Scheda Tecnica LED SMD 19-21 Rosso Scuro - Dimensioni 2.0x1.25x0.8mm - Tensione 1.75-2.35V - Potenza 60mW - Documentazione Tecnica in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche di un LED a montaggio superficiale (SMD) in formato 19-21, che emette luce di colore rosso scuro. Questo componente è progettato per i moderni processi di assemblaggio elettronico, offrendo un ingombro ridotto e prestazioni affidabili per varie applicazioni di segnalazione e retroilluminazione.

1.1 Vantaggi Principali e Posizionamento del Prodotto

Il vantaggio principale di questo LED SMD 19-21 è la sua dimensione significativamente ridotta rispetto ai LED tradizionali a telaio con terminali. Questa miniaturizzazione consente diversi benefici chiave per i progettisti:

• Dimensioni Ridotte del Circuito Stampato:Consente progetti PCB più compatti.
• Densità di Impaccamento Superiore:È possibile posizionare più componenti in una data area.
• Spazio di Stoccaggio Ridotto:Componenti più piccoli richiedono meno spazio in magazzino.
• Costruzione Leggera:Ideale per applicazioni portatili e miniaturizzate dove il peso è un fattore critico.
• Compatibilità:Il dispositivo è confezionato su nastro da 8mm su bobina da 7 pollici di diametro, rendendolo pienamente compatibile con le attrezzature standard di pick-and-place automatico utilizzate nella produzione di massa.

Il prodotto è posizionato come soluzione generale per indicatori e retroilluminazione, particolarmente adatto per applicazioni dove spazio e peso sono critici.

1.2 Mercato di Riferimento e Applicazioni

Questo LED è progettato per un'ampia gamma di applicazioni elettroniche. I suoi principali mercati di riferimento includono:

• Interni Automobilistici:Retroilluminazione per strumenti del cruscotto, interruttori e pannelli di controllo.
• Telecomunicazioni:Indicatori di stato e retroilluminazione tastiera in telefoni, fax e altri dispositivi di comunicazione.
• Elettronica di Consumo:Retroilluminazione piatta per display LCD, illuminazione di simboli e retroilluminazione di interruttori.
• Uso Generale come Indicatore:Qualsiasi applicazione che richieda una luce di stato o indicatore rossa compatta e affidabile.

2. Approfondimento delle Specifiche Tecniche

Questa sezione fornisce un'analisi dettagliata e oggettiva dei parametri tecnici del LED. Comprendere questi limiti è cruciale per un progetto di circuito affidabile.

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 per un'affidabilità a lungo termine.

• Tensione Inversa (V_R):5V. Superare questa tensione in polarizzazione inversa può causare un'immediata rottura della giunzione.
• Corrente Diretta Continua (I_F):25mA. La massima corrente continua per il funzionamento in regime permanente.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):60mA (Ciclo di Lavoro 1/10 @ 1kHz). Questo valore è valido solo per il funzionamento in impulso e non deve essere superato nemmeno momentaneamente in funzionamento in continua.
• Dissipazione di Potenza (P_d):60mW. La massima potenza che il package può dissipare sotto forma di calore, calcolata come V_F* I_F.
• Scarica Elettrostatica (ESD) Modello Corpo Umano (HBM):2000V. Fornisce una misura della sensibilità del dispositivo all'elettricità statica. Sono obbligatorie le corrette procedure di manipolazione ESD.
• Temperatura di Funzionamento (T_opr):-40°C a +85°C. L'intervallo di temperatura ambiente entro il quale il dispositivo è specificato per funzionare.
• Temperatura di Stoccaggio (T_stg):-40°C a +90°C.
• Temperatura di Saldatura:
  • 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 (25°C ambiente, I_F=5mA).

• Intensità Luminosa (I_v):7.2 mcd (Min) a 18.0 mcd (Max). L'output effettivo è suddiviso in bin (vedi Sezione 3).
• Angolo di Visione (2θ_1/2):100 gradi (Tipico). Questo è l'angolo totale a cui l'intensità luminosa scende alla metà del suo valore di picco.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λ_p):639 nm (Tipico). La lunghezza d'onda alla quale l'emissione spettrale è più forte.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):625.5 nm (Min) a 637.5 nm (Max). Questa è la singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano, che definisce il colore. Anche questo parametro è suddiviso in bin.
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ):20 nm (Tipico). La larghezza dello spettro di emissione a metà dell'intensità massima.
• Tensione Diretta (V_F):1.75V (Min) a 2.35V (Max) a I_F=5mA. Questo parametro ha una tolleranza stretta di ±0.1V ed è suddiviso in bin.
• Corrente Inversa (I_R):10 μA (Max) a V_R=5V. È fondamentale notare che il dispositivonon è progettato per funzionare in polarizzazione inversa; questo test serve solo per caratterizzare la dispersione.

