Scheda Tecnica LED SMD 19-213/GHC-YR1S2/3T - Verde Brillante - 3.5V - 25mA - Angolo Visivo 120° - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il 19-213/GHC-YR1S2/3T è un LED a montaggio superficiale (SMD) progettato per applicazioni elettroniche moderne e compatte. Rappresenta un significativo passo avanti rispetto ai componenti tradizionali a telaio con reofori, consentendo riduzioni sostanziali delle dimensioni del circuito stampato, un aumento della densità di componenti e una minimizzazione dei requisiti di stoccaggio. Ciò contribuisce infine allo sviluppo di apparecchiature finali più piccole ed efficienti.

La sua costruzione leggera lo rende particolarmente adatto per applicazioni miniaturizzate e con vincoli di spazio, dove peso e dimensioni sono fattori critici. Il dispositivo è di tipo monocromatico, emette una luce verde brillante ed è realizzato con materiali privi di piombo, garantendo la conformità alle normative ambientali e di sicurezza contemporanee.

1.1 Vantaggi Principali e Conformità

I vantaggi primari di questo LED derivano dal suo incapsulamento SMD e dalla composizione dei materiali.

• Miniaturizzazione:L'ingombro significativamente ridotto rispetto ai LED a foro passante consente una maggiore densità di componenti sui circuiti stampati (PCB).
• Compatibilità con l'Automazione:Confezionato in nastro da 8mm su bobine da 7 pollici di diametro, è pienamente compatibile con le attrezzature automatiche ad alta velocità pick-and-place, semplificando il processo produttivo.
• Saldatura Robusta:Compatibile sia con i processi di saldatura a rifusione a infrarossi che a fase di vapore, offrendo flessibilità nelle linee di assemblaggio.
• Conformità Ambientale:Il prodotto è privo di piombo e progettato per rimanere entro le specifiche conformi al RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose). È inoltre conforme alle normative UE REACH ed è privo di alogeni, con contenuto di Bromo (Br) e Cloro (Cl) ciascuno inferiore a 900 ppm e la loro somma inferiore a 1500 ppm.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

Questa sezione fornisce un'analisi dettagliata e oggettiva delle specifiche elettriche, ottiche e termiche del LED, come definite nelle tabelle dei Valori Massimi Assoluti e delle Caratteristiche Elettro-Ottiche.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Per una prestazione affidabile, non è consigliabile operare a o vicino a questi limiti.

• Tensione Inversa (V_R):5V. Superare questa tensione in polarizzazione inversa può causare la rottura della giunzione.
• Corrente Diretta (I_F):25mA (continua). Questa è la massima corrente DC consigliata per il funzionamento normale.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):50mA (a ciclo di lavoro 1/10, 1kHz). Questo valore consente un funzionamento a impulsi brevi, ma è necessario rispettare rigorosamente il ciclo di lavoro per evitare surriscaldamento.
• Dissipazione di Potenza (P_d):95mW. Questa è la massima potenza che il package può dissipare a una temperatura ambiente (T_a) di 25°C. È necessario un derating a temperature più elevate.
• Scarica Elettrostatica (ESD):150V (Modello Corpo Umano). Procedure di manipolazione ESD corrette sono essenziali durante l'assemblaggio e la movimentazione.
• Temperatura di Funzionamento (T_opr):-40°C a +85°C. Il dispositivo è classificato per applicazioni nell'intervallo di temperatura industriale.
• 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

Misurate a T_a=25°C e I_F=20mA, questi parametri definiscono le prestazioni del dispositivo in condizioni di test standard.

• Intensità Luminosa (I_v):Varia da un minimo di 112.0 mcd a un massimo di 285.0 mcd. Il valore effettivo è suddiviso in bin (vedi Sezione 3). La tolleranza è ±11%.
• Angolo Visivo (2θ_1/2):120 gradi (tipico). Questo ampio angolo visivo rende il LED adatto per applicazioni che richiedono un'illuminazione ampia o visibilità da più angolazioni.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λ_p):518 nm (tipico). Questa è la lunghezza d'onda alla quale l'emissione spettrale è più forte.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):Varia da 520.0 nm a 535.0 nm. Questo è il colore percepito della luce ed è anch'esso suddiviso in bin. La tolleranza è ±1 nm.
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ):35 nm (tipico). Questo indica l'ampiezza dello spettro emesso attorno alla lunghezza d'onda di picco.
• Tensione Diretta (V_F):3.5V (tipico), con un massimo di 4.0V a I_F=20mA. La tolleranza è ±0.1V. Questo parametro è cruciale per progettare il circuito di limitazione della corrente.
• Corrente Inversa (I_R):Massimo 50 μA a V_R=5V. È fondamentale notare che il dispositivo non è progettato per funzionare in polarizzazione inversa; questa condizione di test è solo per caratterizzazione.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza di colore e luminosità nella produzione, i LED vengono suddivisi in bin in base a parametri chiave.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

I LED sono categorizzati in quattro bin (R1, R2, S1, S2) in base alla loro intensità luminosa misurata a I_F=20mA.

