Scheda Tecnica LED SMD 19-217/Y5C-AP1Q2/3T - Giallo Brillante - 2.0x1.25x0.8mm - 2.0V - 25mA - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il 19-217/Y5C-AP1Q2/3T è un LED a montaggio superficiale (SMD) progettato per assemblaggi elettronici ad alta densità. Questo componente utilizza la tecnologia a semiconduttore AlGaInP (Fosfuro di Alluminio Gallio Indio) per produrre una luce gialla brillante. Il suo fattore di forma compatto consente riduzioni significative delle dimensioni del circuito stampato (PCB) e dell'apparecchiatura complessiva, rendendolo ideale per applicazioni con vincoli di spazio.

1.1 Vantaggi Principali

• Miniaturizzazione:Il package SMD è significativamente più piccolo dei tradizionali LED a telaio con reofori, consentendo una maggiore densità di componenti sui PCB.
• Leggerezza:La massa ridotta è vantaggiosa per dispositivi elettronici portatili e miniaturizzati.
• Compatibilità:Progettato per essere compatibile con le attrezzature standard di assemblaggio automatico pick-and-place, semplificando il processo produttivo.
• Conformità Ambientale:Il prodotto è privo di piombo, conforme alle direttive RoHS, REACH UE e agli standard senza alogeni (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).
• Saldatura:Adatto sia per i processi di saldatura a rifusione a infrarossi che a fase di vapore.

1.2 Applicazioni Target

Questo LED è adatto per varie funzioni di indicazione e retroilluminazione, tra cui:

• Retroilluminazione di cruscotti e interruttori nei controlli automobilistici e industriali.
• Indicatori di stato e retroilluminazione tastiere nelle apparecchiature di telecomunicazione (telefoni, fax).
• Retroilluminazione piatta per display a cristalli liquidi (LCD), interruttori e simboli.
• Applicazioni generiche di indicazione nell'elettronica di consumo e industriale.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Il funzionamento in queste condizioni non è garantito.

• 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 massima corrente continua per un funzionamento affidabile a lungo termine.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):60 mA (Ciclo di Lavoro 1/10 @ 1 kHz). Solo per funzionamento in impulso.
• Dissipazione di Potenza (P_d):60 mW. La massima potenza che il package può dissipare a Ta=25°C.
• Scarica Elettrostatica (ESD):Modello del Corpo Umano (HBM) 2000 V. Indica una moderata sensibilità ESD; sono richieste procedure di manipolazione appropriate.
• Temperatura di Funzionamento (T_opr):-40 a +85 °C. L'intervallo di temperatura ambiente per il funzionamento normale.
• Temperatura di Stoccaggio (T_stg):-40 a +90 °C.
• Temperatura di Saldatura:Rifusione: Picco di 260°C per max 10 secondi. Saldatura manuale: 350°C per max 3 secondi per terminale.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Misurate a una corrente diretta (I_F) di 20 mA e una temperatura ambiente (T_a) di 25°C, salvo diversa specificazione. Questi sono i parametri prestazionali chiave.

• Intensità Luminosa (I_v):45,0 a 112,0 mcd (millicandela). La luminosità percepita del LED. L'ampio intervallo è gestito tramite il binning (vedi Sezione 3).
• Angolo di Visione (2θ_1/2):120 gradi (tipico). Questo ampio angolo di visione rende il LED adatto per applicazioni che richiedono un'ampia visibilità.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λ_p):591 nm (tipico). La lunghezza d'onda alla quale la distribuzione spettrale di potenza è massima.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):585,5 a 594,5 nm. Questa lunghezza d'onda si correla più strettamente con il colore percepito (giallo brillante).
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ):15 nm (tipico). La larghezza dello spettro emesso a metà dell'intensità massima (FWHM).
• Tensione Diretta (V_F):1,70 a 2,40 V (a I_F=20mA). La caduta di tensione ai capi del LED durante il funzionamento. È obbligatorio un resistore limitatore di corrente.
• Corrente Inversa (I_R):10 µA max (a V_R=5V). Una piccola corrente di dispersione in polarizzazione inversa. Il dispositivo non è destinato al funzionamento inverso.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire coerenza nella luminosità e nel colore per le serie di produzione, i LED vengono suddivisi in bin. Il numero di parte 19-217/Y5C-AP1Q2/3T indica specifiche selezioni di bin.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

I bin sono definiti dai valori minimi e massimi di intensità luminosa misurati a I_F=20mA. La tolleranza è ±11%.

• P1:45,0 – 57,0 mcd
• P2:57,0 – 72,0 mcd
• Q1:72,0 – 90,0 mcd
• Q2:90,0 – 112,0 mcd (Questo bin è specificato nel numero di parte)

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

I bin garantiscono la coerenza del colore. La tolleranza è ±1 nm.