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

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

I LED sono categorizzati in quattro bin (K1, K2, L1, L2) in base alla loro emissione luminosa a 5mA.

• K1:7.2 - 9.0 mcd
• K2:9.0 - 11.5 mcd
• L1:11.5 - 14.5 mcd
• L2:14.5 - 18.0 mcd

Si applica una tolleranza di ±11% all'interno di ciascun bin.

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

Il colore (tonalità) è controllato suddividendo la lunghezza d'onda dominante in tre intervalli (E6, E7, E8).

• E6:625.5 - 629.5 nm
• E7:629.5 - 633.5 nm
• E8:633.5 - 637.5 nm

Si applica una tolleranza di ±1nm all'interno di ciascun bin.

3.3 Binning della Tensione Diretta

Per agevolare la progettazione della regolazione di corrente, specialmente in stringhe in parallelo, la tensione diretta è suddivisa in bin.

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

Si applica una tolleranza di ±0.1V all'interno di ciascun bin.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

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

4.1 Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente

Questa curva mostra che l'intensità luminosa diminuisce all'aumentare della temperatura ambiente. Questa è una caratteristica fondamentale delle sorgenti luminose a semiconduttore a causa della ridotta efficienza quantistica interna a temperature più elevate. I progettisti devono deratare l'output luminoso atteso se il LED opererà in un ambiente ad alta temperatura.

4.2 Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta

La relazione tra corrente (I_F) e output luminoso è generalmente lineare a correnti basse, ma può diventare sub-lineare a correnti più elevate a causa del riscaldamento e del calo di efficienza. Operare al di sopra della corrente raccomandata non produrrà aumenti proporzionali della luminosità e ridurrà la durata di vita.

4.3 Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V)

Questa è la caratteristica fondamentale del diodo. La curva mostra una relazione esponenziale. Una piccola variazione di tensione provoca una grande variazione di corrente, evidenziando la necessità critica di un circuito limitatore di corrente (ad es., una resistenza in serie o un driver a corrente costante) per prevenire la fuga termica e la distruzione.

4.4 Curva di Derating della Corrente Diretta

Questo grafico definisce la massima corrente diretta continua ammissibile in funzione della temperatura ambiente. All'aumentare della temperatura, la corrente massima sicura deve essere ridotta per rimanere entro i limiti di dissipazione di potenza del dispositivo e prevenire il surriscaldamento.

4.5 Distribuzione Spettrale

Il grafico spettrale conferma la natura monocromatica di questo LED basato su AlGaInP, mostrando un picco di emissione stretto centrato attorno a 639 nm, che corrisponde a un colore rosso scuro. La larghezza di banda di 20nm indica la purezza spettrale.

4.6 Diagramma di Radiazione

Il diagramma polare illustra l'angolo di visione di 100 gradi. L'intensità è massima a 0 gradi (perpendicolare alla faccia del LED) e diminuisce simmetricamente verso i bordi, seguendo un pattern quasi-Lambertiano tipico per questo stile di package.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il LED SMD 19-21 ha le seguenti dimensioni chiave (tolleranza ±0.1mm salvo diversa specifica):

• Lunghezza:2.0 mm
• Larghezza:1.25 mm
• Altezza:0.8 mm

Un segno del catodo è chiaramente indicato sul package per un corretto orientamento della polarità durante l'assemblaggio.

5.2 Progetto del Piazzamento e Polarità

L'impronta raccomandata (land pattern) è fornita nel disegno dimensionale. La corretta identificazione del catodo (tipicamente segnato da una tinta verde, un intaglio o un angolo smussato come mostrato) è essenziale per prevenire connessioni inverse durante la saldatura.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

Il rispetto di queste linee guida è fondamentale per garantire l'affidabilità del giunto saldato e prevenire danni al LED.

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione (Senza Piombo)

Il profilo di temperatura raccomandato è cruciale per le leghe saldanti senza piombo (SAC):

• Preriscaldamento:150-200°C per 60-120 secondi. Riscalda gradualmente il circuito per minimizzare lo shock termico.
• Tempo Sopra il Liquido (217°C):60-150 secondi.
• Temperatura di Picco:260°C massimo.
• Tempo Entro 5°C dal Picco:10 secondi massimo.
• Velocità di Rampa in Salita Massima:6°C/secondo.
• Velocità di Rampa in Discesa Massima:3°C/secondo.
• Limite di Rifusione:Il dispositivo non deve subire saldatura a rifusione più di due volte.

