Scheda Tecnica LED SMD 23-21C/T1D-CP2Q2TY/2A - Dimensioni Package - Tensione Diretta 2.6-3.0V - Intensità Luminosa 57-112mcd - Bianco Puro - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il 23-21C/T1D-CP2Q2TY/2A è un LED a montaggio superficiale (SMD) progettato per applicazioni elettroniche moderne che richiedono soluzioni di illuminazione compatte, efficienti e affidabili. Questo componente rappresenta un significativo progresso rispetto ai LED tradizionali a telaio di piombo, consentendo riduzioni sostanziali delle dimensioni del circuito stampato e dell'ingombro dell'apparecchiatura. La sua costruzione leggera e il fattore di forma ridotto lo rendono particolarmente adatto per applicazioni in cui spazio e peso sono vincoli critici.

Il vantaggio principale di questo LED risiede nella sua miniaturizzazione, che contribuisce direttamente a una maggiore densità di impacchettamento sui circuiti stampati (PCB). Ciò consente ai progettisti di creare dispositivi elettronici più compatti. Inoltre, i ridotti requisiti di spazio di stoccaggio sia per i componenti che per i prodotti assemblati finali offrono benefici logistici ed economici. Il dispositivo è di tipo monocromatico, emette una luce bianca pura ed è realizzato con materiali privi di piombo, conformi alla RoHS e privi di alogeni, allineandosi con gli standard ambientali e normativi contemporanei, incluso il REACH dell'UE.

2. Approfondimento sui Parametri Tecnici

Le prestazioni e l'affidabilità del LED sono definite da un insieme completo di parametri elettrici, ottici e termici. Comprendere queste specifiche è cruciale per una corretta progettazione del circuito e per garantire un funzionamento a lungo termine.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Non è garantito il funzionamento a questi limiti o oltre.

• Tensione Inversa (V_R):5 V. Superare questa tensione in direzione inversa può causare la rottura della giunzione.
• Corrente Diretta (I_F):10 mA (continua).
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):100 mA, ammissibile solo in condizioni pulsate (duty cycle 1/10 @ 1 kHz).
• Dissipazione di Potenza (P_d):40 mW. Questa è la potenza massima che il package può dissipare senza superare i suoi limiti termici.
• Scarica Elettrostatica (ESD):Valutazione secondo il modello del corpo umano (HBM) di 150 V. Sono obbligatorie le corrette procedure di manipolazione ESD.
• Temperatura di Funzionamento (T_opr):-40°C a +85°C. Il dispositivo è classificato per intervalli di temperatura industriali.
• Temperatura di Stoccaggio (T_stg):-40°C a +90°C.
• Temperatura di Saldatura (T_sol):Il dispositivo può resistere alla saldatura a 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

Misurati a una temperatura di giunzione standard di 25°C, questi parametri definiscono l'emissione luminosa e il comportamento elettrico in condizioni operative normali.

• Intensità Luminosa (I_v):Varia da 57.0 mcd (minimo) a 112 mcd (massimo), con un valore tipico con una corrente diretta (I_F) di 5 mA. Si applica una tolleranza di ±11%.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):Un valore tipico di 140 gradi, che indica un ampio angolo di visione adatto per applicazioni di indicatori e retroilluminazione.
• Tensione Diretta (V_F):Varia da 2.60 V a 3.00 V a I_F= 5 mA, con una tolleranza di ±0.05V. Questo parametro è critico per il calcolo della resistenza di limitazione della corrente.
• Corrente Inversa (I_R):Massimo di 50 µA quando viene applicata una tensione inversa (V_R) di 5 V.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nella produzione di massa, i LED vengono suddivisi in "bin" in base a parametri chiave di prestazione. Questo sistema consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfano specifici requisiti di luminosità e tensione per la loro applicazione.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

L'emissione luminosa è categorizzata in tre bin distinti (P2, Q1, Q2) quando pilotata a 5 mA.

• Bin P2:57.0 mcd (Min) a 72.0 mcd (Max)
• Bin Q1:72.0 mcd (Min) a 90.0 mcd (Max)
• Bin Q2:90.0 mcd (Min) a 112 mcd (Max)

Selezionare un codice di bin più alto (es. Q2) garantisce un LED più luminoso, il che può essere necessario per applicazioni che richiedono maggiore visibilità o una corrente di pilotaggio inferiore.

3.2 Binning della Tensione Diretta

La caduta di tensione diretta è categorizzata in quattro bin (28, 29, 30, 31) a I_F= 5 mA.

• Bin 28:2.60 V a 2.70 V
• Bin 29:2.70 V a 2.80 V
• Bin 30:2.80 V a 2.90 V
• Bin 31:2.90 V a 3.00 V

Bin di tensione più stretti sono essenziali per applicazioni in cui un consumo di potenza coerente o una regolazione precisa della corrente su più LED è critica.