• D3:585,5 – 588,5 nm
• D4:588,5 – 591,5 nm
• D5:591,5 – 594,5 nm

4. Analisi delle Curve Prestazionali

Sebbene grafici specifici non siano dettagliati nel testo fornito, le tipiche curve elettro-ottiche per un tale LED includerebbero:

• Curva I-V (Corrente-Tensione):Mostra la relazione esponenziale tra tensione diretta e corrente. La tensione di ginocchio è intorno a 1,8-2,0V per i LED gialli AlGaInP.
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta:L'intensità tipicamente aumenta linearmente con la corrente fino a un certo punto, dopodiché l'efficienza può diminuire a causa del riscaldamento.
• Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente:L'emissione generalmente diminuisce all'aumentare della temperatura. Il fattore di derating è cruciale per applicazioni ad alta temperatura.
• Distribuzione Spettrale:Una curva a campana centrata attorno alla lunghezza d'onda di picco (591 nm) con una FWHM tipica di 15 nm.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il LED è contenuto in un package SMD standard. Le dimensioni chiave (tolleranza ±0,1 mm salvo diversa indicazione) includono:

• Impronta del package adatta per il posizionamento ad alta densità.
• Corpo in resina trasparente per un'estrazione ottimale della luce.
• I terminali anodo e catodo sono chiaramente designati per un corretto layout del PCB.

5.2 Identificazione della Polarità

La polarità corretta è essenziale. Il package include una marcatura (come una tacca, un punto o un angolo smussato) per identificare il terminale catodo. Il design dell'impronta sul PCB deve rispecchiare questo orientamento.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione (Senza Piombo)

Un processo critico per un assemblaggio affidabile:

• Preriscaldamento:150–200°C per 60–120 secondi per minimizzare lo shock termico.
• Tempo Sopra Liquido (TAL):>217°C per 60–150 secondi.
• Temperatura di Picco:260°C massimo, mantenuta per massimo 10 secondi.
• Velocità di Riscaldamento:Massimo 6°C/secondo fino a 255°C.
• Velocità di Raffreddamento:Massimo 3°C/secondo.
• Limite di Rifusione:L'assemblaggio non dovrebbe subire la saldatura a rifusione più di due volte.

6.2 Saldatura Manuale

Se necessario, utilizzare un saldatore con temperatura della punta <350°C, applicata per <3 secondi per terminale. Utilizzare un saldatore a bassa potenza (<25W) e lasciare un intervallo di raffreddamento >2 secondi tra i terminali. Evitare stress meccanici sul package durante la saldatura.

6.3 Stoccaggio e Sensibilità all'Umidità

Il prodotto è confezionato in una busta resistente all'umidità con essiccante.

• Prima dell'Uso:Non aprire la busta anti-umidità fino al momento dell'assemblaggio.
• Dopo l'Apertura:Utilizzare entro 168 ore (7 giorni). Conservare le parti non utilizzate a ≤30°C e ≤60% UR.
• Ribaking:Se il tempo di esposizione viene superato o l'essiccante è saturo, effettuare un baking a 60 ± 5°C per 24 ore prima dell'uso.

7. Confezionamento e Informazioni d'Ordine

7.1 Confezionamento Standard

I LED sono forniti su nastro da 8 mm su bobine da 7 pollici di diametro, compatibili con attrezzature automatiche. Ogni bobina contiene 3000 pezzi.

7.2 Spiegazione Etichetta

Le etichette delle bobine contengono informazioni critiche per la tracciabilità e la corretta applicazione:

• P/N:Numero di Parte (es., 19-217/Y5C-AP1Q2/3T).
• CAT:Classe di Intensità Luminosa (es., Q2).
• HUE:Coordinate Cromatiche & Classe di Lunghezza d'Onda Dominante.
• REF:Classe di Tensione Diretta.
• LOT No:Numero di lotto di produzione per il tracciamento della qualità.

8. Considerazioni di Progettazione Applicativa

8.1 La Limitazione di Corrente è Obbligatoria

I LED sono dispositivi pilotati in corrente. Deve essere sempre utilizzato un resistore in serie per limitare la corrente diretta al valore desiderato (es., 20 mA). Il valore del resistore si calcola usando la Legge di Ohm: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Senza questo resistore, un piccolo aumento della tensione di alimentazione può causare un grande e distruttivo aumento della corrente.

8.2 Gestione Termica

Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa, mantenere la temperatura di giunzione entro i limiti è vitale per la longevità e la stabilità dell'emissione luminosa. Assicurare un'adeguata area di rame sul PCB o via termiche se si opera ad alte temperature ambiente o vicino alla corrente massima.

8.3 Progettazione Ottica

L'angolo di visione di 120 gradi fornisce un'emissione ampia. Per applicazioni che richiedono luce focalizzata, possono essere necessarie ottiche secondarie (lenti, guide luminose). La resina trasparente come l'acqua minimizza l'assorbimento della luce all'interno del package.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

Rispetto ai vecchi LED a foro passante o ad altri package SMD:

• Vantaggio Dimensionale:Il package 19-217 offre un'impronta molto piccola, consentendo progetti più compatti rispetto a LED SMD più grandi (es., 3528, 5050) o componenti a foro passante.
• Tecnologia del Materiale:L'uso del materiale semiconduttore AlGaInP fornisce alta efficienza ed eccellente purezza del colore nello spettro giallo/arancio/rosso rispetto alle tecnologie più vecchie.
• Compatibilità di Processo:La sua piena compatibilità con le linee di assemblaggio SMT standard offre un significativo vantaggio in termini di costo di produzione e affidabilità rispetto all'inserimento manuale di componenti a foro passante.

