Scheda Tecnica LED SMD 19-217/R6C-P1Q2/3T - Rosso Brillante - 20mA - 2.0V - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il 19-217 è un LED a montaggio superficiale (SMD) progettato per applicazioni generiche di indicazione e retroilluminazione. Utilizza un chip in AlGaInP per produrre una luce rossa brillante. Il suo compatto package SMD offre significativi vantaggi nella progettazione elettronica moderna, tra cui una riduzione dello spazio su scheda, una maggiore densità di componenti e una generale miniaturizzazione dell'apparecchiatura finale. Il dispositivo è conforme ai principali standard ambientali e di sicurezza, inclusi RoHS, REACH e requisiti senza alogeni.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

I vantaggi principali di questo LED derivano dalla sua forma compatta SMD. Rispetto ai LED tradizionali con frame a reofori, consente progetti di circuiti stampati (PCB) più piccoli, riduce i requisiti di spazio di stoccaggio e rende i prodotti finali più leggeri. Ciò lo rende particolarmente adatto per applicazioni in cui spazio e peso sono vincoli critici. Il dispositivo è rivolto a un'ampia gamma di mercati, inclusi l'elettronica di consumo, le apparecchiature di telecomunicazione (es. telefoni, fax), la retroilluminazione di cruscotti e interruttori automobilistici e applicazioni di indicazione generiche dove è necessaria una sorgente di luce rossa compatta e affidabile.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

Questa sezione fornisce un'interpretazione dettagliata e oggettiva dei principali parametri elettrici, ottici e termici definiti nella scheda tecnica. Comprendere questi limiti e valori tipici è cruciale per una progettazione del circuito affidabile.

2.1 Valori Massimi Assoluti

I Valori Massimi Assoluti definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Questi non sono condizioni operative.

• Tensione Inversa (VR): 5V- L'applicazione di una tensione di polarizzazione inversa superiore a 5V può causare la rottura della giunzione.
• Corrente Diretta (IF): 25mA- La massima corrente continua in DC che può attraversare il LED.
• Corrente Diretta di Picco (IFP): 60mA- Un limite di corrente impulsata (ciclo di lavoro 1/10, 1kHz) per brevi lampi ad alta intensità. Superare la corrente continua senza un'adeguata impulsione porterà a surriscaldamento.
• Dissipazione di Potenza (Pd): 60mW- La massima potenza che il package può dissipare come calore, calcolata come Tensione Diretta (VF) * Corrente Diretta (IF).
• ESD (HBM): 2000V- Il LED ha una classificazione di scarica elettrostatica secondo il modello del corpo umano (HBM) di 2kV. Sono necessarie precauzioni di manipolazione ESD adeguate durante l'assemblaggio.
• Temperatura di Funzionamento & Conservazione: -40°C a +85°C / -40°C a +90°C- Specifica l'intervallo ambientale completo per l'uso e la conservazione a dispositivo spento.
• Temperatura di Saldatura:Il dispositivo può resistere alla rifusione con una temperatura di picco di 260°C per un massimo di 10 secondi, o alla saldatura manuale a 350°C per un massimo di 3 secondi per terminale.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi parametri sono misurati in condizioni di prova standard di Ta=25°C e IF=20mA, salvo diversa specificazione. Definiscono le prestazioni tipiche del LED.

• Intensità Luminosa (Iv): 45.0 - 112 mcd (Tip. non specificato)- La quantità di luce visibile emessa. L'ampio intervallo indica l'uso di un sistema di binning (vedi Sezione 3). La corrente di prova è 20mA.
• Angolo di Visione (2θ1/2): 120° (Tipico)- L'angolo a cui l'intensità luminosa è la metà di quella a 0° (sull'asse). Questo è un angolo di visione molto ampio, adatto per applicazioni che richiedono un'ampia visibilità.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λp): 632 nm (Tipico)- La lunghezza d'onda alla quale la potenza ottica in uscita è massima. Per i LED rossi in AlGaInP, questa tipicamente cade nella regione arancione-rosso al rosso.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd): 624 nm (Tipico)- L'unica lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano che corrisponde al colore della luce del LED. Spesso è leggermente più corta della lunghezza d'onda di picco per i LED rossi.
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ): 20 nm (Tipico)- L'ampiezza dello spettro emesso a metà della potenza massima (FWHM). Un valore di 20nm indica un colore relativamente puro.
• Tensione Diretta (VF): 1.7V - 2.4V (Tip. 2.0V)- La caduta di tensione ai capi del LED quando è pilotato a 20mA. I progettisti devono usare questo valore per calcolare il valore della resistenza di limitazione della corrente richiesta. Il valore tipico di 2.0V è un parametro di progettazione chiave.
• Corrente Inversa (IR): 10 μA Max.- La piccola corrente di dispersione che scorre quando viene applicata la tensione inversa specificata (5V).

