Scheda Tecnica LED SMD 19-21/G6C-AL1M2LY/3T - Dimensione 2.0x1.25x0.8mm - Tensione 1.7-2.3V - Giallo Verde Brillante - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il 19-21/G6C-AL1M2LY/3T è un LED a montaggio superficiale (SMD) progettato per applicazioni elettroniche moderne che richiedono dimensioni compatte, elevata affidabilità e prestazioni costanti. Questo componente appartiene alla famiglia di package 19-21, caratterizzata da un ingombro miniaturizzato, ideale per progetti con vincoli di spazio.

1.1 Vantaggi Principali e Posizionamento

Il vantaggio principale di questo LED è la sua dimensione significativamente ridotta rispetto ai componenti tradizionali a telaio con piedini. Questa miniaturizzazione offre diversi benefici chiave per progettisti e produttori:

• Dimensioni Ridotte del PCB:Consente layout di scheda più compatti.
• Densità di Impaccamento Superiore:Permette di posizionare più componenti su una singola scheda, aumentando la funzionalità.
• Spazio di Magazzino Ridotto:Le dimensioni fisiche ridotte sia del componente che del suo imballaggio (nastro da 8mm su bobine da 7 pollici) ottimizzano la logistica e la gestione dell'inventario.
• Design Leggero:Il peso minimo è cruciale per applicazioni portatili e miniaturizzate dove ogni grammo conta.
• Compatibilità Produttiva:Il dispositivo è pienamente compatibile con le attrezzature standard di posizionamento automatico e i processi di saldatura mainstream, inclusa la rifusione a infrarossi e a fase di vapore, facilitando la produzione di grandi volumi.

1.2 Conformità e Standard Ambientali

Questo prodotto è progettato nel rispetto delle moderne normative ambientali e di sicurezza, garantendo un'ampia accettazione sul mercato:

• Senza Piombo:Prodotto senza piombo, conforme alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose).
• Senza Alogeni:Conforme ai requisiti senza alogeni, con contenuto di Bromo (Br) e Cloro (Cl) ciascuno inferiore a 900 ppm e la loro somma inferiore a 1500 ppm.
• Conformità REACH:Rispetta il regolamento REACH dell'UE riguardante la registrazione, valutazione, autorizzazione e restrizione delle sostanze chimiche.

2. Specifiche Tecniche e Interpretazione Oggettiva

Questa sezione fornisce un'analisi dettagliata e oggettiva dei parametri elettrici, ottici e termici del dispositivo come definiti nella scheda tecnica.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Il funzionamento a questi limiti non è garantito e dovrebbe essere evitato in progetti affidabili.

• Tensione Inversa (V_R):5V. Superare questa tensione in polarizzazione inversa può causare un'immediata rottura della giunzione.
• Corrente Diretta Continua (I_F):25 mA. La massima corrente continua per il funzionamento in DC.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):60 mA (Duty 1/10 @1kHz). Adatta per funzionamento a impulsi brevi ma non in DC.
• Dissipazione di Potenza (P_d):60 mW. La massima potenza che il package può dissipare a Ta=25°C. È necessario il derating a temperature ambiente più elevate.
• Scarica Elettrostatica (ESD) HBM:2000V. Fornisce una misura della robustezza del dispositivo contro l'elettricità statica, classificata come Classe 2 secondo il modello del corpo umano (HBM).
• Temperatura di Funzionamento (T_opr):-40°C a +85°C. L'intervallo di temperatura ambiente per un funzionamento affidabile.
• Temperatura di Conservazione (T_stg):-40°C a +90°C.
• Temperatura di Saldatura:Specifica i limiti del profilo termico per l'assemblaggio.
  • Saldatura a Rifusione: Picco di 260°C per un massimo di 10 secondi.
  • Saldatura Manuale: 350°C alla punta del saldatore per un massimo di 3 secondi per terminale.

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

Questi sono i parametri di prestazione tipici misurati in condizioni di test standard (I_F= 5mA).

• Intensità Luminosa (I_v):Varia da 11.5 mcd (Min) a 28.5 mcd (Max), con una tolleranza tipica di ±11%. Questo definisce la luminosità percepita.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):100 gradi (Tipico). Questo ampio angolo di visione lo rende adatto per applicazioni in cui il LED potrebbe non essere visto frontalmente.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λ_p):575 nm (Tipico). La lunghezza d'onda alla quale l'emissione spettrale è più forte.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):569.5 nm a 577.5 nm. Questo parametro è più strettamente correlato al colore percepito (Giallo Verde Brillante) ed è soggetto a binning.
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ):20 nm (Tipico). La larghezza dello spettro emesso a metà dell'intensità massima (FWHM).
• Tensione Diretta (V_F):1.70V a 2.30V a I_F=5mA, con una tolleranza tipica di ±0.05V. Questo intervallo è critico per il calcolo della resistenza di limitazione della corrente.
• Corrente Inversa (I_R):Massimo 10 μA a V_R=5V. La scheda tecnica nota esplicitamente che il dispositivo non è progettato per il funzionamento inverso; questo parametro è solo per scopi di test.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza di colore e luminosità nella produzione, i LED vengono suddivisi in bin. Questo dispositivo utilizza tre parametri di binning indipendenti.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

