Scheda Tecnica LED SMD 19-213/R6C-AP1Q2B/3T - Rosso Brillante - 20mA - 2.35V - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il 19-213 è un LED a montaggio superficiale (SMD) progettato per un'ampia gamma di applicazioni come indicatori e retroilluminazione. Utilizzando la tecnologia del chip AlGaInP, emette un colore rosso brillante. Il suo compatto package SMD offre vantaggi significativi nella progettazione elettronica moderna, tra cui riduzione dello spazio su scheda, maggiore densità di impaccamento e idoneità per processi di assemblaggio automatizzati, rendendolo ideale per produzioni miniaturizzate e di alto volume.

1.1 Vantaggi Principali e Posizionamento

Il vantaggio principale di questo componente è la sua impronta miniaturizzata, che contribuisce direttamente a dimensioni finali del prodotto più ridotte e minori requisiti di stoccaggio. È pienamente compatibile con i processi standard di rifusione a infrarossi e in fase di vapore, allineandosi con le moderne ed efficienti linee di assemblaggio PCB. Il prodotto è conforme alle principali normative ambientali: è privo di piombo (Pb-free), conforme a RoHS, conforme a REACH e soddisfa gli standard alogeni-free (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). Ciò lo rende adatto ai mercati globali con controlli ambientali stringenti. La sua costruzione leggera ne migliora ulteriormente l'uso in applicazioni portatili e miniaturizzate.

1.2 Mercato di Riferimento e Applicazioni

Questo LED è rivolto all'elettronica di consumo, ai controlli industriali e alle applicazioni automotive per interni. Casi d'uso specifici includono:

• Retroilluminazione per cruscotti, interruttori e pannelli di controllo.
• Indicatori di stato e retroilluminazione tastiere in dispositivi di telecomunicazione come telefoni e fax.
• Retroilluminazione piatta per display LCD, simboli e segnaletica.
• Applicazioni generiche come indicatori in vari dispositivi elettronici.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

Comprendere i limiti elettrici e ottici è fondamentale per una progettazione circuitale 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. L'operatività deve essere sempre mantenuta entro questi limiti.

• Tensione Inversa (V_R):5 V. Superare questa tensione in polarizzazione inversa può causare la rottura della giunzione.
• Corrente Diretta Continua (I_F):25 mA. La corrente operativa raccomandata è 20 mA; 25 mA è il massimo assoluto.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):60 mA. È consentita solo in condizioni pulsate (duty cycle 1/10 @ 1 kHz) e non deve essere utilizzata per funzionamento in DC.
• Dissipazione di Potenza (P_d):60 mW. Questa è la massima potenza che il package può dissipare a una temperatura ambiente di 25°C.
• Scarica Elettrostatica (ESD) Modello Corpo Umano (HBM):2000 V. Sono necessarie corrette procedure di manipolazione ESD durante l'assemblaggio e la movimentazione.
• Temperatura di Esercizio (T_opr):-40 a +85 °C. Il dispositivo è classificato per intervalli di temperatura industriali.
• Temperatura di Conservazione (T_stg):-40 a +90 °C.
• Temperatura di Saldatura:La temperatura di picco per la rifusione non deve superare i 260°C per 10 secondi. Per la saldatura manuale, la temperatura della punta del saldatore deve essere <350°C per <3 secondi per terminale.

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

Questi sono i parametri di prestazione tipici misurati nella condizione di test standard di 20 mA di corrente diretta.

• Intensità Luminosa (I_v):45 - 112 mcd (millicandela). L'ampio intervallo è gestito attraverso un sistema di binning (vedi Sezione 3).
• Angolo di Visione (2θ_1/2):120 gradi (tipico). Questo ampio angolo di visione lo rende adatto per applicazioni in cui la visibilità da varie angolazioni è importante.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λ_p):632 nm (tipico). Questa è la lunghezza d'onda alla quale la distribuzione spettrale di potenza è massima.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):617.5 - 633.5 nm. Definisce il colore percepito della luce ed è anch'esso soggetto a binning.
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ):20 nm (tipico). Indica la purezza spettrale dell'emissione rossa.
• Tensione Diretta (V_F):1.75 - 2.35 V a I_F=20mA. È obbligatorio utilizzare una resistenza limitatrice di corrente in serie con il LED per impostare la corrente operativa in base alla tensione di alimentazione e alla specifica V_Fdel LED (che varia in base al bin).
• Corrente Inversa (I_R):< 10 µA a V_R=5V.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire colore e luminosità consistenti in produzione, i LED vengono suddivisi in bin in base a parametri chiave. Il 19-213 utilizza un sistema di binning tridimensionale.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

I LED sono categorizzati in quattro bin (P1, P2, Q1, Q2) in base alla loro intensità luminosa misurata a 20 mA. Ciò consente ai progettisti di selezionare il livello di luminosità appropriato per la loro applicazione, garantendo coerenza visiva tra più unità.