3. Spiegazione del Sistema di Binning

La scheda tecnica delinea un sistema di binning dell'intensità luminosa per garantire coerenza nella luminosità per le applicazioni di produzione. Il codice specifico del dispositivo "P1Q2" nel numero di parte si riferisce al suo bin.

• Codice Bin P1:Intensità Luminosa da 45.0 mcd a 57.0 mcd.
• Codice Bin P2:Intensità Luminosa da 57.0 mcd a 72.0 mcd.
• Codice Bin Q1:Intensità Luminosa da 72.0 mcd a 90.0 mcd.
• Codice Bin Q2:Intensità Luminosa da 90.0 mcd a 112 mcd.

Il suffisso del numero di parte "P1Q2/3T" indica che questo specifico dispositivo rientra nel bin Q2 per l'intensità luminosa. I progettisti possono selezionare il bin appropriato in base al livello di luminosità richiesto per la loro applicazione. La scheda tecnica riporta anche una tolleranza generale di ±11% sull'intensità luminosa all'interno di un bin.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene il PDF faccia riferimento a "Curve Tipiche delle Caratteristiche Elettro-Ottiche", i grafici specifici non sono forniti nel testo. Sulla base del comportamento standard dei LED, queste curve includerebbero tipicamente:

• Curva IV (Corrente vs. Tensione):Mostra la relazione esponenziale tra tensione diretta e corrente diretta. La tensione di "ginocchio" è intorno al tipico VF di 2.0V. Questa curva è essenziale per progettare il circuito di pilotaggio.
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta:Dimostra come l'emissione luminosa aumenti con la corrente, tipicamente in una relazione quasi lineare entro l'intervallo operativo, prima che l'efficienza cali a correnti molto elevate a causa del riscaldamento.
• Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Mostra la riduzione dell'emissione luminosa all'aumentare della temperatura di giunzione. Per la maggior parte dei LED, l'emissione diminuisce all'aumentare della temperatura.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico dell'intensità relativa rispetto alla lunghezza d'onda, che mostra il picco a ~632nm e la larghezza di banda di ~20nm.

I progettisti dovrebbero consultare la scheda tecnica grafica completa del produttore per queste curve dettagliate, al fine di ottimizzare le prestazioni in funzione della temperatura e delle condizioni di pilotaggio.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il LED è alloggiato in un package SMD standard. Il disegno nella scheda tecnica fornisce le dimensioni critiche, inclusa la lunghezza, larghezza, altezza del corpo e il posizionamento dei terminali catodo/anodo. Il catodo è tipicamente identificato da un marcatore visivo come una tacca, un punto verde o un angolo troncato sul package. La tolleranza dimensionale è generalmente ±0.1mm salvo diversa indicazione. Un layout preciso dell'impronta è necessario per il successo del pick-and-place automatizzato e della saldatura.

5.2 Identificazione della Polarità

La polarità corretta è essenziale per il funzionamento del LED. Il diagramma del package nella scheda tecnica indicherà chiaramente il terminale catodo (negativo). Montare il LED in polarizzazione inversa impedirà l'accensione e, se viene superata la tensione inversa nominale, potrebbe danneggiare il dispositivo.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

Una manipolazione corretta è fondamentale per mantenere l'affidabilità. La scheda tecnica fornisce istruzioni dettagliate.

6.1 Conservazione e Sensibilità all'Umidità

I LED sono imballati in una busta resistente all'umidità con essiccante. La busta non deve essere aperta finché i componenti non sono pronti per l'uso. Se la busta viene aperta e i componenti non vengono utilizzati immediatamente, hanno una "vita utile a scaffale" di 1 anno in condizioni controllate (≤30°C, ≤60% UR). Se si supera questo limite o se l'indicatore dell'essiccante cambia colore, è necessario un trattamento di essiccazione (60±5°C per 24 ore) prima della rifusione per prevenire danni da "popcorning" causati dall'evaporazione dell'umidità.

