipazione di potenza di 60mW deve essere rispettata. Operare ad alte correnti (es. 25mA) genera calore. Il layout del PCB dovrebbe fornire un'adeguata area di rame attorno ai pad del LED per fungere da dissipatore di calore, specialmente in ambienti ad alta temperatura o quando più LED sono raggruppati.
3. Precauzioni ESD:Sebbene classificato per 2000V HBM, durante l'assemblaggio e la manipolazione dovrebbero essere seguite le procedure standard di gestione ESD per prevenire danni latenti.
4. Progettazione Ottica:L'angolo di visione di 120 gradi fornisce un pattern di emissione molto ampio e diffuso. Per applicazioni che richiedono un fascio più focalizzato, potrebbe essere necessaria una lente esterna o una guida della luce.
5. Forma d'Onda per Operazione in Impulsi:Se si utilizza la corrente diretta di picco (60mA) in modalità impulsiva, assicurarsi che il ciclo di lavoro non superi il 10% e la frequenza sia 1kHz come specificato. La corrente media deve comunque rimanere entro il limite continuo di 25mA.

9. Conformità e Standard Ambientali

Questo prodotto è progettato per soddisfare le principali normative ambientali e di sicurezza globali, il che rappresenta un significativo vantaggio per l'accesso al mercato.

• Conforme alla RoHS:Il prodotto è privo di sostanze pericolose limitate secondo la direttiva UE sulla restrizione delle sostanze pericolose.
• Senza Piombo (Pb-Free):Le finiture e i materiali per la saldatura non contengono piombo.
• Conforme al REACH UE:Rispetta il regolamento sulla registrazione, valutazione, autorizzazione e restrizione delle sostanze chimiche.
• Senza Alogeni:Rispetta i limiti severi sul contenuto di bromo (Br) e cloro (Cl): Br < 900 ppm, Cl < 900 ppm e Br+Cl < 1500 ppm. Ciò è importante per ridurre le emissioni tossiche in caso di incendio.

10. Restrizioni Applicative e Nota sull'Affidabilità

È esplicitamente dichiarato che questo prodotto, come specificato in questo datasheet, non è destinato ad applicazioni ad alta affidabilità o critiche per la sicurezza senza una preventiva consultazione. Ciò include:

• Sistemi militari e aerospaziali.
• Sistemi di sicurezza automobilistici (es. controlli airbag, luci freno).
• Apparecchiature mediche di supporto vitale o diagnostiche critiche.

Per tali applicazioni, potrebbero essere richiesti diversi gradi di prodotto con test più estesi, intervalli di temperatura più ampi e garanzie di durata più lunghe. La specifica garantisce la qualità e le prestazioni del LED come componente individuale nelle condizioni di prova definite. L'utilizzo del prodotto al di fuori di questi limiti specificati invalida questa garanzia.

11. Introduzione al Principio Tecnico

Il LED 19-217 è basato su materiale semiconduttore AlGaInP (Fosfuro di Alluminio Gallio Indio) cresciuto su un substrato. Quando viene applicata una tensione diretta, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva della giunzione del semiconduttore. La loro ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica composizione della lega AlGaInP determina l'energia del bandgap, che corrisponde direttamente alla lunghezza d'onda (colore) della luce emessa. In questo caso, la composizione è sintonizzata per produrre fotoni nello spettro arancione (~611 nm). L'incapsulante in resina epossidica "trasparente" protegge il die semiconduttore, funge da lente per modellare l'emissione luminosa (raggiungendo il pattern di 120 gradi) e fornisce protezione meccanica e ambientale. Il package a montaggio superficiale presenta due terminali metallici (anodo e catodo) che vengono saldati direttamente al PCB, eliminando la necessità di fori passanti e fili.

12. Domande Comuni Basate sui Parametri Tecnici

1. D: Di quale resistenza ho bisogno per un'alimentazione a 5V?R: Utilizzando il caso peggiore di VF massima di 2,2V e una corrente desiderata di 5mA: R = (5V - 2,2V) / 0,005A = 560 Ohm. Utilizzando una resistenza standard da 560Ω, la corrente effettiva varierebbe da ~5mA (se VF=2,2V) a ~5,9mA (se VF=1,7V). Una resistenza da 470Ω è anche comune, fornendo una luminosità leggermente superiore ma garantendo che la corrente rimanga al di sotto di 25mA anche con VF minima.
2. D: Posso pilotarlo direttamente da un pin di un microcontrollore?R: Possibilmente, ma con cautela. Un tipico pin MCU può erogare/assorbire 20-25mA, che è al limite assoluto massimo del LED. Questo non lascia margine e sollecita sia l'MCU che il LED. È sempre meglio utilizzare il pin MCU per pilotare un transistor (es. un MOSFET) che poi controlla la corrente del LED.
3. D: Perché l'angolo di visione è così ampio?R: L'incapsulante "trasparente" a forma di cupola funge da lente che rifrange la luce dal piccolo chip semiconduttore su un'area molto ampia. Questo è ideale per applicazioni indicatrici in cui il LED deve essere visto da molti angoli.
4. D: Cosa significa il codice bin "S2C-AL1M2VY/3T"?R: Questo è il codice prodotto interno del produttore. Probabilmente codifica attributi specifici come tipo di package (SMD), tecnologia del chip (AlGaInP), colore (Arancione/Giallo), bin di luminosità e altre varianti di produzione. La decodifica esatta è proprietaria, ma i parametri di prestazione chiave sono pienamente definiti nelle tabelle del datasheet.
5. D: Quanto durerà il LED?R: Sebbene una specifica durata L70/L50 (ore al 70% o 50% della luminosità iniziale) non sia fornita in questo datasheet, i LED AlGaInP sono noti per tempi di vita operativi molto lunghi (spesso decine di migliaia di ore) quando operati entro i loro limiti elettrici e termici specificati. Il principale meccanismo di degrado della durata è una graduale diminuzione dell'emissione luminosa dovuta a difetti nel materiale semiconduttore e nell'incapsulamento sotto stress di alta temperatura e corrente.