Scheda Tecnica LED SMD 19-223/G6S2C-A01/2T - Multicolore - Tensione 2.0V - Potenza 60mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

La serie 19-223 rappresenta una soluzione LED compatta a montaggio superficiale, progettata per applicazioni elettroniche moderne che richiedono miniaturizzazione ed alta affidabilità. Questo LED di tipo multicolore è significativamente più piccolo dei componenti tradizionali a telaio con piedini, consentendo riduzioni sostanziali dell'ingombro su PCB, una maggiore densità di impacchettamento e contribuendo infine a design di prodotto finale più compatti. La sua costruzione leggera lo rende particolarmente adatto per applicazioni portatili e con vincoli di spazio.

I vantaggi principali di questo prodotto includono la compatibilità con le attrezzature standard di posizionamento automatico e i processi di saldatura mainstream come il reflow a infrarossi e a fase di vapore. È fabbricato come componente senza piombo, conforme RoHS e senza alogeni, aderendo a normative ambientali stringenti incluso il REACH UE. I limiti specificati per gli alogeni sono: Bromo (Br) <900 ppm, Cloro (Cl) <900 ppm e Br+Cl < 1500 ppm.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

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 o oltre non è garantito.

• Tensione Inversa (VR):5 V. Superare questa tensione in polarizzazione inversa può causare la rottura della giunzione.
• Corrente Diretta (IF):25 mA per entrambi i tipi di chip G6 e S2. Questa è la massima corrente continua DC.
• Corrente Diretta di Picco (IFP):60 mA (Duty Cycle 1/10 @1KHz). Questo valore è per il funzionamento in impulso, consentendo una corrente istantanea più elevata.
• Dissipazione di Potenza (Pd):60 mW. Questa è la massima potenza che il package può dissipare nelle condizioni date.
• Scarica Elettrostatica (ESD) HBM:2000 V. Questo indica un livello moderato di robustezza ESD; sono comunque necessarie le opportune precauzioni di manipolazione.
• Temperatura di Esercizio (Topr):-40 a +85 °C. Il dispositivo è classificato per applicazioni nell'intervallo di temperatura industriale.
• Temperatura di Magazzinaggio (Tstg):-40 a +90 °C.
• Temperatura di Saldatura:La saldatura a rifusione è specificata a una temperatura di picco di 260°C per un massimo di 10 secondi. La saldatura manuale dovrebbe essere limitata a 350°C per 3 secondi per terminale.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi parametri sono misurati a Ta=25°C e definiscono le prestazioni tipiche del dispositivo.

• Intensità Luminosa (Iv):
  • G6 (Giallo Verde Brillante): Min 30.0 mcd, Max 60.0 mcd @ IF=20mA.
  • S2 (Arancione Brillante): Min 90.0 mcd, Max 180.0 mcd @ IF=20mA.
  • Tolleranza: ±11%.
• Angolo di Visione (2θ1/2):Tipico 130 gradi. Questo ampio angolo di visione è adatto per applicazioni di indicatori e retroilluminazione che richiedono un'ampia visibilità.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λp):
  • G6: Tipica 575 nm.
  • S2: Tipica 611 nm.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd):
  • G6: da 568.5 a 574.5 nm.
  • S2: da 602.0 a 608.0 nm.
  • Tolleranza: ±1 nm.
• Larghezza di Banda dello Spettro di Radiazione (Δλ):
  • G6: Tipica 20 nm.
  • S2: Tipica 17 nm.
• Tensione Diretta (VF):
  • G6 & S2: Min 1.70 V, Tip 2.00 V, Max 2.40 V @ IF=20mA.
  • Tolleranza: ±0.1V.
• Corrente Inversa (IR):Max 10 μA @ VR=5V per entrambi i tipi. Il dispositivo non è progettato per funzionare in polarizzazione inversa.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Il prodotto utilizza un sistema di binning per classificare i LED in base all'intensità luminosa. Questo garantisce coerenza all'interno di un lotto di produzione.

• Chip G6 (Giallo Verde Brillante):Tutte le unità rientrano in un singolo bin (Codice Bin 1) con intensità luminosa compresa tra 30.0 e 60.0 mcd a 20mA.
• Chip S2 (Arancione Brillante):Tutte le unità rientrano in un singolo bin (Codice Bin 1) con intensità luminosa compresa tra 90.0 e 180.0 mcd a 20mA.