6.2 Precauzioni per Saldatura Manuale

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

• Utilizzare un saldatore a temperatura controllata impostata a un massimo di 350°C.
• Limitare il tempo di contatto a 3 secondi per terminale.
• Utilizzare un saldatore con potenza nominale di 25W o inferiore.
• Lasciare un intervallo di raffreddamento minimo di 2 secondi tra la saldatura di ciascun terminale.
• Evitare di applicare stress meccanico al corpo del LED durante il riscaldamento.

6.3 Riparazione e Rilavorazione

La riparazione dopo la saldatura è fortemente sconsigliata. Se assolutamente inevitabile, deve essere utilizzato un saldatore a doppia punta specializzato per riscaldare simultaneamente entrambi i terminali, consentendo di sollevare il componente senza torsioni. Il potenziale di danno è elevato e le caratteristiche del LED dovrebbero essere verificate dopo qualsiasi rilavorazione.

7. Stoccaggio e Sensibilità all'Umidità

Questo componente è sensibile all'umidità. Una manipolazione impropria può portare al fenomeno del \"popcorning\" (crepe nel package) durante la rifusione a causa della rapida espansione del vapore.

7.1 Condizioni di Stoccaggio

• Non aprire la busta barriera anti-umidità fino a quando i componenti non sono pronti per l'uso.
• Dopo l'apertura: Conservare a ≤30°C e ≤60% di Umidità Relativa (UR).
• Vita Utile a Punto di Utilizzo:Utilizzare entro 168 ore (7 giorni) dall'apertura della busta.
• Se non utilizzati entro questo tempo, richiudere con essiccante o ricuocere.

7.2 Istruzioni per la Cottura

Se l'indicatore dell'essiccante ha cambiato colore o è stata superata la vita utile a punto di utilizzo, cuocere i componenti prima dell'uso per rimuovere l'umidità assorbita.

• Temperatura:60°C ±5°C
• Durata:24 ore
• Nota:Assicurarsi che la temperatura di cottura non superi la temperatura massima di stoccaggio (90°C).

8. Confezionamento e Informazioni per l'Ordine

8.1 Specifiche di Confezionamento

• Nastro Portacomponenti:Larghezza 8mm.
• Dimensione Bobina:Diametro 7 pollici.
• Quantità per Bobina:3000 pezzi.
• Confezionamento:I componenti sono sigillati in una busta di alluminio anti-umidità con essiccante e una scheda indicatrice di umidità.

8.2 Spiegazione dell'Etichetta

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

• CPN:Numero di Parte del Cliente (se assegnato).
• P/N:Numero di Parte del Produttore (es., 19-21/R7C-AK1L2BY/3T).
• QTY:Quantità confezionata sulla bobina.
• CAT:Codice bin dell'Intensità Luminosa (es., K1, L2).
• HUE:Codice bin della Lunghezza d'Onda Dominante/Cromaticità (es., E6, E7).
• REF:Codice bin della Tensione Diretta (es., 0, 1, 2).
• LOT No:Numero di lotto di produzione per la tracciabilità.

9. Considerazioni per la Progettazione dell'Applicazione

9.1 La Limitazione di Corrente è Obbligatoria

Questa è la regola di progettazione più importante. Il LED deve essere pilotato con una corrente costante o avere una resistenza in serie calcolata in base alla tensione di alimentazione (V_supply), alla tensione diretta del LED (V_Fdal suo bin), e alla corrente desiderata (I_F≤ 25mA). La formula per la resistenza è: R = (V_supply- V_F) / I_F. Senza questo, un piccolo aumento della tensione di alimentazione causerà un grande, potenzialmente distruttivo, aumento della corrente.

9.2 Gestione Termica

Sebbene il package sia piccolo, la dissipazione di potenza (fino a 60mW) genera calore. Assicurare un'adeguata area di rame sul PCB (piazzole di sfiato termico) attorno alle piazzole di saldatura per aiutare a dissipare il calore, specialmente se si opera vicino alla corrente massima o in alte temperature ambientali. Fare riferimento alla curva di derating.

9.3 Protezione ESD

Con una classificazione ESD HBM di 2000V, questo dispositivo ha una sensibilità moderata. Implementare protezioni ESD sulle linee di ingresso se sono esposte al contatto dell'utente e seguire sempre le procedure standard di manipolazione sicura ESD durante l'assemblaggio e la prototipazione.

10. Confronto Tecnico e Differenziazione

Il package 19-21 offre un equilibrio specifico tra dimensioni e prestazioni.