• P1:45 - 57 mcd
• P2:57 - 72 mcd
• Q1:72 - 90 mcd
• Q2:90 - 112 mcd

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

Il colore (tonalità) è controllato suddividendo i LED in quattro bin di lunghezza d'onda (E4, E5, E6, E7). Ciò è cruciale per applicazioni in cui l'abbinamento del colore tra più LED è importante.

• E4:617.5 - 621.5 nm
• E5:621.5 - 625.5 nm
• E6:625.5 - 629.5 nm
• E7:629.5 - 633.5 nm

3.3 Binning della Tensione Diretta

La tensione diretta è suddivisa in tre bin (0, 1, 2). Conoscere il bin della V_Fè essenziale per un calcolo accurato della resistenza limitatrice, specialmente in applicazioni alimentate a batteria dove l'efficienza è critica.

• 0:1.75 - 1.95 V
• 1:1.95 - 2.15 V
• 2:2.15 - 2.35 V

Il numero di parte completo 19-213/R6C-AP1Q2B/3T include codici che specificano queste selezioni di bin, consentendo una specifica precisa del componente.

4. Informazioni Meccaniche e sul Package

4.1 Dimensioni del Package e Polarità

Il LED è alloggiato in un package SMD standard. Il catodo è contrassegnato sul corpo del dispositivo. Disegni dimensionali dettagliati sono forniti nella scheda tecnica, con tolleranze critiche di ±0.1mm. I progettisti devono attenersi al footprint PCB raccomandato per garantire una corretta saldatura e allineamento.

4.2 Specifiche di Imballaggio

I componenti sono forniti su nastro portatore da 8mm di larghezza avvolto su bobine da 7 pollici di diametro. Ogni bobina contiene 3000 pezzi. L'imballaggio include misure resistenti all'umidità: la bobina è posta all'interno di un sacchetto anti-umidità in alluminio insieme a un essiccante e un'etichetta indicatrice. Ciò è essenziale per componenti sensibili all'assorbimento di umidità prima della saldatura.

5. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

Una manipolazione e saldatura corretta sono vitali per prevenire danni e garantire l'affidabilità.

5.1 Profilo di Rifusione (Reflow)

È specificato un profilo di rifusione senza piombo (Pb-free). I parametri chiave includono:

• Preriscaldamento tra 150-200°C per 60-120 secondi.
• Tempo sopra il liquido (217°C): 60-150 secondi.
• Temperatura di picco: massimo 260°C, mantenuta per non più di 10 secondi.
• Velocità massima di riscaldamento: 6°C/sec; velocità massima di raffreddamento: 3°C/sec.

La rifusione non deve essere eseguita più di due volte sullo stesso LED.

5.2 Precauzioni per la Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale, è necessario prestare estrema attenzione:

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

5.3 Sensibilità all'Umidità e Conservazione

Questo componente è sensibile all'umidità. Rispettare le seguenti condizioni di conservazione:

• Prima dell'apertura:Conservare a ≤ 30°C e ≤ 90% di Umidità Relativa (UR).
• Dopo l'apertura:La "vita a banco" è di 1 anno a ≤ 30°C e ≤ 60% UR. I LED non utilizzati devono essere richiusi in un sacchetto anti-umidità con nuovo essiccante.
• Essiccazione (Baking):Se l'indicatore dell'essiccante mostra saturazione o il tempo di conservazione è superato, essiccare i LED a 60 ± 5°C per 24 ore prima dell'uso.

6. Considerazioni per la Progettazione Applicativa

6.1 Progettazione del Circuito

La Limitazione di Corrente è Obbligatoria:È assolutamente necessaria una resistenza esterna in serie per impostare la corrente diretta. La caratteristica V-I del LED è esponenziale; un piccolo aumento di tensione può causare un grande e distruttivo aumento di corrente. Il valore della resistenza (R) si calcola come R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Utilizzare sempre il valore massimo di V_Fdal bin o dalla scheda tecnica per un progetto conservativo che garantisca che I_Fnon superi mai i 20 mA nelle condizioni peggiori.

6.2 Gestione Termica

Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa (max 60 mW), un corretto layout del PCB può migliorare la longevità. Assicurare un'adeguata area di rame attorno ai pad del LED per fungere da dissipatore di calore, specialmente se si opera ad alte temperature ambiente o vicino alla corrente massima.

6.3 Progettazione Ottica

L'angolo di visione di 120 gradi fornisce un'emissione ampia. Per applicazioni che richiedono luce diretta, possono essere utilizzate ottiche secondarie (lenti, light pipe). La lente in resina trasparente è adatta all'uso con filtri colore esterni se è necessaria una specifica tonalità di rosso.

