Scheda Tecnica LED SMD 19-21/R6C-FP1Q2L/3T - Dimensione 2.0x1.25x0.8mm - Tensione 1.7-2.3V - Rosso Brillante - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il 19-21/R6C-FP1Q2L/3T è un LED a montaggio superficiale (SMD) progettato per applicazioni elettroniche moderne e compatte. Questo componente utilizza un chip semiconduttore in AIGaInP (Fosfuro di Alluminio Gallio Indio) per produrre un'emissione luminosa di colore rosso brillante. Il suo vantaggio principale risiede nelle dimensioni ridottissime, che consentono una significativa riduzione delle dimensioni del circuito stampato (PCB) e una maggiore densità di componenti rispetto ai LED tradizionali a telaio. Ciò contribuisce a ridurre le dimensioni complessive dell'apparecchiatura e i requisiti di stoccaggio. Il dispositivo è leggero, risultando particolarmente adatto per applicazioni in cui spazio e peso sono vincoli critici.

Il LED è fornito su nastro standard da 8 mm avvolto su bobine da 7 pollici di diametro, garantendo compatibilità con le attrezzature di assemblaggio automatico pick-and-place ad alta velocità. È progettato per essere utilizzato con i processi standard di saldatura a rifusione a infrarossi (IR) e a fase di vapore, facilitando una produzione di massa efficiente. Il prodotto è fabbricato come componente privo di piombo (Pb-free) e rispetta le normative europee RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose) e REACH (Registrazione, Valutazione, Autorizzazione e Restrizione delle Sostanze Chimiche). È inoltre classificato come privo di alogeni, con contenuto di bromo (Br) e cloro (Cl) ciascuno inferiore a 900 ppm e la loro somma totale inferiore a 1500 ppm.

2. Approfondimento delle Specifiche Tecniche

2.1 Valori Massimi Assoluti

I valori massimi assoluti definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Questi valori sono specificati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C. La tensione inversa massima (VR) è di 5V. La corrente diretta continua (IF) non deve superare i 25 mA. Per il funzionamento in impulsi, è ammessa una corrente diretta di picco (IFP) di 60 mA con un ciclo di lavoro di 1/10 a 1 kHz. La dissipazione di potenza massima (Pd) è di 60 mW. Il dispositivo può sopportare una scarica elettrostatica (ESD) di 2000V secondo il modello del corpo umano (HBM). L'intervallo di temperatura di funzionamento (Topr) va da -40°C a +85°C, mentre l'intervallo di temperatura di conservazione (Tstg) è leggermente più ampio, da -40°C a +90°C. Per la saldatura, il dispositivo può sopportare la rifusione a una temperatura di picco di 260°C per un massimo di 10 secondi, o la saldatura manuale a 350°C per un massimo di 3 secondi per terminale.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Le caratteristiche elettro-ottiche sono i parametri di prestazione fondamentali, misurati a Ta=25°C e una corrente diretta (IF) di 20 mA, salvo diversa indicazione.

• Intensità Luminosa (Iv):Varia da un minimo di 45 millicandele (mcd) a un massimo di 112 mcd. Il valore tipico rientra in questo intervallo, ulteriormente suddiviso in specifici bin (P1, P2, Q1, Q2).
• Angolo di Visione (2θ1/2):L'angolo a metà intensità è tipicamente di 100 gradi, indicando un cono di visione ampio.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λp):La lunghezza d'onda alla quale l'intensità della luce emessa è massima è tipicamente di 632 nanometri (nm).
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd):Questa è la singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano, che varia da 621 nm a 631 nm, categorizzata nei bin FF1 e FF2.
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ):La larghezza dello spettro emesso a metà dell'intensità massima è tipicamente di 20 nm.
• Tensione Diretta (VF):La caduta di tensione ai capi del LED quando conduce 20 mA varia da 1,7V a 2,3V, con specifici bin (da L19 a L24) che definiscono intervalli più ristretti.
• Corrente Inversa (IR):La corrente di dispersione quando viene applicata una tensione inversa di 5V è al massimo di 10 µA.