La scheda tecnica non indica bin separati per la lunghezza d'onda dominante o la tensione diretta per questo specifico numero di parte, suggerendo un controllo stretto o una selezione singola per questi parametri.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica include le curve caratteristiche tipiche per entrambi i chip G6 e S2. Sebbene i punti dati grafici esatti non siano forniti nel testo, le curve tipicamente illustrano le seguenti relazioni, fondamentali per il design:

• Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta:Mostra come l'emissione luminosa aumenti con la corrente, tipicamente in modo sub-lineare, specialmente quando la corrente si avvicina al valore massimo nominale.
• Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Dimostra l'effetto di quenching termico, dove l'emissione luminosa diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Questo è cruciale per il design della gestione termica.
• Tensione Diretta vs. Corrente Diretta:La curva IV, che mostra la relazione esponenziale. La Vf tipica di 2.0V a 20mA è un parametro chiave per il calcolo della resistenza limitatrice di corrente.
• Spettro/Lunghezza d'Onda:Probabilmente mostra lo spettro di emissione normalizzato, evidenziando le lunghezze d'onda di picco e dominante.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

Il package è di tipo SMD (Surface Mount Device) standard. Il disegno dimensionale (non riprodotto qui ma referenziato nel PDF) fornisce le misure critiche per il design delle piazzole PCB e il posizionamento dei componenti. I punti chiave includono:

• Il LED ha un ingombro compatto adatto per schede ad alta densità.
• Le tolleranze sulla maggior parte delle dimensioni sono ±0.1mm salvo diversa specifica.
• Il disegno definisce il contorno del componente, le posizioni dei terminali e il land pattern PCB raccomandato.
• L'identificazione della polarità è tipicamente segnata sul dispositivo o implicita nel design delle piazzole.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione

È specificato un profilo di temperatura per saldatura 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 al 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.

Nota Critica:La saldatura a rifusione non dovrebbe essere eseguita più di due volte sullo stesso dispositivo.

6.2 Saldatura Manuale

Se la saldatura manuale è inevitabile:

• La temperatura della punta del saldatore deve essere inferiore a 350°C.
• Il tempo di contatto per terminale deve essere inferiore a 3 secondi.
• La potenza del saldatore dovrebbe essere inferiore a 25W.
• Lasciare un intervallo di più di 2 secondi tra la saldatura di ciascun terminale.
• Utilizzare un saldatore a doppia punta per qualsiasi lavoro di riparazione per evitare stress termico.

6.3 Magazzinaggio e Sensibilità all'Umidità

I componenti sono confezionati in buste resistenti all'umidità con essiccante.

• Prima dell'Uso:Non aprire la busta anti-umidità fino al momento dell'assemblaggio.
• Dopo l'Apertura:Conservare a ≤30°C e ≤60% U.R.
• Tempo di Utilizzo a Punto:Utilizzare entro 168 ore (7 giorni) dall'apertura. Richiudere le parti non utilizzate in una confezione anti-umidità.
• Essiccazione (Baking):Se il tempo di conservazione viene superato o l'essiccante indica umidità, essiccare a 60 ±5°C per 24 ore prima dell'uso.

7. Confezionamento e Informazioni d'Ordine

Il prodotto è fornito in un formato compatibile con l'assemblaggio automatico.

• Nastro e Bobina:Confezionato in nastro largo 8mm su bobina da 7 pollici di diametro.
• Quantità:2000 pezzi per bobina.
• Dimensioni del Nastro Portacomponenti:Disegni dettagliati specificano la dimensione delle tasche e il passo di avanzamento del nastro.
• Dimensioni della Bobina:Sono fornite le dimensioni standard della bobina per compatibilità con i feeder.
• Informazioni Etichetta:L'etichetta della bobina include campi per il Numero Prodotto Cliente (CPN), Numero Prodotto (P/N), Quantità (QTY) e i bin tecnici per Intensità Luminosa (CAT), Cromaticità/Lunghezza d'Onda Dominante (HUE) e Tensione Diretta (REF).

8. Raccomandazioni per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Retroilluminazione:Indicatori cruscotto, retroilluminazione interruttori, retroilluminazione piana per LCD e simboli.
• Apparecchiature di Telecomunicazione:Indicatori di stato e retroilluminazione tastiera in telefoni e fax.
• Indicazione Generale:Qualsiasi applicazione che richieda una sorgente luminosa colorata compatta e affidabile.

