Scheda Tecnica LED SMD 19-22/R6GHC-C02/2T - 2.0x1.6x0.8mm - Rosso/Verde - 5mA - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il 19-22/R6GHC-C02/2T è un LED a montaggio superficiale (SMD) compatto, progettato per assemblaggi elettronici ad alta densità. Questo componente integra due diverse tecnologie di chip LED all'interno di un unico package: un chip in AlGaInP per l'emissione di rosso brillante (designato R6) e un chip in InGaN per l'emissione di verde brillante (designato GH). Questa configurazione multicolore offre flessibilità di progettazione in un ingombro minimo.

Il vantaggio principale di questo LED è la sua dimensione significativamente ridotta rispetto ai componenti tradizionali con piedini. Questa miniaturizzazione consente progetti di circuiti stampati (PCB) più piccoli, una maggiore densità di componenti, requisiti di stoccaggio ridotti e contribuisce infine allo sviluppo di apparecchiature finali più compatte. La sua costruzione leggera lo rende ulteriormente una scelta ideale per applicazioni miniaturizzate e portatili dove spazio e peso sono vincoli critici.

Il dispositivo è fornito su nastro da 8mm standard del settore, avvolto su bobine da 7 pollici di diametro, garantendo compatibilità con le attrezzature di assemblaggio automatico pick-and-place ad alta velocità. È formulato per essere privo di piombo e conforme alle principali normative ambientali, tra cui RoHS, REACH UE e standard alogeni-free (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

L'utilizzo del dispositivo oltre questi limiti può causare danni permanenti. Tutti i valori sono specificati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C.

• Tensione Inversa (VR):5 V (massimo). Il dispositivo non è progettato per funzionare in polarizzazione inversa; questo valore è principalmente per testare la corrente di dispersione inversa (IR).
• Corrente Diretta Continua (IF):25 mA per entrambi i chip R6 (rosso) e GH (verde).
• Corrente Diretta di Picco (IFP):Applicata con un ciclo di lavoro di 1/10 a 1 kHz. Il chip R6 può gestire 60 mA, mentre il chip GH è classificato per 100 mA. Questo parametro è cruciale per applicazioni a funzionamento impulsato.
• Dissipazione di Potenza (Pd):La massima dissipazione di potenza consentita è di 60 mW per il chip R6 e 95 mW per il chip GH. Questo è un parametro critico per la gestione termica.
• Scarica Elettrostatica (ESD) Modello Corpo Umano (HBM):Il chip R6 offre una robusta protezione ESD fino a 2000V, mentre il chip GH è più sensibile con una classificazione di 150V. Procedure di manipolazione ESD adeguate sono essenziali, specialmente per il chip verde.
• Temperatura di Funzionamento e Stoccaggio:Il dispositivo è classificato per funzionare da -40°C a +85°C e può essere stoccato da -40°C a +90°C.
• Temperatura di Saldatura:Per la rifusione (reflow), è specificata una temperatura di picco di 260°C per un massimo di 10 secondi. Per la saldatura manuale, la temperatura della punta del saldatore non deve superare i 350°C per un massimo di 3 secondi per terminale.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi parametri definiscono l'emissione luminosa e il comportamento elettrico in condizioni operative normali (Ta=25°C, IF=5mA salvo diversa indicazione).

• Intensità Luminosa (Iv):Il chip R6 (rosso) ha un'intensità tipica di 20,0 mcd (min. 14,5 mcd). Il chip GH (verde) ha un'intensità tipica di 65,0 mcd (min. 45,0 mcd). Si applica una tolleranza di ±11%.
• Angolo di Visione (2θ1/2):Un ampio angolo di visione di 130 gradi è tipico per questo package, fornendo un'illuminazione diffusa.
• Lunghezza d'Onda:
  • R6 (Rosso):La Lunghezza d'Onda di Picco (λp) è 632 nm. La Lunghezza d'Onda Dominante (λd) varia da 617,5 nm a 629,5 nm, con una tolleranza di ±1 nm. La larghezza di banda spettrale (Δλ) è di 20 nm.
  • GH (Verde):La Lunghezza d'Onda di Picco (λp) è 518 nm. La Lunghezza d'Onda Dominante (λd) varia da 517,5 nm a 533,5 nm, con una tolleranza di ±1 nm. La larghezza di banda spettrale (Δλ) è di 35 nm.
• Tensione Diretta (VF):
  • R6 (Rosso):Tipica 1,9 V, massima 2,3 V a 5mA.
  • GH (Verde):Tipica 2,9 V, massima 3,4 V a 5mA.
• Corrente Inversa (IR):Misurata a VR=5V. Il massimo è 10 μA per R6 e 50 μA per GH.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

I LED vengono selezionati (binnati) in base alla loro Lunghezza d'Onda Dominante per garantire la coerenza del colore all'interno di un'applicazione.

