Scheda Tecnica LED SMD 19-22/R6 BHC-B01/2T - Package 2.0x1.25x0.8mm - Tensione 1.7-3.25V - Potenza 40-60mW - Rosso/Blu - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

La serie 19-22 rappresenta una soluzione LED compatta per montaggio superficiale, progettata per applicazioni PCB ad alta densità. Questo dispositivo multicolore è disponibile in due varianti principali di materiale del chip: il codice R6 che utilizza AlGaInP per un'emissione rossa brillante, e il codice BH che utilizza InGaN per l'emissione blu. Il package in resina è trasparente per entrambi i tipi. La sua impronta significativamente ridotta rispetto ai componenti a telaio con piedini consente progetti di scheda più piccoli, una maggiore densità di impaccamento e contribuisce infine alla miniaturizzazione dell'apparecchiatura finale. La costruzione leggera lo rende inoltre ideale per applicazioni portatili e in miniatura.

I vantaggi chiave evidenziati includono la compatibilità con le attrezzature di posizionamento automatico e i processi standard di saldatura a rifusione a infrarossi o a fase di vapore. Il prodotto è conforme ai principali standard di settore, essendo privo di piombo, conforme RoHS, conforme al regolamento UE REACH e privo di alogeni (con Bromo <900 ppm, Cloro <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

Tutti i valori sono specificati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C. Superare questi limiti può causare danni permanenti.

• Tensione Inversa (VR):5 V (per tutti i codici).
• Corrente Diretta (IF):R6: 25 mA; BH: 10 mA.
• Corrente Diretta di Picco (IFP):Ciclo di lavoro 1/10 @ 1kHz. R6: 50 mA; BH: 40 mA.
• Dissipazione di Potenza (Pd):R6: 60 mW; BH: 40 mW. Questo parametro è critico per la gestione termica.
• Scarica Elettrostatica (ESD) Modello Corpo Umano (HBM):R6: 2000 V; BH: 150 V. La variante BH (InGaN) è significativamente più sensibile all'ESD e richiede precauzioni di manipolazione rigorose.
• Temperatura di Funzionamento (Topr):-40°C a +85°C.
• Temperatura di Magazzinaggio (Tstg):-40°C a +90°C.
• Temperatura di Saldatura (Tsol):Rifusione: 260°C max per 10 secondi. Saldatura manuale: 350°C max per 3 secondi per terminale.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

I valori tipici sono misurati a Ta=25°C e IF=5mA, salvo diversa indicazione. Si applicano tolleranze: Intensità Luminosa ±11%, Lunghezza d'Onda Dominante ±1nm, Tensione Diretta ±0.1V.

• Intensità Luminosa (Iv):Minimo 14.5 mcd, Tipico 20.0 mcd per entrambi i codici R6 e BH.
• Angolo di Visione (2θ1/2):Tipico 130 gradi, che indica un pattern di visione ampio.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λp):R6: 632 nm (tipico); BH: 468 nm (tipico).
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd):R6: 617.5 a 629.5 nm; BH: 467.5 a 472.5 nm. Questo è il parametro utilizzato per il binning del colore.
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ):R6: 20 nm (tipico); BH: 25 nm (tipico).
• Tensione Diretta (VF):R6: 1.70 a 2.25 V; BH: 2.65 a 3.25 V. La tensione più alta per il LED blu è caratteristica della tecnologia InGaN.
• Corrente Inversa (IR):Misurata a VR=5V. R6: Max 10 µA; BH: Max 50 µA.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

I LED sono suddivisi in bin in base alla lunghezza d'onda dominante per garantire la coerenza del colore all'interno di un lotto di produzione.

3.1 Binning R6 (Rosso)

• Bin E4:617.5 nm ≤ λd < 621.5 nm
• Bin E5:621.5 nm ≤ λd < 625.5 nm
• Bin E6:625.5 nm ≤ λd < 629.5 nm

3.2 Binning BH (Blu)

• Bin A10:467.5 nm ≤ λd < 470.0 nm
• Bin A11:470.0 nm ≤ λd < 472.5 nm

L'intensità luminosa è anche classificata (codice CAT), e la tensione diretta è classificata (codice REF), fornendo un sistema di selezione multi-parametro per un abbinamento di progetto preciso.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fornisce le curve caratteristiche tipiche per la variante R6, offrendo approfondimenti sulle prestazioni in condizioni variabili.

