Scheda Tecnica LED SMD 19-21 Rosso Profondo - Dimensioni 2.0x1.25x0.8mm - Tensione 1.7-2.3V - Potenza 60mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche di un LED SMD compatto Rosso Profondo nel formato package 19-21. Progettato per i moderni processi di assemblaggio automatizzato, questo componente offre vantaggi significativi nell'utilizzo dello spazio su scheda e nella miniaturizzazione del design. La sua applicazione principale è come indicatore o sorgente di retroilluminazione in vari dispositivi elettronici, sfruttando la sua elevata luminosità e le prestazioni affidabili in un ingombro ridotto.

1.1 Caratteristiche e Vantaggi Principali

I vantaggi chiave di questo LED derivano dalla sua costruzione SMD (Surface Mount Device). Rispetto ai componenti tradizionali a foro passante, consente:

• Riduzione Dimensioni Scheda & Maggiore Densità:Il piccolo package 19-21 permette un posizionamento più ravvicinato dei componenti, portando a design PCB più compatti.
• Compatibilità con l'Automazione:Fornito su nastro da 8mm su bobine da 7 pollici, è pienamente compatibile con le attrezzature pick-and-place ad alta velocità, semplificando la produzione.
• Conformità Ambientale:Il prodotto è privo di piombo, conforme alle normative RoHS e REACH UE, e soddisfa gli standard alogeni-free (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm).
• Saldatura Robusta:È adatto sia per i processi di rifusione a infrarossi che a fase di vapore.

1.2 Applicazioni Target

Questo LED è adatto per una varietà di applicazioni che richiedono un indicatore rosso o una retroilluminazione affidabile, tra cui:

• Retroilluminazione per pannelli strumenti, interruttori e simboli.
• Indicatori di stato e retroilluminazione in apparecchiature di telecomunicazione (es. telefoni, fax).
• Retroilluminazione generale per pannelli LCD.
• Uso come indicatore generico nell'elettronica di consumo e industriale.

2. Analisi dei Parametri Tecnici

Questa sezione fornisce un'interpretazione dettagliata e oggettiva dei principali parametri elettrici, ottici e termici che definiscono l'intervallo di prestazioni del LED.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Il funzionamento in queste condizioni non è garantito.

• Tensione Inversa (V_R):5V. Superare questa tensione in polarizzazione inversa può causare un'immediata rottura della giunzione.
• Corrente Diretta Continua (I_F):25mA. La massima corrente DC per un funzionamento affidabile a lungo termine.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):60mA (a ciclo di lavoro 1/10, 1kHz). Adatta per funzionamento impulsato ma non per DC.
• Dissipazione di Potenza (P_d):60mW. La massima potenza che il package può dissipare a Ta=25°C, limitando la combinazione di tensione diretta e corrente.
• Sensibilità ESD (HBM):2000V. Classifica il dispositivo come moderatamente robusto contro le scariche elettrostatiche, ma sono comunque necessarie le precauzioni standard di manipolazione ESD.
• Intervallo di Temperatura:Funzionamento da -40°C a +85°C; conservazione da -40°C a +90°C.
• Temperatura di Saldatura:Resiste a profili di rifusione con un picco di 260°C per 10 secondi o a saldatura manuale a 350°C per 3 secondi per terminale.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Misurate a Ta=25°C e I_F=20mA, questi sono i parametri di prestazione tipici.

• Intensità Luminosa (I_v):Varia da 36.0 mcd (min) a 90.0 mcd (max), con una tolleranza tipica di ±11%. Questo definisce la luminosità percepita.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):Circa 100 gradi (tipico). Questo ampio angolo fornisce una buona visibilità fuori asse.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λ_p):650 nm (tipico). La lunghezza d'onda alla quale l'emissione spettrale è più forte.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):Tra 636.0 nm e 646.0 nm. Questo definisce il colore percepito (rosso profondo).
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ):Circa 20 nm (tipico). Indica la purezza spettrale della luce emessa.
• Tensione Diretta (V_F):Tra 1.70 V e 2.30 V a 20mA, con una tolleranza tipica di ±0.05V. Questo è critico per il calcolo della resistenza limitatrice di corrente.
• Corrente Inversa (I_R):Massimo 10 μA a V_R=5V. Il dispositivo non è destinato al funzionamento in polarizzazione inversa.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Il prodotto è suddiviso in bin di prestazione per garantire coerenza all'interno di un lotto di produzione. Il numero di parte 19-21/R8C-FN2Q1/3T incorpora questi codici di bin.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