• vs. LED SMD più Grandi (es., 3528):Il 19-21 è significativamente più piccolo, risparmiando spazio sul circuito, ma tipicamente ha valori massimi di corrente e output luminoso inferiori.
• vs. LED SMD più Piccoli (es., 0402):Il 19-21 è più facile da maneggiare e saldare manualmente, offre una gestione della potenza superiore e spesso ha un angolo di visione più ampio.
• vs. LED a Foro Passante:Il formato SMD elimina la necessità di fori trapanati, consente l'assemblaggio automatizzato, riduce il peso e permette una densità di componenti molto più alta sul PCB.
• Tecnologia AlGaInP:Questo sistema di materiali è noto per l'alta efficienza nella gamma di colori rosso/arancio/ambra, offrendo una buona luminosità e stabilità del colore rispetto alle tecnologie più vecchie.

11. Domande Frequenti (FAQ)

11.1 Posso pilotare questo LED direttamente da un'alimentazione a 3.3V o 5V?

No.Devi utilizzare una resistenza limitatrice di corrente in serie. Ad esempio, con un'alimentazione a 5V e un LED con V_Fdi 2.0V a 20mA: R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 Ω. È richiesta una resistenza da 150Ω.

11.2 Perché l'intensità luminosa è specificata a 5mA invece che al massimo di 25mA?

5mA è una condizione di test standard che consente un confronto coerente tra diversi modelli e bin di LED. Puoi farlo funzionare a correnti più elevate (fino a 25mA) per una maggiore luminosità, ma devi fare riferimento alla curva \"Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta\" e assicurarti che i limiti termici non vengano superati.

11.3 Cosa significano i codici bin (es., K1, E7, 1) per il mio progetto?

Se la tua applicazione richiede una luminosità uniforme tra più LED, dovresti specificare un bin di intensità luminosa stretto (es., solo L1). Se la coerenza del colore è critica, specifica un bin di lunghezza d'onda stretto (es., solo E7). Per progetti in cui i LED sono collegati in parallelo, specificare un bin di tensione diretta stretto (es., solo 1) aiuta a garantire una ripartizione della corrente più uniforme.

11.4 La scheda tecnica dice \"non progettato per funzionamento inverso\". Cosa significa?

Significa che il LED non dovrebbemaiessere intenzionalmente operato con il catodo a una tensione più alta dell'anodo. Il valore di tensione inversa di 5V è unvalore massimo di sopravvivenzaper eventi transitori accidentali, non una condizione di funzionamento. È probabile un danno permanente se viene applicata tensione inversa durante il funzionamento normale.

12. Studio di Caso di Progettazione e Utilizzo

Scenario:Progettazione di un interruttore automobilistico compatto con retroilluminazione rossa.

1. Selezione del Componente:Il LED Rosso Scuro 19-21 è scelto per le sue piccole dimensioni, luminosità adeguata e compatibilità con l'assemblaggio automatizzato.
2. Progettazione del Circuito:Viene utilizzato il sistema a 12V del veicolo. Viene calcolata una resistenza in serie. Assumendo un bin di tensione diretta di 2.0V e una corrente desiderata di 15mA per una luminosità adeguata e lunga vita: R = (12V - 2.0V) / 0.015A ≈ 667 Ω. Viene selezionata una resistenza standard da 680 Ω, 1/8W.
3. Layout PCB:L'impronta compatta del 19-21 è posizionata sotto la cupola dell'interruttore. Viene aggiunta una piccola quantità di rame extra alle piazzole di saldatura per la dissipazione del calore.
4. Produzione:Vengono ordinati LED dal bin L1 (per luminosità uniforme) ed E7 (per colore uniforme) su bobine da 7 pollici per il pick-and-place automatico.
5. Assemblaggio:La bobina sigillata viene utilizzata entro la sua vita utile a punto di utilizzo di 7 giorni. Il PCB subisce un singolo passaggio di rifusione utilizzando il profilo senza piombo specificato.
6. Risultato:Una retroilluminazione di interruttore affidabile e uniformemente illuminata con una lunga durata operativa.

13. Introduzione al Principio Tecnologico

Questo LED è basato su materiale semiconduttore AlGaInP (Fosfuro di Alluminio Gallio Indio) cresciuto su un substrato. Quando una tensione diretta viene applicata attraverso la giunzione p-n, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva dove si ricombinano. In un semiconduttore a bandgap diretto come l'AlGaInP, questa ricombinazione rilascia energia principalmente sotto forma di fotoni (luce). Il rapporto specifico di alluminio, gallio e indio nel reticolo cristallino determina l'energia del bandgap, che definisce direttamente la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa—in questo caso, rosso scuro (~639 nm). La lente in resina trasparente incapsula il chip e modella la luce emessa nell'angolo di visione specificato di 100 gradi.

Terminologia delle specifiche LED

Spiegazione completa dei termini tecnici LED