3.1 Binning della Lunghezza d'Onda R6 (Rosso)

• Codice Bin 1:617,5 nm ≤ λd < 621,5 nm
• Codice Bin 2:621,5 nm ≤ λd < 625,5 nm
• Codice Bin 3:625,5 nm ≤ λd ≤ 629,5 nm

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda GH (Verde)

• Codice Bin 1:517,5 nm ≤ λd < 525,5 nm
• Codice Bin 2:525,5 nm ≤ λd ≤ 533,5 nm

Questa informazione di binning è critica per i progettisti che richiedono un'accurata corrispondenza del colore tra più LED in un display o pannello indicatore.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

4.1 Caratteristiche del Chip R6 (Rosso)

Le curve fornite illustrano le relazioni chiave:

• Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta:Mostra l'aumento non lineare dell'emissione luminosa con la corrente. Operare al di sopra dei 5mA consigliati può produrre un'intensità maggiore ma influisce sull'efficienza e sulla durata.
• Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Dimostra il coefficiente di temperatura negativo dell'emissione luminosa. L'intensità luminosa diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione, un comportamento fondamentale dei semiconduttori LED.
• Tensione Diretta vs. Corrente Diretta:Rappresenta la curva caratteristica I-V del diodo.
• Lunghezza d'Onda di Picco vs. Temperatura Ambiente:Mostra una leggera variazione della lunghezza d'onda emessa con la temperatura.

4.2 Caratteristiche del Chip GH (Verde)

Le curve per il chip verde includono:

• Distribuzione Spettrale:Un grafico dell'intensità relativa rispetto alla lunghezza d'onda, centrato attorno a 518 nm con una larghezza di banda definita.
• Tensione Diretta vs. Corrente Diretta:Simile al chip rosso ma con una tensione di ginocchio più alta, tipica dei LED verdi basati su InGaN.
• Curva di Derating della Corrente Diretta:Un grafico vitale che mostra la massima corrente diretta ammissibile in funzione della temperatura ambiente. All'aumentare della temperatura, la corrente massima deve essere ridotta per prevenire il surriscaldamento e garantire l'affidabilità.
• Diagramma di Radiazione:Illustra la distribuzione spaziale dell'intensità luminosa, confermando l'angolo di visione di 130 gradi.
• Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta & Temperatura Ambiente:Queste curve combinate mostrano come l'emissione luminosa dipenda sia dalla corrente di pilotaggio che dalla temperatura operativa.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il package SMD 19-22 ha le seguenti dimensioni chiave (tolleranza ±0,1mm):

• Lunghezza: 2,0 mm
• Larghezza: 1,6 mm
• Altezza: 0,8 mm
• Passo dei terminali (pitch): 1,5 mm
• La dimensione e la forma dei pad sono definite per una saldatura affidabile.

Un disegno dimensionale dettagliato è fornito nella scheda tecnica per la progettazione dell'impronta sul PCB.

5.2 Identificazione della Polarità

Il package presenta una marcatura di polarità, tipicamente una tacca o un punto sul lato del catodo, per garantire l'orientamento corretto durante l'assemblaggio. Il catodo è anche associato a una forma specifica del pad nell'impronta consigliata.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

6.1 Profilo di Rifusione (Reflow)

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.
• Tempo Entro 5°C dal Picco:Massimo 10 secondi.
• Velocità di Riscaldamento:Massimo 6°C/sec.
• Tempo Sopra 255°C:Massimo 30 secondi.
• Velocità di Raffreddamento:Massimo 3°C/sec.

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

6.2 Precauzioni per lo Stoccaggio e la Manipolazione

• Sensibilità all'Umidità:I dispositivi sono imballati in una busta barriera resistente all'umidità con essiccante. La busta non deve essere aperta finché i componenti non sono pronti per l'uso.
• Vita a Banco (Floor Life):Dopo l'apertura, i LED dovrebbero essere utilizzati entro 168 ore (7 giorni) se stoccati a ≤30°C e ≤60% UR. Le parti non utilizzate devono essere risigillate.
• Essiccamento (Baking):Se il tempo di esposizione viene superato o l'essiccante indica l'ingresso di umidità, è necessario un essiccamento a 60 ±5°C per 24 ore prima della rifusione.
• Limitazione di Corrente:Una resistenza esterna di limitazione della corrente è obbligatoria. I LED presentano una relazione esponenziale corrente-tensione, quindi un piccolo aumento di tensione può causare un grande e distruttivo picco di corrente.
• Stress Meccanico:Evitare di applicare stress al corpo del LED durante la saldatura o nell'applicazione finale. Non deformare il PCB dopo l'assemblaggio.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

Il prodotto è fornito in un sistema di imballaggio resistente all'umidità:

• Nastro Portacomponenti:Larghezza 8mm, con tasche progettate per il package 19-22.
• Bobina:Bobina standard da 7 pollici di diametro.
• Quantità per Bobina:2000 pezzi.
• Dimensioni della Bobina:Diametro esterno, diametro del mozzo e larghezza sono specificati per la compatibilità con le attrezzature automatiche.