Binnato a I_F=20mA. Il codice "Q1" nel numero di parte corrisponde al livello di luminosità più alto.

• N2:36.0 – 45.0 mcd
• P1:45.0 – 57.0 mcd
• P2:57.0 – 72.0 mcd
• Q1:72.0 – 90.0 mcd

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

Binnato a I_F=20mA. Il codice "FN2" è probabilmente correlato a questa classificazione cromatica.

• FF4:636.0 – 641.0 nm
• FF5:641.0 – 646.0 nm

3.3 Binning della Tensione Diretta

Binnato a I_F=20mA. Il codice "19-21" nel numero di parte indica l'intervallo del bin di tensione.

• 19:1.70 – 1.80 V
• 20:1.80 – 1.90 V
• 21:1.90 – 2.00 V
• 22:2.00 – 2.10 V
• 23:2.10 – 2.20 V
• 24:2.20 – 2.30 V

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene grafici specifici non siano dettagliati nel testo fornito, le curve tipiche per un tale dispositivo includerebbero:

• Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta:Mostra come la luminosità aumenta con la corrente, tipicamente in modo sub-lineare a correnti più elevate a causa del riscaldamento.
• Tensione Diretta vs. Corrente Diretta:Dimostra la caratteristica esponenziale I-V del diodo.
• Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Mostra la diminuzione dell'emissione luminosa all'aumentare della temperatura di giunzione, una considerazione chiave per la gestione termica.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico dell'intensità relativa rispetto alla lunghezza d'onda, centrato attorno a 650nm con una larghezza di banda di ~20nm.

I progettisti dovrebbero consultare queste curve per comprendere le prestazioni in condizioni non standard (correnti diverse, temperature).

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il package SMD 19-21 ha dimensioni nominali di 2.0mm (lunghezza) x 1.25mm (larghezza) x 0.8mm (altezza). Un segno del catodo è chiaramente indicato sul package per il corretto orientamento. Tutte le tolleranze non specificate sono ±0.1mm. Il disegno dimensionale esatto è essenziale per la progettazione del layout dei pad PCB.

5.2 Identificazione della Polarità

La polarità corretta è cruciale. Il package presenta un distinto segno del catodo. Un'inserzione errata impedirà l'illuminazione del LED poiché sarà polarizzato inversamente.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

6.1 Profilo di Rifusione

Il LED è classificato per la saldatura a rifusione senza piombo. Il profilo raccomandato include:

• Preriscaldamento:150–200°C per 60–120 secondi.
• Tempo Sopra Liquido (217°C):60–150 secondi.
• Temperatura di Picco:260°C massimo, mantenuta per non più di 10 secondi.
• Velocità di Riscaldamento/Raffreddamento:Massimo 6°C/sec riscaldamento e 3°C/sec raffreddamento sopra 255°C.

Critico:La rifusione non dovrebbe essere eseguita più di due volte per evitare danni da stress termico.

6.2 Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale:

• Utilizzare un saldatore con temperatura della punta <350°C.
• Limitare il tempo di contatto a 3 secondi per terminale.Utilizzare un saldatore con potenza ≤25W.
• Lasciare un intervallo minimo di 2 secondi tra la saldatura di ciascun terminale.
• Evitare di applicare stress meccanico al componente durante la saldatura.