8.2 Considerazioni Critiche di Progetto

• Limitazione di Corrente:Una resistenza esterna in serie è OBBLIGATORIA. La caratteristica esponenziale V-I del LED significa che una piccola variazione di tensione causa una grande variazione di corrente, portando a un rapido guasto senza regolazione di corrente.
• Gestione Termica:Sebbene il package sia piccolo, la dissipazione di potenza (max 60mW) e il coefficiente di temperatura negativo dell'emissione luminosa rendono necessaria la considerazione del layout PCB per la dissipazione del calore, specialmente ad alte temperature ambiente o ad alte correnti di pilotaggio.
• Protezione ESD:Sebbene classificato per 2000V HBM, implementare le precauzioni ESD standard durante la manipolazione e l'assemblaggio.
• Saldatura ad Onda:Non raccomandata. Il dispositivo è specificato solo per rifusione o attenta saldatura manuale.
• Stress Meccanico sulla Scheda:Evitare stress meccanici sul corpo del LED durante la saldatura o nell'applicazione finale. Non deformare il PCB dopo l'assemblaggio.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

La serie 19-223, con la sua tecnologia a chip AlGaInP (per G6 e S2), offre vantaggi distinti:

• vs. LED Through-Hole più Vecchi:Il vantaggio principale è la drastica riduzione di dimensioni e peso, abilitando design moderni miniaturizzati. Elimina anche la necessità di piegatura dei piedini e inserimento manuale.
• vs. Altri Colori SMD:Il Giallo Verde Brillante (G6, ~575nm) e l'Arancione Brillante (S2, ~611nm) coprono punti colore specifici nello spettro visibile. La tecnologia AlGaInP tipicamente offre alta efficienza e buona saturazione del colore nelle regioni del rosso, arancione e giallo-verde.
• Conformità:La sua piena conformità alle normative senza piombo, RoHS, senza alogeni e REACH lo rende adatto per i mercati globali con severi requisiti ambientali.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

10.1 Che valore di resistenza devo usare con questo LED?

Calcolare usando la Legge di Ohm: R = (Vsupply - Vf_LED) / If. Per un'alimentazione di 5V e Vf tipica=2.0V a If=20mA: R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 Ω. Usare la Vf massima (2.4V) per assicurarsi che la corrente minima sia sicura: R_min = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 Ω. Una resistenza standard da 150 Ω è un buon punto di partenza. Considerare sempre la potenza nominale della resistenza: P = I^2 * R = (0.02)^2 * 150 = 0.06W, quindi una resistenza da 1/8W (0.125W) è sufficiente.

10.2 Posso pilotarlo con un'alimentazione da 3.3V?

Sì. Ricalcolando: R = (3.3V - 2.0V) / 0.020A = 65 Ω. Verificare con Vf max: (3.3V - 2.4V) / 0.020A = 45 Ω. Una resistenza da 68 Ω sarebbe appropriata. Assicurarsi che l'alimentazione possa fornire la corrente richiesta.

10.3 Perché il processo di magazzinaggio ed essiccazione è così importante?

I package SMD possono assorbire umidità dall'atmosfera. Durante il processo di saldatura a rifusione ad alta temperatura, questa umidità intrappolata può trasformarsi rapidamente in vapore, causando delaminazione interna, crepe o "popcorning" del package plastico, portando a guasti immediati o latenti. Le procedure prescritte di magazzinaggio ed essiccazione prevengono questa modalità di guasto.

10.4 Qual è la differenza tra Lunghezza d'Onda di Picco e Lunghezza d'Onda Dominante?

Lunghezza d'Onda di Picco (λp)è la lunghezza d'onda alla quale lo spettro di emissione ha la massima intensità.Lunghezza d'Onda Dominante (λd)è la singola lunghezza d'onda della luce monocromatica che corrisponderebbe al colore percepito del LED se combinata con una specifica sorgente di riferimento bianca. La λd è più strettamente correlata alla percezione del colore dell'occhio umano, mentre la λp è una misura fisica dello spettro.

11. Studio di Caso di Progetto e Utilizzo

Scenario: Progettare un pannello multi-indicatore di stato per un dispositivo medico portatile.