I LED sono raggruppati in base alla loro intensità luminosa misurata a I_F=5mA. I codici bin (L1, L2, M1, M2) rappresentano livelli di luminosità crescenti, da 11.5-14.5 mcd (L1) a 22.5-28.5 mcd (M2). I progettisti possono selezionare un bin per soddisfare specifici requisiti di luminosità.

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

Questo binning garantisce la coerenza del colore. La lunghezza d'onda dominante è suddivisa in passi di 2nm, con codici bin da C16 (569.5-571.5nm) a C19 (575.5-577.5nm). Una selezione di bin più stretta si traduce in un aspetto del colore più uniforme tra più LED in un array.

3.3 Binning della Tensione Diretta

La tensione diretta è suddivisa in passi di 0.1V, dal codice 19 (1.70-1.80V) al codice 24 (2.20-2.30V). Conoscere il bin V_Fpuò aiutare a ottimizzare il progetto del circuito di limitazione della corrente per l'efficienza e garantire una luminosità uniforme quando i LED sono pilotati in parallelo.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fornisce diverse curve caratteristiche essenziali per comprendere il comportamento del dispositivo in condizioni non standard.

4.1 Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta

Questa curva mostra che l'output luminoso non è linearmente proporzionale alla corrente. Aumenta con la corrente ma può saturarsi o diventare meno efficiente a correnti più elevate. Operare vicino alla corrente massima nominale (25mA) potrebbe non produrre guadagni di luminosità proporzionali e aumenta il calore.

4.2 Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

L'efficienza del LED diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Questa curva mostra tipicamente un calo dell'output luminoso all'aumentare della temperatura ambiente da 25°C verso la massima temperatura di funzionamento (+85°C). Questo deve essere considerato nei progetti per ambienti ad alta temperatura.

4.3 Curva di Derating della Corrente Diretta

Questo è un grafico critico per la gestione termica. Mostra la massima corrente diretta continua consentita in funzione della temperatura ambiente. All'aumentare di Ta, la massima I_Fdeve essere ridotta per prevenire che la temperatura di giunzione superi i limiti di sicurezza e mantenere l'affidabilità a lungo termine.

4.4 Distribuzione Spettrale e Diagramma di Radiazione

Il grafico della distribuzione spettrale conferma l'output monocromatico giallo-verde centrato attorno a 575nm. Il diagramma di radiazione (grafico polare) rappresenta visivamente l'angolo di visione di 100 gradi, mostrando la distribuzione angolare dell'intensità luminosa.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il package 19-21 ha dimensioni nominali di 2.0mm di lunghezza, 1.25mm di larghezza e 0.8mm di altezza (tolleranza ±0.1mm salvo diversa specifica). La scheda tecnica include un disegno dimensionale dettagliato che mostra il layout dei pad, il contorno del componente e il segno di identificazione del catodo. Un footprint accurato basato su questo disegno è essenziale per una corretta saldatura e allineamento.

5.2 Identificazione della Polarità

Il catodo è chiaramente segnato sul dispositivo, come mostrato nel diagramma del package. La polarità corretta deve essere osservata durante il posizionamento per garantire il corretto funzionamento del circuito.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione

Viene fornito un profilo di rifusione senza piombo dettagliato:

• Preriscaldamento:150-200°C per 60-120 secondi.
• Tempo Sopra Liquido (217°C):60-150 secondi.
• Temperatura di Picco:Massimo 260°C.
• Tempo al Picco:Massimo 10 secondi.
• Velocità Riscaldamento/Raffreddamento:Massimo 6°C/sec riscaldamento, 3°C/sec raffreddamento.

È fondamentale rispettare questo profilo per evitare shock termici e garantire giunti di saldatura affidabili senza danneggiare l'epossidica del LED o il die.