4.1 Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta

La curva mostra una relazione sub-lineare. L'intensità aumenta con la corrente ma inizia a saturarsi a correnti più elevate, sottolineando l'importanza di operare entro l'intervallo IF specificato per mantenere efficienza e longevità.

4.2 Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

L'emissione luminosa diminuisce all'aumentare della temperatura ambiente. Questo derating termico è un fattore critico per progetti che operano in ambienti a temperatura elevata o con dissipazione termica limitata.

4.3 Tensione Diretta vs. Corrente Diretta

Questa curva IV dimostra la relazione esponenziale tipica dei diodi. La tensione diretta ha un coefficiente di temperatura negativo.

4.4 Distribuzione Spettrale

Il grafico dello spettro per il LED R6 mostra un picco dominante intorno a 632 nm (tipico) con una larghezza di banda definita, confermando la purezza del suo colore rosso monocromatico.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il package SMD 19-22 ha dimensioni nominali di 2.0mm (lunghezza) x 1.25mm (larghezza) x 0.8mm (altezza). Il disegno specifica tolleranze di ±0.1mm salvo diversa indicazione. Include dettagli per la lente, l'indicatore del catodo e le raccomandazioni per il pattern di saldatura per garantire una corretta saldatura e allineamento.

5.2 Identificazione della Polarità

Il package presenta un marcatore visivo (tipicamente una tacca o una marcatura verde) sul lato del catodo. La polarità corretta deve essere osservata durante il posizionamento per garantire il corretto funzionamento del circuito.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione

È specificato un profilo di rifusione senza piombo:

• Preriscaldamento: 150-200°C per 60-120 secondi.
• Tempo sopra il liquidus (217°C): 60-150 secondi.
• Temperatura di picco: 260°C massimo, mantenuta per un massimo di 10 secondi.
• Velocità di riscaldamento: Massimo 6°C/sec fino a 255°C; massimo 3°C/sec sopra 255°C.

La rifusione non dovrebbe essere eseguita più di due volte.

6.2 Saldatura Manuale

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. Utilizzare un saldatore con capacità di 25W o inferiore. Lasciare un intervallo minimo di 2 secondi tra la saldatura di ciascun terminale per prevenire shock termici.

6.3 Magazzinaggio e Sensibilità all'Umidità

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

• Non aprire il sacchetto fino al momento dell'uso.
• Dopo l'apertura, i LED non utilizzati devono essere conservati a ≤30°C e ≤60% UR.
• La "vita a banco" dopo l'apertura del sacchetto è di 168 ore (7 giorni).
• Se la vita a banco viene superata o l'essiccante indica l'ingresso di umidità, è richiesta una cottura a 60±5°C per 24 ore prima della rifusione.

6.4 Precauzioni Critiche

• Limitazione della Corrente:Un resistore esterno in serie è obbligatorio. I LED sono dispositivi pilotati in corrente; una piccola variazione di tensione può causare un grande picco di corrente che porta a un guasto immediato.
• Evitare Sollecitazioni:Evitare sollecitazioni meccaniche sul package durante il riscaldamento (saldatura) e non deformare il PCB dopo l'assemblaggio.
• Riparazione:La riparazione dopo la saldatura non è raccomandata. Se inevitabile, deve essere utilizzato un saldatore specializzato a doppia testa per riscaldare simultaneamente entrambi i terminali, e l'effetto sulle caratteristiche del LED deve essere verificato preventivamente.

7. Confezionamento e Informazioni d'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e del Rullo

I LED sono forniti su nastro portacomponenti largo 8mm su rulli da 7 pollici di diametro. Ogni rullo contiene 2000 pezzi. Sono fornite le dimensioni dettagliate per le tasche del nastro portacomponenti e per il rullo per garantire la compatibilità con le macchine pick-and-place automatizzate.

7.2 Spiegazione dell'Etichetta

L'etichetta del rullo contiene diversi codici chiave:

• CPN: Numero di Parte del Cliente.
• P/N: Numero di Parte del Produttore (es., 19-22/R6 BHC-B01/2T).
• QTY: Quantità di Confezionamento.
• CAT: Classe di Intensità Luminosa.
• HUE: Coordinate di Cromaticità & Classe di Lunghezza d'Onda Dominante (Codice Bin).
• REF: Classe di Tensione Diretta.
• LOT No: Numero di Lotto Tracciabile.