6.3 Conservazione e Sensibilità all'Umidità

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

• Prima dell'Uso:Non aprire la busta fino a quando non si è pronti per l'assemblaggio.
• Dopo l'Apertura:Utilizzare entro 168 ore (7 giorni) se conservati a ≤30°C e ≤60% UR.
• Limite di Esposizione:Se il tempo di esposizione viene superato o l'essiccante indica saturazione, è necessaria una cottura a 60±5°C per 24 ore prima della rifusione.

7. Imballaggio e Informazioni d'Ordine

7.1 Specifiche d'Imballaggio

I LED sono forniti in formato nastro e bobina adatto per l'assemblaggio automatizzato.

• Larghezza Nastro Portante: 8mm.
• Diametro Bobina:7 pollici.
• Quantità per Bobina:3000 pezzi.
• Busta Anti-Umidità:Include essiccante ed etichetta indicatore di umidità.

7.2 Spiegazione dell'Etichetta

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

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

8. Considerazioni per la Progettazione dell'Applicazione

8.1 La Limitazione di Corrente è Obbligatoria

I LED sono dispositivi pilotati in corrente.Deve essere sempre utilizzata una resistenza limitatrice di corrente esterna in serie.La tensione diretta ha un coefficiente di temperatura negativo; un leggero aumento della tensione può causare un grande, potenzialmente distruttivo, aumento della corrente se non limitata correttamente. Calcolare il valore della resistenza usando R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F.

8.2 Gestione Termica

Sebbene il package sia piccolo, la dissipazione di potenza (fino a 60mW) genera calore. Per un funzionamento continuo ad alte correnti o in temperature ambiente elevate, assicurarsi che venga utilizzata un'adeguata area di rame sul PCB o via termiche per condurre il calore lontano dai pad di saldatura del LED, mantenendo una temperatura di giunzione più bassa per una durata ottimale e la stabilità dell'emissione luminosa.

8.3 Restrizioni d'Applicazione

Questo prodotto è progettato per applicazioni commerciali e industriali generali. Potrebbe non essere adatto per applicazioni ad alta affidabilità senza una preventiva qualifica. Tali applicazioni includono, ma non sono limitate a, sistemi di sicurezza automobilistici, militari/aerospaziali e apparecchiature mediche critiche per la vita. Il dispositivo non deve essere utilizzato al di fuori delle specifiche delineate in questa scheda tecnica.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

La principale differenziazione di questo LED Rosso Profondo 19-21 risiede nella sua specifica combinazione di attributi:

• vs. LED SMD più grandi (es. 3528):Offre un ingombro significativamente più piccolo per design con spazio limitato, sebbene spesso con un'emissione luminosa totale inferiore.
• vs. LED Rossi Standard (es. 630nm):L'emissione rosso profondo a 650nm fornisce un punto colore distinto, che può essere richiesto per ragioni estetiche o funzionali specifiche (es. alcune applicazioni di sensori, requisiti di colore specifici per retroilluminazione).
• vs. LED non binnati:Il sistema di binning completo (intensità, lunghezza d'onda, tensione) garantisce una coerenza di colore e luminosità molto più stretta all'interno di una produzione, fondamentale per applicazioni che utilizzano più LED dove l'uniformità è importante.

10. Domande Frequenti (FAQ)

10.1 Perché il mio LED necessita di una resistenza in serie?

La caratteristica I-V di un LED è molto ripida. Senza una resistenza per limitare la corrente, qualsiasi piccola variazione nella tensione di alimentazione o nella caduta di tensione diretta (che cambia con la temperatura) causerà un grande cambiamento nella corrente, probabilmente superando il Valore Massimo Assoluto e distruggendo il LED. La resistenza fornisce una corrente stabile e prevedibile.

10.2 Posso pilotare questo LED con una tensione superiore alla sua V_F?

Sì, masolo se si utilizza una resistenza in serie(o un driver a corrente costante) per dissipare la tensione in eccesso e impostare la corrente corretta. Applicare una sorgente di tensione direttamente uguale a V_Fè impraticabile a causa delle variazioni da unità a unità e con la temperatura.