6.2 Precauzioni Critiche

• Limitazione della Corrente:Una resistenza di limitazione della corrente esterna è obbligatoria. Il LED è un dispositivo pilotato a corrente; una piccola variazione della tensione diretta può causare una grande variazione di corrente, portando a un rapido guasto (bruciatura).
• Cicli di Rifusione:La saldatura a rifusione non dovrebbe essere eseguita più di due volte per prevenire stress termico eccessivo.
• Stress Meccanico:Evitare di applicare stress al corpo del LED durante il riscaldamento o di piegare il PCB dopo la saldatura.
• Saldatura Manuale:Se necessario, utilizzare un saldatore a ≤350°C per ≤3 secondi per terminale, con potenza nominale ≤25W. Consentire un intervallo di raffreddamento di ≥2 secondi tra i terminali. La saldatura manuale comporta un rischio maggiore di danni.
• Riparazione:Evitare la rilavorazione dopo la saldatura. Se assolutamente necessario, utilizzare un saldatore a doppia punta per riscaldare simultaneamente entrambi i terminali e sollevare il componente in modo uniforme per prevenire danni ai pad.

7. Conservazione e Sensibilità all'Umidità

Questo componente è sensibile all'umidità. Una manipolazione impropria può portare al "popcorning" (crepatura del package) durante la rifusione a causa della rapida vaporizzazione dell'umidità assorbita.

• Sacco Non Aperto:Non aprire la busta barriera anti-umidità fino al momento dell'uso.
• Tempo di Utilizzo a Punto:Dopo l'apertura, i LED devono essere utilizzati entro 168 ore (7 giorni) se conservati a ≤30°C e ≤60% di Umidità Relativa.
• Ribaking:Se il tempo di conservazione viene superato o l'indicatore del disidratante mostra saturazione, è necessario un baking a 60±5°C per 24 ore prima dell'uso.
• Reimballaggio:I LED non utilizzati devono essere risigillati nella busta anti-umidità con disidratante fresco.

8. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

8.1 Imballaggio Standard

Il dispositivo è fornito in imballaggio resistente all'umidità:

• Nastro Portacomponenti:Nastro largo 8mm.
• Bobina:Bobina da 7 pollici di diametro.
• Quantità:3000 pezzi per bobina.
• Imballaggio:Include disidratante ed è sigillato in una busta di alluminio anti-umidità con etichette appropriate.

8.2 Spiegazione dell'Etichetta

L'etichetta della bobina contiene informazioni chiave per la tracciabilità e l'identificazione:

• CPN:Numero Prodotto del Cliente.
• P/N:Numero Prodotto del Produttore (es., 19-21/G6C-AL1M2LY/3T).
• QTY:Quantità di imballaggio.
• CAT:Codice bin dell'Intensità Luminosa (es., L1, M2).
• HUE:Codice bin della Cromaticità/Lunghezza d'Onda Dominante (es., C17, C19).
• REF:Codice bin della Tensione Diretta (es., 20, 23).
• LOT No:Numero di lotto di produzione per la tracciabilità.

9. Suggerimenti per l'Applicazione

9.1 Scenari Applicativi Tipici

• Retroilluminazione:Ideale per indicatori di cruscotto, retroilluminazione di interruttori e retroilluminazione piatta per LCD e simboli grazie al suo ampio angolo di visione e colore uniforme.
• Apparecchiature di Telecomunicazione:Indicatori di stato e retroilluminazione di tastiere in telefoni, fax e altri dispositivi di comunicazione.
• Indicazione Generale:Stato alimentazione, indicazione di modalità e altro feedback visivo generico in elettronica di consumo, elettrodomestici e controlli industriali.

9.2 Considerazioni di Progettazione

• Pilotaggio a Corrente:Utilizzare sempre una resistenza in serie o un driver a corrente costante. Calcolare il valore della resistenza usando R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F, utilizzando la V_Fmassima dal bin o dalla scheda tecnica per garantire che la corrente non superi i limiti nelle condizioni peggiori.
• Gestione Termica:Per il funzionamento continuo ad alte temperature ambiente o vicino alla corrente massima, considerare il layout del PCB per la dissipazione del calore. Evitare di posizionare i LED vicino ad altre fonti di calore.
• Protezione ESD:Implementare procedure standard di gestione ESD durante l'assemblaggio. Sebbene il dispositivo abbia una protezione HBM di 2kV, potrebbe essere necessaria una protezione aggiuntiva a livello di circuito in ambienti ad alto rischio ESD.
• Progettazione Ottica:L'ampio angolo di visione potrebbe richiedere guide di luce o diffusori se si desidera un fascio più focalizzato. La lente in resina trasparente fornisce una buona estrazione della luce.

10. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto ai vecchi LED a foro passante o ai package SMD più grandi, il 19-21 offre una combinazione convincente di miniaturizzazione e prestazioni. I suoi principali punti di differenziazione sono l'ingombro molto piccolo di 2.0x1.25mm nella categoria dei LED indicatori a bassa potenza e l'uso del materiale semiconduttore AlGaInP, che fornisce alta efficienza e colore saturo nello spettro giallo-verde. Rispetto ad altri package miniaturizzati, mantiene un layout di pad relativamente standard e un livello di sensibilità all'umidità robusto, rendendolo una scelta affidabile per l'assemblaggio automatizzato.

11. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

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

R: No. Devi sempre utilizzare una resistenza di limitazione della corrente. Ad esempio, con un'alimentazione di 3.3V e una V_Ftipica di 2.0V a 5mA, è necessaria una resistenza di (3.3V - 2.0V) / 0.005A = 260Ω. Per un progetto conservativo, usa sempre la V_Fmassima dalla scheda tecnica (2.3V): (3.3V - 2.3V) / 0.005A = 200Ω.

D: Perché la procedura di conservazione e baking è così importante?

R: I componenti SMD assorbono umidità dall'aria. Durante il processo di saldatura a rifusione ad alta temperatura, questa umidità può trasformarsi rapidamente in vapore, creando una pressione interna sufficiente a crepare il package epossidico ("popcorning"), portando a guasti immediati o latenti.

D: Cosa significano i codici bin per il mio progetto?

R: Se la tua applicazione richiede un aspetto uniforme (es., un array di LED), dovresti specificare bin stretti per la Lunghezza d'Onda Dominante (HUE) e l'Intensità Luminosa (CAT). Per un singolo indicatore, i bin standard sono di solito sufficienti. Il bin della Tensione Diretta (REF) può aiutare se si pilotano molti LED in parallelo per garantire una distribuzione uniforme della corrente.

12. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Scenario: Progettazione di un pannello multi-indicatore di stato per un dispositivo portatile.

Un progettista ha bisogno di 5 LED giallo-verde identici per mostrare lo stato della batteria, della connettività e della modalità su un piccolo dispositivo alimentato a batteria.

1. Selezione del Componente:Il LED 19-21 è scelto per le sue piccole dimensioni, basso consumo energetico e colore adatto.
2. Specifica di Binning:Per garantire che tutti e 5 i LED abbiano lo stesso aspetto, il progettista specifica un singolo bin stretto sia per CAT (es., solo M1) che per HUE (es., solo C18) nell'ordine di acquisto.
3. Progettazione del Circuito:Il dispositivo è alimentato da una batteria a bottone da 3.0V. Utilizzando la V_Fmassima di 2.3V e una I_Fobiettivo di 5mA per una luminosità adeguata e una lunga durata della batteria, la resistenza di limitazione della corrente è calcolata: R = (3.0V - 2.3V) / 0.005A = 140Ω. Viene selezionata una resistenza standard da 150Ω.
4. Layout del PCB:Il footprint compatto del 19-21 consente di posizionare i 5 LED molto vicini tra loro. Il segno del catodo sulla serigrafia garantisce l'orientamento corretto.
5. Assemblaggio:La fabbrica riceve le bobine, che vengono conservate nelle loro buste sigillate fino a quando la linea di produzione è pronta. Il PCB subisce un singolo ciclo di rifusione utilizzando il profilo specificato.
6. Risultato:Il prodotto finale ha un pannello indicatori pulito e dall'aspetto professionale, con LED uniformemente luminosi e dal colore coerente, grazie alla corretta selezione del bin e al progetto del circuito.

13. Introduzione al Principio di Funzionamento

Questo LED si basa sulla tecnologia dei semiconduttori in Fosfuro di Alluminio Gallio Indio (AlGaInP). Quando viene applicata una tensione diretta che supera il potenziale di giunzione del diodo, elettroni e lacune vengono iniettati rispettivamente nella regione attiva dai materiali di tipo n e di tipo p. Questi portatori di carica si ricombinano, rilasciando energia sotto forma di fotoni. La composizione specifica della lega AlGaInP determina l'energia del bandgap, che a sua volta definisce la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa – in questo caso, Giallo Verde Brillante (~575nm). L'incapsulante in resina epossidica trasparente protegge il die semiconduttore, funge da lente per modellare l'output luminoso e migliora l'estrazione della luce dal chip.

14. Tendenze Tecnologiche e Contesto

Il package 19-21 rappresenta la tendenza in corso nell'elettronica verso la miniaturizzazione e la tecnologia a montaggio superficiale. Il passaggio dai package con piedini agli SMD come questo consente l'assemblaggio automatizzato ad alta velocità pick-and-place, riducendo significativamente i costi di produzione e aumentando l'affidabilità eliminando i passaggi di saldatura manuale. L'uso del materiale AlGaInP rappresenta un progresso rispetto alle tecnologie più vecchie come il GaAsP, offrendo una maggiore efficienza luminosa e colori più vivaci e saturi. Inoltre, la conformità agli standard senza piombo, senza alogeni e REACH riflette il cambiamento dell'intero settore verso processi e materiali di produzione ambientalmente sostenibili, che è ora un requisito critico per l'accesso al mercato globale.