8. Suggerimenti Applicativi

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Retroilluminazione:Indicatori di cruscotto, illuminazione di interruttori, retroilluminazione di tastiere.
• Apparecchiature di Telecomunicazione:Indicatori di stato e retroilluminazione in telefoni, fax.
• Display LCD:Retroilluminazione laterale o diretta per piccoli LCD monocromatici o a colori.
• Indicazione Generale:Stato di alimentazione, indicatori di modalità, illuminazione decorativa in elettronica di consumo compatta.

8.2 Considerazioni di Progetto

• Progettazione del Circuito:Includere sempre un resistore limitatore di corrente in serie con il LED. Calcolare il valore del resistore in base alla tensione di alimentazione (Vs), alla tensione diretta del LED (VF) alla corrente desiderata (IF) e alla corrente richiesta: R = (Vs - VF) / IF. Utilizzare il VF massimo dalla scheda tecnica per un progetto conservativo.
• Gestione Termica:Assicurarsi che il layout del PCB consenta la dissipazione del calore, specialmente quando si opera vicino alla corrente massima o in alte temperature ambientali. Evitare di posizionare i LED vicino ad altri componenti che generano calore.
• Protezione ESD:Implementare misure di protezione ESD sulle linee di assemblaggio, in particolare per la sensibile variante BH (blu). Utilizzare postazioni di lavoro e braccialetti collegati a terra.
• Progettazione Ottica:L'ampio angolo di visione di 130 gradi fornisce una buona visibilità fuori asse. Per luce focalizzata, possono essere necessarie lenti esterne o guide luminose.

9. Confronto e Differenziazione Tecnologica

La serie 19-22 offre vantaggi distinti in contesti specifici. Rispetto ai LED a foro passante più grandi, il suo vantaggio principale è il risparmio di spazio e l'idoneità per l'assemblaggio automatizzato. Nel panorama dei LED SMD, la sua impronta di 2.0x1.25mm è una dimensione comune, offrendo un equilibrio tra emissione luminosa e miniaturizzazione. Il differenziatore chiave per questa parte specifica è la disponibilità di due tecnologie a semiconduttore distinte (AlGaInP per il rosso, InGaN per il blu) nello stesso package meccanico, semplificando l'approvvigionamento e il progetto per applicazioni multicolore. Il dettagliato sistema di binning per lunghezza d'onda e intensità consente un'elevata coerenza di colore nelle produzioni in serie, cruciale per applicazioni come display multi-segmento o array di retroilluminazione dove l'abbinamento dei colori è importante.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

10.1 Perché la corrente diretta massima è diversa per i LED rossi (R6) e blu (BH)?

La differenza deriva dai materiali semiconduttori sottostanti (AlGaInP vs. InGaN) e dalle rispettive efficienze quantiche interne e caratteristiche termiche. Il chip AlGaInP nel LED R6 può tipicamente gestire densità di corrente più elevate entro gli stessi vincoli termici del package, da qui la corrente nominale più alta (25mA vs. 10mA).

10.2 Perché la classificazione ESD per il LED blu (BH) è molto più bassa di quella per il rosso (R6)?

I LED blu basati su InGaN sono intrinsecamente più suscettibili ai danni da scarica elettrostatica a causa delle proprietà del materiale e degli strati attivi più sottili coinvolti nella struttura del chip. La classificazione HBM di 150V lo classifica come molto sensibile, richiedendo procedure di manipolazione ESD di Classe 0.

10.3 Posso pilotare questo LED senza un resistore limitatore di corrente se la mia alimentazione è regolata precisamente alla tensione diretta del LED?

No, è fortemente sconsigliato e probabilmente porterà a un guasto.La tensione diretta (VF) ha una tolleranza (±0.1V) e un coefficiente di temperatura negativo (diminuisce quando la giunzione si riscalda). Anche un piccolo eccesso di tensione o un calo di VF dovuto al riscaldamento può causare un aumento incontrollato della corrente, superando il Valore Massimo Assoluto e distruggendo il LED. Un resistore in serie è non negoziabile per un funzionamento stabile.

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 la distribuzione di potenza spettrale è massima.Lunghezza d'Onda Dominante (λd)è la singola lunghezza d'onda della luce monocromatica che corrisponde al colore percepito del LED. Per LED con spettro simmetrico, sono spesso vicine. Ai fini della specifica del colore e del binning, la Lunghezza d'Onda Dominante è la metrica standard utilizzata.