7.2 Informazioni sull'Etichetta

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

• Numero Prodotto Cliente (CPN)
• Numero Prodotto (P/N)
• Quantità di Imballaggio (QTY)
• Classe di Intensità Luminosa (CAT)
• Classe di Cromaticità e Lunghezza d'Onda (HUE)
• Classe di Tensione Diretta (REF)
• Numero di Lotto (LOT No)

8. Suggerimenti per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Retroilluminazione:Ideale per indicatori di cruscotto, illuminazione di interruttori e retroilluminazione di simboli grazie alle sue piccole dimensioni e all'ampio angolo di visione.
• Apparecchiature di Telecomunicazione:Indicatori di stato e retroilluminazione di tastiere in telefoni, fax e altri dispositivi di comunicazione.
• Retroilluminazione Piatta per LCD:Può essere utilizzato in array per fornire retroilluminazione laterale o diretta per piccoli pannelli LCD.
• Indicazione Generica:Indicatori di stato alimentazione, selezione modalità e allarme in un'ampia gamma di elettronica di consumo, industriale e automobilistica.

8.2 Considerazioni di Progettazione

• Circuito di Pilotaggio:Utilizzare sempre una resistenza in serie per impostare la corrente diretta. Calcolare il valore della resistenza in base alla tensione di alimentazione (Vs), alla tensione diretta del LED (VF) e alla corrente desiderata (IF): R = (Vs - VF) / IF. Utilizzare il VF massimo dalla scheda tecnica per un progetto conservativo.
• Gestione Termica:Sebbene piccolo, la dissipazione di potenza (Pd) deve essere considerata, specialmente ad alte temperature ambiente o in spazi chiusi. Rispettare la curva di derating per il chip GH. Assicurare un'adeguata area di rame sul PCB per lo smaltimento del calore.
• Protezione ESD:Implementare protezioni ESD sulle linee di ingresso se il processo di assemblaggio o l'ambiente d'uso finale presenta un rischio ESD, in particolare per il chip GH.
• Progettazione Ottica:L'ampio angolo di visione di 130 gradi fornisce luce diffusa. Per una luce più focalizzata, possono essere necessarie lenti esterne o guide luminose.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Il 19-22/R6GHC-C02/2T offre diversi vantaggi chiave nella sua categoria:

• Capacità a Doppio Chip/Multicolore:L'integrazione di rosso e verde in un unico package risparmia spazio sulla scheda rispetto all'uso di due LED monocromatici separati, semplificando progettazione e assemblaggio.
• Ingombro Compatto:L'impronta di 2,0 x 1,6 mm è tra i package LED SMD più piccoli, consentendo layout ad alta densità.
• Chip Rosso Robusto:Il chip R6 basato su AlGaInP offre un'elevata immunità ESD (2000V HBM), migliorando l'affidabilità nella manipolazione e nel funzionamento.
• Conformità Ambientale:Piena conformità agli standard RoHS, REACH e alogeni-free soddisfa i severi requisiti normativi globali per l'elettronica moderna.
• Adatto all'Automazione:L'imballaggio su nastro e bobina e la compatibilità con la rifusione IR/a fase di vapore supportano una produzione di volume elevato e conveniente.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

10.1 Posso pilotare questo LED direttamente da un'alimentazione a 5V senza una resistenza?

No, questo distruggerebbe il LED.I LED sono dispositivi pilotati in corrente. Collegare un'alimentazione a 5V direttamente al LED (specialmente il chip rosso con un VF tipico di 1,9V) causerà una corrente che supera di gran lunga il valore massimo di 25mA, portando a un guasto immediato. Una resistenza esterna di limitazione della corrente è assolutamente obbligatoria.

10.2 Perché la classificazione ESD è diversa per i chip rosso e verde?

La differenza deriva dai materiali semiconduttori sottostanti. Le strutture in AlGaInP (rosso) sono generalmente più robuste contro le scariche elettrostatiche rispetto alle strutture in InGaN (verde/blu). Questa è una proprietà fondamentale del materiale. Ciò rende necessaria un'attenta manipolazione ESD, in particolare quando si lavora con il chip verde.

10.3 Cosa significa l'informazione di "binning" per il mio progetto?

Il binning garantisce la coerenza del colore. Se la tua applicazione richiede che più LED appaiano identici nel colore (ad esempio, una barra indicatrice), dovresti specificare LED dello stesso codice bin di lunghezza d'onda (HUE). Mescolare bin diversi può risultare in tonalità di rosso o verde visibilmente diverse.