• Bin R1:112.0 – 140.0 mcd
• Bin R2:140.0 – 180.0 mcd
• Bin S1:180.0 – 225.0 mcd
• Bin S2:225.0 – 285.0 mcd

Selezionare il bin appropriato è essenziale per applicazioni che richiedono una luminosità uniforme tra più LED.

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

I LED sono anche suddivisi in bin per la loro lunghezza d'onda dominante per controllare la variazione di colore. Sono definiti tre bin (X, Y, Z).

• Bin X:520.0 – 525.0 nm
• Bin Y:525.0 – 530.0 nm
• Bin Z:530.0 – 535.0 nm

Per applicazioni in cui l'abbinamento preciso del colore è critico (es. indicatori di stato, array di retroilluminazione), è necessario specificare un bin di lunghezza d'onda ristretto.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fornisce curve caratteristiche tipiche che illustrano come le prestazioni del LED variano con le condizioni operative. Queste sono essenziali per una progettazione robusta del circuito.

4.1 Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

Questa curva mostra la riduzione dell'output luminoso all'aumentare della temperatura ambiente. Come tutti i LED, l'efficienza luminosa diminuisce con l'aumentare della temperatura di giunzione. I progettisti devono tenere conto di questo derating termico, specialmente in ambienti ad alta temperatura o applicazioni ad alta corrente, per garantire che la luminosità desiderata sia mantenuta.

4.2 Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V)

La curva I-V dimostra la relazione esponenziale tra corrente e tensione nello stato di polarizzazione diretta del LED. La tipica tensione diretta (V_F) di 3.5V a 20mA è un punto di progettazione chiave. Un piccolo aumento della tensione può portare a un grande, potenzialmente dannoso, aumento della corrente, sottolineando l'assoluta necessità di utilizzare una resistenza di limitazione della corrente o un driver a corrente costante.

4.3 Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta

Questa curva mostra che l'output luminoso aumenta con la corrente ma non necessariamente in modo lineare su tutto l'intervallo. Tende anche a saturarsi a correnti più elevate a causa di effetti termici e di efficienza. Operare vicino alla corrente massima nominale (25mA) può fornire una luminosità maggiore ma genererà anche più calore e ridurrà l'affidabilità a lungo termine.

4.4 Diagramma di Radiazione

Il diagramma di radiazione conferma visivamente l'angolo visivo di 120 gradi. L'intensità è tipicamente massima a 0 gradi (perpendicolare alla superficie del LED) e diminuisce verso i bordi del cono visivo. Questo pattern è importante per progettare guide della luce, lenti o determinare il posizionamento ottimale per gli indicatori.

5. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

5.1 Dimensioni del Package

Il LED presenta un package SMD standard. Il disegno dimensionale fornisce misure critiche per la progettazione del land pattern del PCB, inclusa la dimensione dei pad, la spaziatura e l'altezza del componente. Tutte le tolleranze non specificate sono ±0.1mm. L'aderenza accurata a queste dimensioni nel layout del PCB è vitale per una saldatura affidabile e stabilità meccanica.

5.2 Identificazione della Polarità

Il catodo è tipicamente contrassegnato sul dispositivo, spesso da una tacca, un punto verde o una dimensione del pad diversa. La polarità corretta deve essere osservata durante il posizionamento per garantire il corretto funzionamento del circuito.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

La manipolazione e la saldatura corrette sono critiche per la resa e l'affidabilità a lungo termine.

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 Liquido (217°C):60–150 secondi.
• Temperatura di Picco:260°C massimo, mantenuta per non più di 10 secondi.
• Velocità di Riscaldamento:Massimo 6°C/sec.
• Tempo Sopra 255°C:Massimo 30 secondi.
• Velocità di Raffreddamento:Massimo 3°C/sec.

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:

• Utilizzare un saldatore con temperatura della punta inferiore a 350°C.
• Limitare il tempo di contatto a 3 secondi per terminale.
• Utilizzare un saldatore con potenza nominale inferiore a 25W.
• Lasciare un intervallo minimo di 2 secondi tra la saldatura di ciascun terminale.

La saldatura manuale comporta un rischio maggiore di danni termici.

6.3 Stoccaggio e Sensibilità all'Umidità

I LED 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 dovrebbero essere conservati a ≤30°C e ≤60% UR.
• La "vita a terra" dopo l'apertura del sacchetto è di 168 ore (7 giorni).
• Se superata, o se l'essiccante indica saturazione, è necessario un trattamento di essiccamento a 60±5°C per 24 ore prima della rifusione per prevenire il "popcorning" (crepe del package dovute all'umidità vaporizzata).