Note importanti specificano le tolleranze: Intensità Luminosa (±11%), Lunghezza d'Onda Dominante (±1 nm) e Tensione Diretta (±0,05V). È fondamentale comprendere che la tensione inversa di 5V è solo per il test IR; il LED non è progettato per funzionare in polarizzazione inversa.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire coerenza nella progettazione dell'applicazione, i LED vengono selezionati (binnati) secondo tre parametri chiave: Intensità Luminosa, Lunghezza d'Onda Dominante e Tensione Diretta. Il codice prodotto (es. R6C-FP1Q2L/3T) riflette specifici bin.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

I LED sono suddivisi in quattro bin di intensità:

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

Il codice 'Q2' nel numero di parte indica che questo dispositivo appartiene al bin di intensità più alta.

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

La coerenza del colore è controllata attraverso i bin di lunghezza d'onda:

• FF1:621 – 626 nm
• FF2:626 – 631 nm

Il codice 'FP1' corrisponde probabilmente a una di queste specifiche di lunghezza d'onda.

3.3 Binning della Tensione Diretta

Per facilitare la progettazione del circuito, specialmente per il calcolo della resistenza limitatrice di corrente, i LED sono binnati per tensione diretta (VF) a 20 mA:

• L19:1.7 – 1.8 V
• L20:1.8 – 1.9 V
• L21:1.9 – 2.0 V
• L22:2.0 – 2.1 V
• L23:2.1 – 2.2 V
• L24:2.2 – 2.3 V

La 'L' nel numero di parte indica il gruppo di tensione, con un numero specifico che denota l'esatto bin.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene le curve grafiche specifiche non siano dettagliate nel testo fornito, le tipiche curve caratteristiche elettro-ottiche per un tale LED includerebbero:

• Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V):Questa curva non lineare mostra la relazione esponenziale tra corrente e tensione. L'intervallo VF specificato a 20mA è un singolo punto su questa curva. I progettisti la utilizzano per determinare la tensione di pilotaggio necessaria e per calcolare l'appropriata resistenza in serie.
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta (Curva I-L):Questa curva dimostra come l'emissione luminosa aumenti con la corrente. È tipicamente lineare entro l'intervallo di funzionamento consigliato, ma satura a correnti più elevate. Operare alla condizione di test di 20mA o al di sotto garantisce prestazioni prevedibili.
• Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente:L'emissione luminosa dei LED generalmente diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Comprendere questa derating è fondamentale per applicazioni che operano ad alte temperature ambiente o con significativo auto-riscaldamento.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico che mostra l'intensità relativa attraverso le lunghezze d'onda, con un picco intorno a 632 nm e una larghezza di banda tipica di 20 nm, confermando il punto di colore rosso brillante.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il LED SMD 19-21 ha un fattore di forma molto compatto. Le dimensioni chiave (in millimetri) includono una lunghezza del corpo di 2,0 mm, una larghezza di 1,25 mm e un'altezza di 0,8 mm. Il disegno dimensionale dettagliato specifica il layout dei pad, il contorno del componente e la posizione del segno identificativo del catodo. Tutte le tolleranze non specificate sono ±0,1 mm. Un corretto design dei pad sul PCB, come da scheda tecnica, è essenziale per una saldatura affidabile e stabilità meccanica.

5.2 Identificazione della Polarità

Il dispositivo presenta un segno del catodo, tipicamente una tacca, un punto verde o un angolo smussato sul package. L'orientamento corretto durante l'assemblaggio è vitale, poiché l'applicazione di tensione inversa può danneggiare il LED.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione

A critical requirement for SMD components is adherence to the recommended reflow profile. For this Pb-free LED:

• Preriscaldamento:Rampa dalla temperatura ambiente a 150–200°C in 60-120 secondi.
• Soak/Rifusione:Il tempo sopra i 217°C (temperatura di liquidus per la saldatura senza piombo) dovrebbe essere di 60-150 secondi. La temperatura di picco non deve superare i 260°C e il tempo 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.

La saldatura a rifusione non dovrebbe essere eseguita più di due volte sullo stesso LED per prevenire danni da stress termico.

6.2 Saldatura Manuale

Se è necessario un intervento manuale di riparazione, è richiesta estrema cautela. La temperatura della punta del saldatore dovrebbe essere inferiore a 350°C e il tempo di contatto con qualsiasi singolo terminale non deve superare i 3 secondi. Si consiglia un saldatore a bassa potenza (<25W). Per la rimozione, si suggerisce un saldatore a doppia punta per riscaldare uniformemente entrambi i terminali e minimizzare lo stress sul package.