Requisiti:Dimensioni compatte, basso consumo energetico, chiara differenziazione cromatica per "Pronto" (Verde) e "Allarme" (Arancione), capacità di operare in un intervallo di temperatura esteso e conformità alle normative per apparecchiature mediche.

Implementazione della Soluzione:

1. Selezione del Componente:Viene scelta la serie 19-223. Il G6 (Giallo-Verde) funge da indicatore "Pronto", e l'S2 (Arancione) funge da indicatore "Allarme". Il loro ampio angolo di visione di 130 gradi garantisce visibilità da varie angolazioni.
2. Progetto del Circuito:Viene utilizzata una tensione di sistema di 3.3V. Le resistenze limitatrici di corrente sono calcolate come per la FAQ 10.2 (es. 68Ω). I LED sono pilotati tramite pin GPIO di un microcontrollore, consentendo pattern di lampeggio controllati via software per migliorare lo stato di allarme.
3. Layout PCB:L'ingombro compatto SMD consente di posizionare più LED di stato in una piccola area sul PCB del pannello frontale. Vengono utilizzate piazzole con termo-rilievo nelle connessioni di saldatura per facilitare l'operazione, ma una piccola quantità di rame viene mantenuta connessa per favorire la dissipazione del calore.
4. Processo di Assemblaggio:I LED, consegnati su nastro e bobina, vengono caricati in una macchina pick-and-place. L'intera scheda subisce un singolo passaggio di rifusione utilizzando il profilo senza piombo specificato, garantendo che tutti i componenti, inclusi i LED, siano saldati simultaneamente e in modo affidabile.
5. Risultato:Un sistema indicatore robusto, affidabile e compatto che soddisfa tutti i requisiti iniziali, sfruttando le piccole dimensioni, le prestazioni specificate e le certificazioni di conformità dei LED 19-223.

12. Introduzione al Principio Tecnologico

I LED della serie 19-223 utilizzano materiale semiconduttore AlGaInP (Fosfuro di Alluminio Gallio Indio) per il chip emettitore di luce. Questo sistema di materiali è particolarmente efficiente per produrre luce nelle regioni dello spettro del rosso, arancione, ambra e giallo-verde (circa 560nm a 650nm).

Principio di Funzionamento:Quando una tensione diretta viene applicata attraverso la giunzione p-n del LED, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva. La loro ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica lunghezza d'onda (colore) della luce emessa è determinata dall'energia di bandgap del semiconduttore AlGaInP, che viene ingegnerizzata controllando con precisione i rapporti di Alluminio, Gallio, Indio e Fosforo durante la crescita del cristallo. La lente in resina "water clear" permette alla luce colorata intrinseca del chip di essere emessa senza significativa filtrazione o conversione di lunghezza d'onda.

13. Tendenze e Sviluppi del Settore

Il mercato per i LED SMD come la serie 19-223 continua ad evolversi. Le tendenze chiave che influenzano questo segmento di prodotto includono:

• Aumento della Miniaturizzazione:La domanda di dimensioni di package ancora più piccole (es. 0402, 0201 metriche) continua a crescere per dispositivi ultra-compatti.
• Maggiore Efficienza:Miglioramenti continui nella crescita epitassiale e nel design del chip portano a una maggiore efficienza luminosa (più luce emessa per unità di input elettrico), riducendo il consumo energetico per una data luminosità.
• Affidabilità e Robustezza Migliorate:Miglioramenti nei materiali e nella costruzione del package mirano ad aumentare la resistenza all'umidità, le prestazioni ai cicli termici e la longevità complessiva, specialmente per applicazioni automobilistiche e industriali.
• Integrazione:Una tendenza verso l'integrazione di più chip LED (RGB, o multipli monocromatici) in un singolo package, o la combinazione di LED con IC di controllo (come driver a corrente costante) per formare moduli luminosi più intelligenti e semplici da usare.
• Conformità Più Stringenti:Le normative ambientali e di sicurezza (RoHS, REACH, Senza Alogeni) stanno diventando più severe e diffuse, rendendo la conformità un requisito di base piuttosto che un fattore di differenziazione.

La serie 19-223 rappresenta una soluzione matura e affidabile che affronta le esigenze fondamentali di miniaturizzazione, assemblaggio automatizzato e conformità normativa per un'ampia gamma di applicazioni di indicatori e retroilluminazione.