3.3 Binning delle Coordinate di Cromaticità

La qualità del colore della luce bianca pura è controllata tramite binning basato sulle coordinate di cromaticità CIE 1931 (x, y). La scheda tecnica definisce quattro bin (1, 2, 3, 4), ciascuno dei quali specifica un'area quadrilatera sul diagramma CIE con una tolleranza di ±0.01. Ciò garantisce una variazione di colore minima tra LED dello stesso bin, il che è vitale per applicazioni come la retroilluminazione dove l'uniformità del colore è importante.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene la scheda tecnica faccia riferimento a curve tipiche delle caratteristiche elettro-ottiche, la loro interpretazione generale è fondamentale per la progettazione. Queste curve illustrano tipicamente la relazione tra corrente diretta e intensità luminosa (I_vvs. I_F), tensione diretta (V_Fvs. I_F), e l'effetto della temperatura ambiente sull'emissione luminosa. I progettisti utilizzano queste curve per ottimizzare la corrente di pilotaggio per la luminosità desiderata e per comprendere come le prestazioni si degradano a temperature operative più elevate, informando le decisioni di gestione termica.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il LED è fornito in un compatto package SMD. Il disegno dimensionale fornisce misure critiche tra cui lunghezza, larghezza, altezza del corpo e posizionamento e dimensione delle piazzole di saldatura. Il rispetto del layout specificato delle piazzole (Land Pattern) è essenziale per una saldatura affidabile e un corretto allineamento durante il processo di rifusione. La polarità è indicata dalla marcatura o dalla forma del package, che deve essere orientata correttamente sul PCB.

5.2 Sensibilità all'Umidità e Confezionamento

Il dispositivo è confezionato in un formato resistente all'umidità per prevenire danni dall'umidità ambientale, che può causare il fenomeno del "popcorning" durante la saldatura a rifusione. Il confezionamento include un nastro portacomponenti su bobina da 7 pollici di diametro, con una quantità standard caricata di 2000 pezzi per bobina. Le dimensioni della bobina e del nastro sono specificate per garantire la compatibilità con le attrezzature automatiche pick-and-place. Le etichette sul confezionamento forniscono informazioni vitali come il numero del prodotto, la quantità e i codici di bin specifici per l'intensità luminosa (CAT), la cromaticità (HUE) e la tensione diretta (REF).

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

Una manipolazione e saldatura corrette sono fondamentali per mantenere l'integrità e le prestazioni del dispositivo.

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione

È specificato un profilo di temperatura per rifusione senza piombo:

• Preriscaldamento:150–200°C per 60–120 secondi.
• Tempo Sopra il Liquido (217°C):60–150 secondi.
• Temperatura di Picco:Massimo di 260°C, mantenuta per un massimo di 10 secondi.
• Velocità di Riscaldamento/Raffreddamento:Massimo 6°C/sec in riscaldamento e 3°C/sec in raffreddamento.

La saldatura a rifusione non deve essere eseguita più di due volte sullo stesso dispositivo.

6.2 Precauzioni per Stoccaggio e Manipolazione

• Stoccaggio:Le buste non aperte devono essere conservate a ≤30°C e ≤90% UR. Dopo l'apertura, la "vita a terra" è di 1 anno a ≤30°C e ≤60% UR. Se si superano questi limiti o se l'essiccante indica umidità, è necessario un trattamento di essiccazione (60±5°C per 24 ore) prima dell'uso.
• Protezione dalla Corrente:È obbligatoria una resistenza di limitazione della corrente esterna. I LED sono dispositivi pilotati in corrente; un piccolo aumento della tensione può causare un grande e distruttivo aumento della corrente.
• Saldatura Manuale:Se necessario, utilizzare un saldatore con temperatura della punta<350°C, potenza ≤25W, e limitare il contatto a 3 secondi per terminale. Per qualsiasi lavoro di riparazione, si consiglia un saldatore a doppia punta per evitare stress termico.
• Protezione ESD:La classificazione HBM di 150V indica una sensibilità moderata. Utilizzare le precauzioni ESD standard durante la manipolazione e l'assemblaggio.

7. Suggerimenti Applicativi

7.1 Scenari Applicativi Tipici

• Retroilluminazione:Ideale per indicatori del cruscotto, illuminazione di interruttori e retroilluminazione piatta per pannelli LCD e simboli.
• Apparecchiature di Telecomunicazione:Indicatori di stato e retroilluminazione della tastiera in telefoni e fax.
• Uso Generale come Indicatore:Luci di stato, indicatori di alimentazione e illuminazione decorativa nell'elettronica di consumo.