10.4 Quante volte posso rifondere (reflow) questo componente?

La scheda tecnica specifica un massimo di due cicli di rifusione. Ogni ciclo termico induce stress sull'attacco del die interno e sui fili di collegamento (wire bonds). Superare i due cicli aumenta il rischio di guasti di affidabilità latenti.

11. Caso di Studio Pratico di Progettazione

Scenario:Progettazione di un indicatore di stato bicolore (rosso/verde) per un dispositivo portatile alimentato da una linea a 3,3V.

Passi di Progettazione:

1. Selezione:Il 19-22/R6GHC-C02/2T è scelto per la sua capacità bicolore e le piccole dimensioni.
2. Progettazione del Circuito:Sono necessari due circuiti di pilotaggio indipendenti (uno per l'anodo rosso, uno per l'anodo verde, catodo comune).
3. Calcolo della Resistenza:
   • Per il Rosso (R6, IF target=5mA, usare VF max=2,3V per sicurezza): R_rosso = (3,3V - 2,3V) / 0,005A = 200 Ω. Usare una resistenza standard da 200 Ω o 220 Ω.
   • Per il Verde (GH, IF target=5mA, usare VF max=3,4V): R_verde = (3,3V - 3,4V) / 0,005A = -20 Ω. Questo calcolo mostra che 3,3V è insufficiente per pilotare il chip verde a 5mA (VF tip. è 2,9V, ma max è 3,4V). La tensione di alimentazione deve essere maggiore della tensione diretta del LED. Per il LED verde sarebbe necessaria una tensione di alimentazione più alta (es. 5V) o una corrente di pilotaggio inferiore.
4. Layout del PCB:Posizionare il LED vicino al bordo della scheda se è un indicatore. Utilizzare il layout dei pad consigliato dal disegno dimensionale della scheda tecnica. Includere un piccolo rilievo termico sul pad del catodo per facilitare la saldatura fornendo al contempo un percorso termico.
5. Controllo Software:Il microcontrollore può controllare indipendentemente gli anodi rosso e verde per mostrare rosso, verde o (alternando rapidamente) un colore ambra/giallo.

Questo caso evidenzia l'importanza di verificare la tensione di alimentazione rispetto ai requisiti di tensione diretta, specialmente per i LED verdi e blu che hanno un VF più alto.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

I Diodi Emettitori di Luce (LED) sono dispositivi a giunzione p-n semiconduttori che emettono luce attraverso un processo chiamato 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. Nei semiconduttori tradizionali come il silicio, questa energia viene rilasciata principalmente come calore. Nei materiali semiconduttori a bandgap diretto utilizzati nei LED (AlGaInP per rosso/arancio/giallo, InGaN per verde/blu/bianco), una parte significativa di questa energia viene rilasciata come fotoni (luce). La specifica lunghezza d'onda (colore) della luce emessa è determinata dall'energia del bandgap del materiale semiconduttore, che è controllata dalla sua precisa composizione chimica. Il dispositivo 19-22 ospita due di queste giunzioni p-n realizzate con materiali diversi all'interno di un unico package, consentendo due colori di emissione distinti.

13. Tendenze Tecnologiche

L'industria dei LED continua a evolversi lungo diverse traiettorie chiave rilevanti per componenti come il LED SMD 19-22:

• Aumento dell'Efficienza:Miglioramenti continui nell'efficienza quantica interna (IQE) e nelle tecniche di estrazione della luce portano a una maggiore intensità luminosa (mcd) per la stessa corrente in ingresso, o la stessa emissione con un consumo energetico inferiore.
• Miniaturizzazione:La spinta verso prodotti finali più piccoli spinge i package LED verso impronte sempre più ridotte e profili più bassi, seguendo tendenze come package da 1,6x0,8mm e 1,0x0,5mm.
• Migliore Coerenza del Colore e Binning:I progressi nella crescita epitassiale e nel controllo di produzione riducono la variazione naturale in lunghezza d'onda e intensità, portando a bin più stretti e meno necessità di selezione, o consentendo una miscelazione del colore più precisa nelle applicazioni RGB.
• Affidabilità e Robustezza Migliorate:La ricerca si concentra sul miglioramento della longevità in condizioni di funzionamento ad alta temperatura e sull'aumento della tolleranza ESD, in particolare per i sensibili chip verdi e blu basati su InGaN.
• Soluzioni Integrate:Una tendenza verso LED con resistenze di limitazione della corrente integrate, diodi di protezione o addirittura circuiti integrati di pilotaggio ("LED intelligenti") per semplificare la progettazione del circuito e risparmiare spazio sulla scheda.

Il LED 19-22 rappresenta un formato di package maturo e ampiamente adottato che bilancia prestazioni, dimensioni e costo per una vasta gamma di applicazioni di indicazione e retroilluminazione.