11. Caso Pratico di Progetto e Utilizzo

Scenario: Progettare un pannello indicatore di stato compatto con LED rossi e blu.

1. Selezione:Scegliere il 19-22/R6 per il rosso e il 19-22/BH per il blu per mantenere la stessa impronta e profilo di saldatura.
2. Calcolo del Circuito:Per un'alimentazione a 5V (Vs).
   • Rosso (R6, usare VF max=2.25V, IF target=15mA): R = (5 - 2.25) / 0.015 ≈ 183 Ω. Usare un resistore standard da 180 Ω o 200 Ω.
   • Blu (BH, usare VF max=3.25V, IF target=8mA): R = (5 - 3.25) / 0.008 ≈ 219 Ω. Usare un resistore standard da 220 Ω.
   Verificare che la dissipazione di potenza nei resistori sia entro i loro valori nominali.
3. Layout PCB:Posizionare i LED con la polarità corretta. Assicurare un'adeguata spaziatura per la dissipazione del calore se più LED sono raggruppati. Seguire il pattern di saldatura raccomandato dal disegno del package.
4. Assemblaggio:Mantenere i componenti in sacchetti sigillati fino a quando la linea di produzione è pronta. Seguire precisamente il profilo di rifusione specificato. Dopo l'assemblaggio, evitare di piegare il PCB vicino ai LED.
5. Binning:Per un aspetto uniforme, specificare codici bin stretti (es., E5 per il rosso, A10 per il blu) quando si ordina, specialmente se più unità saranno visualizzate affiancate.

12. Introduzione al Principio Tecnologico

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, elettroni e lacune si ricombinano nella regione attiva, rilasciando energia sotto forma di fotoni. Il colore (lunghezza d'onda) della luce emessa è determinato dall'energia del bandgap del materiale semiconduttore utilizzato.

• R6 (AlGaInP):Il Fosfuro di Alluminio Gallio Indio è un sistema di materiale con bandgap diretto adatto per produrre luce ad alta efficienza nello spettro rosso, arancione e giallo. È noto per la sua alta luminosità e stabilità.
• BH (InGaN):Il Nitruro di Indio Gallio è il sistema di materiale che consente LED blu, verdi e bianchi ad alta luminosità. Variando il contenuto di indio, il bandgap può essere sintonizzato. I LED blu sono un componente fondamentale per creare luce bianca tramite conversione di fosfori.

Il package SMD incapsula il minuscolo chip semiconduttore, fornisce connessioni elettriche tramite terminali metallici e utilizza una lente in resina epossidica trasparente per proteggere il chip e modellare l'emissione luminosa.

13. Tendenze di Sviluppo Tecnologico

La traiettoria generale per i LED SMD come la serie 19-22 si concentra su diverse aree chiave:

• Aumento dell'Efficienza (Lumen per Watt):Miglioramenti continui nell'efficienza quantica interna e nelle tecniche di estrazione della luce portano a un'intensità luminosa più elevata dalle stesse o più piccole dimensioni del chip, riducendo il consumo energetico per una data emissione luminosa.
• Migliore Coerenza e Resa del Colore:Progressi nella crescita epitassiale e nei processi di binning consentono tolleranze più strette sulla lunghezza d'onda dominante e sull'intensità luminosa, cruciali per applicazioni che richiedono un preciso abbinamento dei colori.
• Affidabilità e Durata Migliorate:La ricerca su materiali di package più robusti, interfacce termiche migliori e strutture a semiconduttore più stabili continua a spingere più in alto il tempo medio tra i guasti (MTBF), anche in condizioni operative impegnative.
• Miniaturizzazione:La spinta verso prodotti finali più piccoli spinge i package LED verso impronte sempre più ridotte mantenendo o migliorando le prestazioni ottiche.
• Integrazione:Le tendenze includono l'integrazione di più chip LED (RGB) in un unico package o la combinazione del LED con circuiti integrati di controllo (come driver a corrente costante) per componenti più intelligenti e semplici da usare.

Queste tendenze assicurano che componenti fondamentali come il LED SMD 19-22 continueranno a evolversi, offrendo ai progettisti prestazioni, affidabilità e flessibilità migliori.