6.3 Conservazione e Sensibilità all'Umidità

I LED sono confezionati in una busta barriera resistente all'umidità con essiccante. Precauzioni chiave:

• Non aprire la busta fino al momento dell'uso.
• Dopo l'apertura, i LED non utilizzati devono essere conservati a ≤ 30°C e ≤ 60% di Umidità Relativa.
• La "vita a banco" dopo l'apertura della busta è di 168 ore (7 giorni).
• Se il tempo di esposizione viene superato o l'essiccante indica saturazione, è necessario un trattamento di baking a 60 ± 5°C per 24 ore prima della saldatura a rifusione per prevenire danni da effetto "popcorn".

7. Confezionamento e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche Bobina e Nastro

Il confezionamento standard è di 3000 pezzi per bobina. La larghezza del nastro portante è di 8 mm, avvolto su una bobina da 7 pollici (178 mm) di diametro. Sono fornite le dimensioni dettagliate per la bobina, le tasche del nastro portante e il nastro di copertura per garantire la compatibilità con gli alimentatori automatici.

7.2 Spiegazione dell'Etichetta

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

• P/N:Numero di Prodotto (es. 19-21/R6C-FP1Q2L/3T).
• CAT:Classe di Intensità Luminosa (es. Q2).
• HUE:Coordinate di Cromaticità & Classe di Lunghezza d'Onda Dominante (es. FP1).
• REF:Classe di Tensione Diretta (es. L21).
• LOT No:Numero di Lotto di Produzione per tracciabilità.

8. Raccomandazioni per l'Applicazione

8.1 Applicazioni Tipiche

Il LED SMD 19-21 è versatile e adatto a vari ruoli di indicazione a bassa potenza e retroilluminazione:

• Retroilluminazione:Illuminazione per strumenti da cruscotto, interruttori a membrana e pannelli di controllo.
• Telecomunicazioni:Indicatori di stato e retroilluminazione tastiera in telefoni e fax.
• Tecnologia dei Display:Retroilluminazione piatta per piccoli display a cristalli liquidi (LCD) e simboli illuminati.
• Indicazione Generica:Stato di alimentazione, indicatori di modalità e luci di segnale nell'elettronica di consumo e industriale.

8.2 Considerazioni Critiche di Progettazione

• Limitazione di Corrente:Una resistenza limitatrice di corrente esterna èassolutamente obbligatoria. La tensione diretta ha un intervallo 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, potenzialmente distruttivo, aumento della corrente diretta. Il valore della resistenza deve essere calcolato in base alla tensione di alimentazione e alla massima tensione diretta (VF max) del bin per garantire che la corrente non superi mai i 25 mA nelle condizioni peggiori.
• Gestione Termica:Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa, garantire un'adeguata area di rame sul PCB o via termiche sotto i pad del LED può aiutare a dissipare il calore, mantenendo la stabilità dell'emissione luminosa e la longevità, specialmente in ambienti ad alta temperatura.
• Protezione ESD:Sebbene classificato per 2000V HBM, durante l'assemblaggio e la manipolazione dovrebbero essere osservate le normali precauzioni per la gestione dell'ESD.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

I principali vantaggi di questo LED SMD 19-21 rispetto ai vecchi LED a foro passante o ai package SMD più grandi sono la suaminiaturizzazioneeidoneità per l'assemblaggio automatizzato. La tecnologia del chip AIGaInP offre alta efficienza e buona saturazione del colore per la luce rossa. Rispetto ad alcune altre tecnologie di LED rossi, l'AIGaInP fornisce tipicamente un'intensità luminosa più elevata e una migliore stabilità termica. Il sistema di binning completo consente ai progettisti di selezionare componenti con caratteristiche ottiche ed elettriche strettamente controllate, il che è cruciale per applicazioni che richiedono un aspetto uniforme o un pilotaggio di corrente preciso.

10. Domande Frequenti (FAQ)

D: Perché è necessaria una resistenza in serie?

R: I LED sono dispositivi pilotati in corrente. La loro caratteristica V-I è esponenziale. Senza una resistenza per limitare la corrente, qualsiasi piccola variazione nella tensione di alimentazione o nella tensione diretta del LED può portare a fuga termica e guasto immediato. La resistenza imposta una corrente fissa basata sulla Legge di Ohm.