7. Confronto Tecnico e Differenziazione

Il 19-213 si differenzia grazie alla combinazione di un footprint SMD standard e ampiamente compatibile, una struttura di binning ben definita per la coerenza di colore e luminosità, e la conformità agli standard ambientali moderni. Rispetto ai LED through-hole più grandi, offre significativi risparmi di spazio e compatibilità con l'assemblaggio automatizzato. All'interno del segmento dei LED rossi SMD, la sua specifica tecnologia AlGaInP fornisce un'emissione rossa efficiente, e la sua scheda tecnica dettagliata con binning chiaro e note applicative supporta una robusta progettazione.

8. Domande Frequenti (FAQ)

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

R: No. Devi sempre utilizzare una resistenza limitatrice di corrente in serie. Ad esempio, con un'alimentazione a 5V e una V_Ftipica di 2.0V a 20mA, il valore della resistenza sarebbe (5V - 2V) / 0.02A = 150 Ohm. Una resistenza da 150 ohm sarebbe un buon punto di partenza.

D: Cosa significa il colore della resina "trasparente" (water clear)?

R: Significa che la lente di incapsulamento del LED è trasparente, non diffusa o colorata. Il colore rosso proviene interamente dalla luce emessa dal chip semiconduttore stesso. Ciò spesso risulta in un aspetto del colore più saturo.

D: Come interpreto il numero di parte per l'ordine?

R: Il suffisso (es. /R6C-AP1Q2B/3T) contiene codici per i bin di prestazione. "Q2" si riferisce probabilmente al bin dell'intensità luminosa (Q2: 90-112 mcd), e altri caratteri specificano i bin di lunghezza d'onda e tensione. Consultare la guida dettagliata ai codici bin del produttore per un'interpretazione precisa quando la coerenza è critica.

D: Questo LED è adatto per l'illuminazione esterna automotive?

R: La scheda tecnica include una nota di restrizione applicativa che consiglia che applicazioni ad alta affidabilità come i sistemi di sicurezza automotive potrebbero richiedere un prodotto diverso. Per tali applicazioni, è essenziale verificare con il fornitore del componente se questa specifica parte è qualificata secondo gli standard automotive necessari (es. AEC-Q102).

9. Esempi Pratici di Progettazione e Utilizzo

Esempio 1: Retroilluminazione Interruttore Cruscotto.Un gruppo di cinque LED 19-213 è utilizzato per retroilluminare un interruttore a bilanciere. Sono collegati in parallelo, ciascuno con la propria resistenza da 180 ohm a un bus automotive da 12V (deratato per i transienti di tensione del veicolo). L'ampio angolo di visione garantisce un'illuminazione uniforme sulla grafica dell'interruttore. Il bin di luminosità Q2 è selezionato per una buona visibilità in luce diurna.

Esempio 2: Indicatore di Stato su PCB.Un singolo LED con una resistenza da 1kΩ è collegato a un pin GPIO di un microcontrollore a 3.3V. Il microcontrollore porta il pin a livello alto per accendere il LED. Il basso assorbimento di corrente (circa 1.3mA) minimizza il consumo energetico in un dispositivo alimentato a batteria. Il bin di lunghezza d'onda E6 fornisce un colore rosso indicatore standard e consistente.

10. Principio di Funzionamento e Tecnologia

Il LED 19-213 è basato sul materiale semiconduttore AlGaInP (Fosfuro di Alluminio Gallio Indio). Quando una tensione diretta è applicata attraverso la giunzione p-n, elettroni e lacune si ricombinano nella regione attiva, rilasciando energia sotto forma di fotoni. La specifica composizione della lega AlGaInP è progettata per produrre fotoni nella porzione rossa dello spettro visibile (circa 632 nm). La luce generata è emessa attraverso una lente epossidica trasparente, che fornisce anche protezione meccanica e ambientale per il die semiconduttore.

I LED SMD come il 19-213 rappresentano la corrente principale negli indicatori e nell'illuminazione a bassa potenza grazie alla loro producibilità e convenienza. La tendenza del settore continua verso una maggiore efficienza (più lumen per watt), un miglioramento della coerenza del colore attraverso binning più stretti e una maggiore integrazione (es. LED con regolatori di corrente o driver integrati). La conformità ambientale (RoHS, REACH, alogeni-free) è diventata un requisito standard. Per gli indicatori rossi, l'AlGaInP rimane una tecnologia dominante grazie alla sua efficienza e qualità del colore, sebbene altri materiali siano utilizzati per colori diversi (es. InGaN per blu e verde).

SMD LEDs like the 19-213 represent the mainstream in indicator and low-power lighting due to their manufacturability and cost-effectiveness. The industry trend continues towards higher efficiency (more lumens per watt), improved color consistency through tighter binning, and increased integration (e.g., LEDs with built-in current regulators or drivers). Environmental compliance (RoHS, REACH, halogen-free) has become a standard requirement. For red indicators, AlGaInP remains a dominant technology due to its efficiency and color quality, though other materials are used for different colors (e.g., InGaN for blue and green).