7.2 Considerazioni di Progettazione

• Circuito di Pilotaggio della Corrente:Utilizzare sempre una resistenza in serie per impostare la corrente diretta. Calcolare il valore della resistenza usando R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F, considerando il caso peggiore di V_Fdall'intervallo di binning.
• Gestione Termica:Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa, assicurare un'adeguata area di rame sul PCB o via termiche se si opera ad alte temperature ambientali o alla corrente massima per mantenere la temperatura di giunzione entro i limiti.
• Progettazione Ottica:L'angolo di visione di 140 gradi fornisce un'emissione ampia. Per luce focalizzata, potrebbero essere necessarie lenti esterne o guide luminose.

8. Confronto e Differenziazione Tecnica

Rispetto ai vecchi LED a foro passante, questo tipo SMD offre vantaggi significativi: un ingombro drasticamente ridotto, idoneità per l'assemblaggio automatico ad alta velocità e migliori prestazioni termiche grazie al montaggio diretto sul PCB. All'interno della categoria dei LED SMD, la sua specifica combinazione di ampio angolo di visione, punto di colore bianco puro definito da bin di cromaticità precisi e costruzione robusta per processi di rifusione standard lo rende una scelta versatile per applicazioni generiche di indicatori e retroilluminazione dove sono richiesti colore e luminosità uniformi.

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

9.1 Come scelgo la resistenza di limitazione della corrente corretta?

Utilizzare la massima tensione diretta (V_F(max)) dal bin di tensione che si sta utilizzando (es. 3.00V per il Bin 31) nel calcolo per garantire che la corrente non superi mai il valore massimo nominale, anche con le tolleranze dei componenti. Per un'alimentazione di 5V e un I_Fobiettivo di 5mA: R = (5V - 3.00V) / 0.005A = 400 Ω. Utilizzare il valore standard immediatamente superiore (es. 430 Ω) per un margine di sicurezza.

9.2 Posso utilizzare questo LED per l'illuminazione interna automobilistica?

Sebbene l'intervallo di temperatura di funzionamento (-40°C a +85°C) copra gli ambienti interni automobilistici tipici, la scheda tecnica include un avviso di restrizione applicativa. Afferma che per applicazioni ad alta affidabilità come i sistemi di sicurezza automobilistici, potrebbe essere richiesto un prodotto diverso. Per l'illuminazione interna non critica (es. retroilluminazione del cruscotto), potrebbe essere adatto, ma si consiglia di consultare il produttore per applicazioni critiche.

9.3 Cosa significa il codice di bin sull'etichetta per il mio progetto?

I codici di bin (CAT per l'intensità, HUE per il colore, REF per la tensione) consentono di tracciare le esatte caratteristiche prestazionali dei LED sulla bobina. Per progetti che richiedono un aspetto uniforme, specificare e utilizzare LED dagli stessi bin HUE e CAT. Per progetti sensibili al carico dell'alimentatore, utilizzare LED dallo stesso bin REF (tensione) per garantire un assorbimento di corrente coerente.

10. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Scenario: Progettazione di un pannello indicatore di stato multi-LED.Per garantire luminosità e colore uniformi su tutti i 10 LED del pannello, il progettista specifica componenti dal Bin Q1 (intensità luminosa) e dal Bin 2 (cromaticità). Calcolando la resistenza di limitazione della corrente utilizzando V_F(max)dal Bin 29 (2.80V), si garantisce che nessun LED sia sovrapilotato. L'ampio angolo di visione di 140 gradi garantisce che gli indicatori siano visibili da varie angolazioni senza richiedere lenti individuali. Il package SMD consente un layout PCB molto compatto e il confezionamento a nastro e bobina consente un assemblaggio automatico efficiente dell'intero lotto.

11. Introduzione al Principio di Funzionamento

Questo LED è una sorgente luminosa a stato solido basata su un chip semiconduttore. Il materiale del chip è Nitruro di Gallio e Indio (InGaN), progettato per emettere luce nello spettro blu/ultravioletto. Questa luce passa quindi attraverso uno strato di fosforo giallo diffuso all'interno dell'incapsulamento in resina. Il fosforo assorbe una parte della luce blu primaria e la riemette come luce gialla. La combinazione della luce blu residua e della luce gialla convertita risulta nella percezione di luce "bianca pura" da parte dell'occhio umano. Questa tecnologia è nota come LED bianco a conversione di fosforo.

12. Tendenze Tecnologiche

Il componente riflette le tendenze in corso nella tecnologia LED: continua miniaturizzazione dei package, miglioramento dell'efficienza (lumen per watt) e controllo più rigoroso della coerenza del colore attraverso binning avanzato. L'enfasi sulla conformità senza piombo, senza alogeni e RoHS/REACH evidenzia il passaggio dell'intero settore verso una produzione ambientalmente sostenibile. Inoltre, le dettagliate linee guida sulla sensibilità all'umidità e sulla saldatura indicano l'integrazione crescente dei LED nei processi standard di assemblaggio PCB ad alto volume, spostandoli da componenti discreti a dispositivi a montaggio superficiale mainstream.