10. Domande Frequenti (FAQ)

10.1 Che valore di resistenza devo usare per un'alimentazione a 5V?

Utilizzando il tipico V_Fdi 2,0V e un I_Ftarget di 20 mA: R = (5V - 2,0V) / 0,020A = 150 Ω. Un resistore standard da 150 Ω sarebbe appropriato. Calcolare sempre in base al massimo V_Fdalla scheda tecnica per garantire che la corrente non superi i limiti nelle condizioni peggiori.

10.2 Posso pilotare questo LED senza un resistore limitatore di corrente se uso una sorgente di corrente costante?

Sì, un driver a corrente costante impostato a 20 mA è un'ottima alternativa a un resistore e fornisce prestazioni più stabili al variare della tensione e della temperatura. Il resistore è semplicemente il metodo più comune ed economico.

10.3 Perché il tempo di stoccaggio dopo l'apertura della busta è limitato a 7 giorni?

I package SMD possono assorbire umidità dall'atmosfera. Durante la saldatura a rifusione, questa umidità intrappolata può vaporizzarsi rapidamente, causando delaminazione interna o "popcorning", che danneggia il dispositivo. La vita utile di 7 giorni è una precauzione standard per i dispositivi sensibili all'umidità a questo livello di sensibilità.

10.4 Cosa significa "Q2/3T" nel numero di parte?

Questo è il codice bin. "Q2" specifica il bin dell'intensità luminosa (90-112 mcd). Il "3T" probabilmente si riferisce a un bin specifico della tensione diretta o ad un'altra classificazione interna. I progettisti dovrebbero specificare il numero di parte completo per assicurarsi di ricevere componenti con le caratteristiche di luminosità e colore desiderate.

11. Esempi Pratici di Progettazione e Utilizzo

11.1 Gruppo Illuminazione Cruscotto

In un cruscotto automobilistico, più LED 19-217 possono essere utilizzati per retroilluminare strumenti e simboli di avviso. Le loro piccole dimensioni consentono di posizionarli direttamente dietro le maschere delle icone su un PCB sottile. L'ampio angolo di visione garantisce che i simboli siano illuminati uniformemente da varie posizioni del guidatore. Un segnale PWM (Modulazione di Larghezza di Impulso) dal modulo di controllo della carrozzeria del veicolo può essere utilizzato per attenuare i LED per la guida notturna.

11.2 Indicatore di Stato per Elettrodomestici

Per una macchina da caffè o un router, un singolo LED 19-217 può fungere da indicatore "alimentazione accesa" o "attività di rete". Il progetto coinvolge un circuito semplice: la linea a 3,3V della scheda madre, un resistore limitatore di corrente da 68 Ω (per ~20mA al tipico V_F), e il LED posizionato vicino a una guida luminosa che dirige la luce verso il pannello frontale. Il suo basso consumo energetico e l'affidabilità lo rendono ideale per tali applicazioni sempre accese.

12. Principio di Funzionamento

Il LED 19-217 funziona sul principio dell'elettroluminescenza in una giunzione p-n di un semiconduttore. Quando viene applicata una tensione diretta che supera il potenziale interno della giunzione, gli elettroni dallo strato n di AlGaInP vengono iniettati attraverso la giunzione nello strato p, e le lacune vengono iniettate nella direzione opposta. Questi portatori di carica si ricombinano nella regione attiva vicino alla giunzione. Nei materiali AlGaInP, questa ricombinazione rilascia energia principalmente sotto forma di fotoni (luce) con una lunghezza d'onda corrispondente al bandgap del materiale, che è progettato per produrre luce gialla brillante (~591 nm). L'incapsulante in resina epossidica trasparente come l'acqua protegge il chip semiconduttore e funge da lente per modellare l'emissione luminosa.

13. Tendenze Tecnologiche

Lo sviluppo di LED SMD come il 19-217 segue tendenze industriali più ampie:

• Aumento dell'Efficienza:La ricerca continua nella crescita epitassiale e nel design dei chip continua a migliorare i lumen-per-watt (efficacia) dei LED AlGaInP, riducendo il consumo energetico a parità di emissione luminosa.
• Miniaturizzazione:La spinta verso dispositivi più piccoli riduce ulteriormente le dimensioni dei package (es., package metrici 0402, 0201), sebbene questi possano compromettere alcune prestazioni ottiche e la gestione della potenza.
• Migliore Coerenza del Colore:I progressi nella produzione dei wafer e negli algoritmi di binning consentono un controllo più stretto della lunghezza d'onda dominante e dell'intensità luminosa, offrendo ai progettisti risultati più coerenti tra i lotti di produzione.
• Integrazione:Una tendenza verso l'integrazione di più chip LED (RGB, o più bianchi) in un unico package, o la combinazione del LED con circuiti integrati driver, per creare sorgenti luminose più funzionali e semplici da usare.