6.2 Profilo di Rifusione

È specificato un profilo di rifusione senza piombo:

• Preriscaldamento: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 di Rampa in Salita:Massimo 6°C/secondo.
• Velocità di Rampa in Discesa:Massimo 3°C/secondo.

La rifusione non dovrebbe essere eseguita più di due volte. Il PCB non deve essere deformato o sottoposto a stress durante o dopo la saldatura.

6.3 Saldatura Manuale e Rilavorazione

Se è necessaria la saldatura manuale, la temperatura della punta del saldatore deve essere inferiore a 350°C, applicata per non più di 3 secondi per terminale. Si consiglia un saldatore a bassa potenza (≤25W). Dovrebbe essere consentito un intervallo di raffreddamento di almeno 2 secondi tra la saldatura di ciascun terminale. La rilavorazione è fortemente sconsigliata, ma se inevitabile, dovrebbe essere utilizzato un saldatore a doppia testa specializzato per riscaldare contemporaneamente entrambi i terminali ed evitare stress meccanici sulle giunzioni saldate.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche di Imballaggio

I LED sono forniti in nastro trasportatore goffrato standard da 8 mm di larghezza, avvolto su una bobina da 7 pollici di diametro. Ogni bobina contiene 3000 pezzi. Le dimensioni della bobina, del nastro e del nastro di copertura sono fornite nella scheda tecnica per garantire la compatibilità con le apparecchiature di assemblaggio automatizzate.

7.2 Spiegazione dell'Etichetta

L'etichetta della bobina contiene diversi campi chiave:

• P/N:Numero di Prodotto (es., 19-217/R6C-P1Q2/3T).
• QTY:Quantità di Imballaggio (3000 pz).
• CAT:Classe di Intensità Luminosa (es., Q2).
• HUE:Coordinate di Cromaticità & Classe di Lunghezza d'Onda Dominante.
• REF:Classe di Tensione Diretta.
• LOT No:Numero di Lotto di Produzione per la tracciabilità.

8. Suggerimenti per la Progettazione dell'Applicazione

8.1 Circuiti di Applicazione Tipici

Il metodo di pilotaggio più comune è una semplice resistenza in serie. Il valore della resistenza (R) si calcola usando la Legge di Ohm: R = (Valimentazione - VF) / IF. Ad esempio, con un'alimentazione di 5V, un VF tipico di 2.0V e una IF desiderata di 20mA: R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 Ω. La potenza nominale della resistenza dovrebbe essere almeno (Valimentazione - VF) * IF = 0.06W; una resistenza da 1/8W o 1/10W è sufficiente. Questa resistenza èobbligatoriaper prevenire sovracorrenti, poiché la caratteristica IV esponenziale del LED significa che un piccolo aumento di tensione causa un grande picco di corrente che può distruggere istantaneamente il dispositivo.

8.2 Considerazioni di Progettazione

• Pilotaggio in Corrente:Pilotare sempre con una corrente costante o una sorgente di tensione con una resistenza in serie. Non collegare mai direttamente a una sorgente di tensione.
• Gestione Termica:Sebbene il package sia piccolo, garantire un'adeguata area di rame sul PCB attorno ai pad termici (se presenti) o una ventilazione generale della scheda aiuta a mantenere una temperatura di giunzione più bassa, preservando l'emissione luminosa e la longevità.
• Protezione ESD:Implementare protezioni ESD sulle linee di ingresso se il LED si trova in una posizione accessibile all'utente e seguire procedure di manipolazione sicure ESD durante l'assemblaggio.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

La differenziazione principale del 19-217 risiede nella combinazione di un angolo di visione molto ampio di 120 gradi e del suo specifico punto di colore rosso brillante (λd ~624nm) ottenuto dal sistema di materiali AlGaInP. Rispetto a tecnologie più vecchie o LED con angolo più stretto, fornisce una visibilità fuori asse più uniforme, il che è vantaggioso per indicatori su pannelli e retroilluminazione dove l'osservatore potrebbe non essere direttamente di fronte al dispositivo. La sua conformità agli standard ambientali moderni (RoHS, Senza Alogeni) è anche un requisito chiave per la maggior parte delle produzioni elettroniche contemporanee.

10. Domande Frequenti (FAQ)

D: Posso pilotare questo LED a 30mA per avere più luminosità?

R: No. Il Valore Massimo Assoluto per la corrente diretta continua è 25mA. Superare questo valore rischia surriscaldamento e guasto prematuro. Per una luminosità maggiore, selezionare un LED da un bin di intensità luminosa superiore (es., Q2) o un prodotto diverso classificato per correnti più elevate.