D: Posso pilotare questo LED con una tensione superiore a 2,3V?

R: Sì, ma solo se si utilizza un'appropriata resistenza in serie per dissipare la tensione in eccesso e limitare la corrente a 20mA (o meno). La tensione di pilotaggio in sé non è il parametro critico; lo è la corrente risultante.

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

R: L'incapsulante del LED (la lente in plastica) è incolore e trasparente. Ciò consente al vero colore della luce emessa dal chip (rosso brillante) di passare senza alcuna colorazione o diffusione, risultando in un colore saturo e vivido.

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

R: Il numero di parte 19-21/R6C-FP1Q2L/3T codifica lo stile del package (19-21), un codice prodotto (R6C) e i bin specifici per lunghezza d'onda (FP1), intensità luminosa (Q2) e tensione diretta (L, con un numero successivo). Fare sempre riferimento alla scheda tecnica completa e alle tabelle di binning per confermare le esatte specifiche del componente ordinato.

11. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Scenario: Progettare un indicatore di stato per un dispositivo alimentato a 5V USB.

1. Selezione dei Parametri:Scegliere la luminosità richiesta (bin Q2 per alta visibilità) e la coerenza del colore (bin FF1 o FF2).

2. Progettazione del Circuito:Assumendo un'alimentazione di 5V (Vcc) e utilizzando il caso peggiore VF min (es. 1,7V dal bin L19) per garantire che la corrente non superi mai i 25mA anche se la VF è bassa. Corrente obiettivo (I_F) = 20 mA.

Resistenza Richiesta R = (Vcc - VF) / I_F = (5V - 1,7V) / 0,020A = 165 Ohm.

Il valore standard più vicino è 160 Ohm o 180 Ohm. Usando 180 Ohm si ottiene I_F = (5-1,7)/180 ≈ 18,3 mA, che è sicuro e conforme alle specifiche.

Potenza sulla resistenza P_R = I_F^2 * R = (0,0183)^2 * 180 ≈ 0,06W. Una resistenza standard da 1/8W o 1/4W è sufficiente.

3. Layout PCB:Posizionare il LED e la sua resistenza limitatrice di corrente vicini. Seguire la geometria dei pad raccomandata dal disegno dimensionale della scheda tecnica.

4. Assemblaggio:Seguire precisamente le linee guida per la gestione dell'umidità e il profilo di saldatura a rifusione.

12. Principio di Funzionamento

Questo LED funziona sul principio dell'elettroluminescenza in una giunzione p-n di un semiconduttore. La regione attiva è composta da AIGaInP. Quando viene applicata una tensione di polarizzazione diretta che supera la barriera di potenziale della giunzione (circa 1,8V), gli elettroni dalla regione di tipo n e le lacune dalla regione di tipo p vengono iniettati nella regione attiva. Quando questi portatori di carica si ricombinano, rilasciano energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica composizione della lega AIGaInP determina l'energia del bandgap, che corrisponde direttamente alla lunghezza d'onda (colore) della luce emessa – in questo caso, rosso brillante a circa 632 nm. L'incapsulante in resina epossidica trasparente protegge il chip, funge da lente per modellare l'emissione luminosa (raggiungendo l'angolo di visione di 100 gradi) e fornisce stabilità meccanica.

13. Tendenze Tecnologiche

Lo sviluppo di LED SMD come il 19-21 segue tendenze più ampie nell'elettronica:miniaturizzazione, aumento dell'efficienzaemigliore affidabilità. Il passaggio a materiali senza piombo e senza alogeni è guidato dalle normative ambientali globali (RoHS, REACH). I progressi nell'epitassia dei semiconduttori continuano a migliorare l'efficienza luminosa (emissione luminosa per watt elettrico) e la coerenza del colore dei sistemi AIGaInP e di altri materiali. Inoltre, la tecnologia di packaging si sta evolvendo per gestire meglio le prestazioni termiche, consentendo correnti di pilotaggio più elevate in package più piccoli e per fornire un controllo ottico più preciso. La standardizzazione del packaging (come l'impronta 19-21) e dei formati a nastro e bobina è fondamentale per consentire una produzione automatizzata di alto volume ed economica in tutta l'industria elettronica.