10.3 Cosa succede se lo saldo al contrario?

Il LED non si accenderà, poiché sarà polarizzato inversamente. Fintanto che la tensione inversa non supera il valore massimo di 5V, non dovrebbe verificarsi alcun danno immediato da una breve inserzione errata. Tuttavia, non funzionerà.

10.4 Perché c'è un limite di 7 giorni dopo l'apertura della busta anti-umidità?

Il package in plastica dei componenti SMD può assorbire umidità dall'aria. Durante il processo di saldatura a rifusione ad alta temperatura, questa umidità intrappolata può espandersi rapidamente, causando delaminazione interna o "popcorning" che incrina il die o il package del LED. La vita utile di 7 giorni presuppone condizioni di conservazione adeguate; superarla richiede una cottura per rimuovere l'umidità.

11. Esempio Pratico di Progettazione e Utilizzo

Scenario:Progettazione di un pannello indicatore di stato con 10 LED rosso profondo uniformi alimentati da una linea logica digitale a 5V.

1. Selezione della Corrente:Scegliere una corrente di pilotaggio. Per una buona luminosità e longevità, è specificato 20mA. Usare 15mA aumenterebbe la durata e ridurrebbe il calore.
2. Calcolo della Resistenza:Assumere il caso peggiore V_F= 2.3V (Max dalla scheda tecnica). Per I_F=20mA a 5V: R = (5V - 2.3V) / 0.02A = 135 Ω. Il valore standard più vicino è 130 Ω o 150 Ω. Usando 150 Ω si ottiene I_F≈ (5-2.3)/150 = 18mA, che è sicuro e conforme alle specifiche.
3. Potenza nella Resistenza:P = I²R = (0.018)²* 150 = 0.0486W. Una resistenza standard da 1/8W (0.125W) è sufficiente.
4. Layout PCB:Posizionare la resistenza da 150Ω in serie con l'anodo di ciascun LED. Seguire le dimensioni del package per il layout dei pad. Assicurarsi che il segno del catodo sulla serigrafia PCB corrisponda alla marcatura del LED. Per le prestazioni termiche, collegare i pad del LED a una piccola zona di rame.
5. Assemblaggio:Mantenere le bobine sigillate fino a quando la linea di produzione non è pronta. Seguire precisamente il profilo di rifusione. Dopo l'assemblaggio, evitare di piegare il PCB vicino ai LED.

12. Principio di Funzionamento

Questo LED è basato su un chip semiconduttore AlGaInP (Fosfuro di Alluminio Gallio Indio). Quando viene applicata una tensione diretta che supera il potenziale di giunzione del diodo (V_F), elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva dove si ricombinano. In questo specifico sistema di materiali, l'energia rilasciata durante la ricombinazione corrisponde a un fotone nella parte rosso profondo dello spettro visibile (circa 650nm). Il package in resina epossidica è trasparente per massimizzare l'estrazione della luce e serve anche a proteggere il die semiconduttore dall'ambiente.

13. Tendenze Tecnologiche

Il package 19-21 rappresenta una tendenza in corso nell'optoelettronica verso la miniaturizzazione e l'integrazione. Sebbene non sia il package più piccolo disponibile oggi, offre un equilibrio tra dimensioni, producibilità e prestazioni. Le tendenze del settore per i LED di tipo indicatore continuano a concentrarsi su:

• Aumento dell'Efficienza:Raggiungere un'intensità luminosa (mcd) più elevata a correnti di pilotaggio inferiori per ridurre il consumo energetico del sistema.
• Affidabilità Migliorata:Miglioramento dei materiali e del packaging per resistere a temperature di rifusione più elevate e condizioni ambientali più severe.
• Binning più Stretto:Fornire una classificazione più precisa su colore e intensità per soddisfare le esigenze di applicazioni che richiedono un'elevata uniformità, come display a colori completi o array di retroilluminazione.
• Conformità Ampliata:L'adesione alle normative ambientali e di sicurezza globali in evoluzione (RoHS, REACH, alogeni-free) è ora un requisito standard.