D: La scheda tecnica mostra un VF tipico di 2.0V, ma il mio circuito misura 2.2V. È normale?

R: Sì. La Tensione Diretta ha un intervallo specificato da 1.7V a 2.4V. Un valore di 2.2V è ben entro il limite massimo ed è normale a causa delle variazioni di produzione. Il calcolo della resistenza di limitazione della corrente dovrebbe utilizzare il VF massimo (2.4V) per garantire che la corrente non superi mai i 25mA nelle condizioni peggiori.

D: Devo essiccare i LED se la busta è stata aperta per una settimana?

R: Dipende dall'ambiente di conservazione. Se sono stati conservati in un ambiente controllato che soddisfa le condizioni di vita a scaffale (≤30°C, ≤60% UR), l'essiccazione potrebbe non essere necessaria. Tuttavia, se le condizioni di conservazione sono sconosciute o umide, eseguire l'essiccazione consigliata (60°C per 24 ore) è una pratica sicura per prevenire difetti di saldatura.

11. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Scenario: Progettazione di un pannello indicatore di stato con più LED rossi.

Un progettista sta creando un pannello di controllo che richiede 10 indicatori di stato rossi uniformi. Seleziona il LED 19-217/bin Q2 per una luminosità coerente. Il pannello è alimentato da una linea a 3.3V. Utilizzando il VF massimo di 2.4V per garantire un funzionamento sicuro in tutte le condizioni, calcola la resistenza in serie: R = (3.3V - 2.4V) / 0.020A = 45 Ω. Il valore standard più vicino è 47 Ω. La corrente effettiva con un VF tipico di 2.0V sarebbe ~27.7mA, leggermente superiore al massimo assoluto. Pertanto, per rimanere entro il limite di 25mA in tutte le condizioni, dovrebbero usare una resistenza più grande. Ricalcolando con un obiettivo di 20mA al VF massimo: R = (3.3V - 2.4V) / 0.020A = 45 Ω. Con VF tipico (2.0V), la corrente sarebbe (3.3V-2.0V)/47Ω = 27.7mA, che è troppo alta. Un approccio migliore è progettare per il caso tipico ma verificare la corrente massima: Scegliere R = (3.3V - 2.0V) / 0.020A = 65 Ω (usare 68 Ω). Corrente massima a VF_min (1.7V) = (3.3V-1.7V)/68Ω = 23.5mA (sicuro). Questo caso evidenzia l'importanza di considerare l'intero intervallo di VF nel calcolo della resistenza.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

I Diodi Emettitori di Luce (LED) sono dispositivi a semiconduttore che emettono luce attraverso l'elettroluminescenza. Quando una tensione diretta viene applicata attraverso la giunzione p-n, 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 (elettroni e lacune) si ricombinano, rilasciano energia. In un LED in AlGaInP (Fosfuro di Alluminio Gallio Indio) come il 19-217, questa energia viene rilasciata principalmente come fotoni (luce) nella parte rossa dello spettro visibile. Le lunghezze d'onda specifiche (picco a 632nm, dominante a 624nm) sono determinate dalla precisa energia del bandgap del materiale semiconduttore, che viene ingegnerizzata durante il processo di crescita del cristallo. L'ampio angolo di visione di 120 gradi è ottenuto attraverso la forma e il materiale della lente epossidica che incapsula il chip semiconduttore.

13. Tendenze e Sviluppi Tecnologici

La tendenza nei LED indicatori SMD continua verso una maggiore efficienza, dimensioni del package più piccole e un'affidabilità migliorata. Mentre il 19-217 utilizza una tecnologia AlGaInP collaudata per il rosso, materiali e progetti di chip più recenti possono offrire una maggiore efficienza luminosa (più luce emessa per watt elettrico). C'è anche una crescente enfasi su tolleranze di binning più strette sia per il colore che per l'intensità per soddisfare le esigenze di applicazioni che richiedono un'elevata uniformità, come display a colori completi e gruppi di illuminazione automobilistici. Inoltre, la spinta alla miniaturizzazione persiste, spingendo verso package più piccoli dell'impronta tradizionale di 2.0mm x 1.25mm. Gli standard di conformità ambientale (Senza Alogeni, REACH) evidenziati in questa scheda tecnica sono ora requisiti di base per praticamente tutti i componenti elettronici venduti a livello globale.