7. Confezionamento e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

Il dispositivo è fornito in nastro portacomponenti goffrato:

• Larghezza del Nastro Portante: 8mm.
• Diametro della Bobina:7 pollici.
• Quantità per Bobina:3000 pezzi.

Sono fornite le dimensioni dettagliate della bobina e del nastro portante per compatibilità con gli alimentatori automatici.

7.2 Spiegazione dell'Etichetta

L'etichetta della bobina contiene diversi identificatori chiave:

• P/N:Numero di Prodotto (es. 19-213/GHC-YR1S2/3T).
• QTY:Quantità di Confezionamento.
• CAT:Classe di Intensità Luminosa (Codice bin: R1, R2, S1, S2).
• HUE:Coordinate Cromatiche & Classe di Lunghezza d'Onda Dominante (Codice bin: X, Y, Z).
• REF:Classe di Tensione Diretta.
• LOT No:Numero di lotto di produzione tracciabile.

8. Suggerimenti per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

Basandosi sul suo colore verde brillante, ampio angolo visivo e fattore di forma SMD, questo LED è ben adatto per:

• Retroilluminazione:Illuminazione del cruscotto, retroilluminazione di interruttori e retroilluminazione piatta per LCD e simboli.
• Indicatori di Stato:In apparecchiature di telecomunicazione (telefoni, fax), elettronica di consumo e pannelli di controllo industriali.
• Indicazione Generica:Qualsiasi applicazione che richieda un segnale visivo verde, compatto e luminoso.

8.2 Considerazioni Critiche di Progettazione

• La Limitazione di Corrente è Obbligatoria:Utilizzare sempre una resistenza in serie o un driver a corrente costante. La tensione diretta ha un coefficiente di temperatura negativo e una tolleranza di produzione, rendendo pericoloso il collegamento diretto a una sorgente di tensione.
• Gestione Termica:Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa, garantire un'adeguata area di rame sul PCB o via termiche sotto il pad termico (se presente) aiuta a mantenere una temperatura di giunzione più bassa, preservando luminosità e durata.
• Protezione ESD:Implementare la protezione ESD sulle linee di segnale se il LED è in una posizione accessibile all'utente e seguire procedure di manipolazione sicure ESD durante l'assemblaggio.
• Progettazione Ottica:L'angolo visivo di 120° fornisce un'ampia copertura. Per luce focalizzata, potrebbe essere necessaria una lente esterna o una guida della luce.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto ai vecchi LED a foro passante, questo dispositivo SMD offre chiari vantaggi:

• Dimensioni & Densità:Notevolmente più piccolo, consente l'elettronica moderna miniaturizzata.
• Efficienza Produttiva:Il confezionamento in nastro e bobina consente un assemblaggio completamente automatizzato e ad alta velocità.
• Prestazioni:Tipicamente offre una migliore coerenza di luminosità e angoli visivi più ampi rispetto a molte controparti con reofori radiali.
• Affidabilità:La costruzione SMD spesso offre una migliore resistenza a vibrazioni e urti meccanici.

La sua specifica combinazione di colore verde brillante (utilizzando materiale InGaN), angolo visivo di 120° e footprint SMD standard lo differenzia all'interno della vasta categoria dei LED SMD verdi.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

10.1 Perché una resistenza di limitazione della corrente è assolutamente necessaria?

La caratteristica I-V del LED è esponenziale. Un piccolo aumento della tensione di alimentazione o una diminuzione della tensione diretta del LED (dovuta all'aumento di temperatura) può causare un grande e incontrollato picco di corrente, superando rapidamente il Valore Massimo Assoluto e distruggendo il dispositivo. Una resistenza imposta una corrente operativa definita e sicura.

10.2 Posso alimentare questo LED con un'alimentazione da 5V?

Sì, ma è necessario utilizzare una resistenza in serie. Con una tipica V_Fdi 3.5V a 20mA, la caduta di tensione sulla resistenza sarebbe di 1.5V (5V - 3.5V). Usando la Legge di Ohm (R = V/I), il valore della resistenza richiesto sarebbe 1.5V / 0.020A = 75 Ohm. Una resistenza standard da 75Ω o 82Ω sarebbe appropriata, ma deve essere verificata anche la potenza nominale della resistenza (P = I²R).

10.3 Cosa significano i codici bin (R1, S2, X, Y) per il mio progetto?

Se il tuo progetto utilizza più LED e richiede un aspetto uniforme, devi specificare gli stessi codici bin di intensità e lunghezza d'onda per tutte le unità. Mescolare i bin può risultare in luminosità o tonalità di colore visibilmente diverse tra LED adiacenti. Per applicazioni a LED singolo o dove la variazione è accettabile, può essere utilizzata una selezione di bin più ampia.

10.4 In che modo la temperatura influisce sulle prestazioni?

All'aumentare della temperatura ambiente:

• L'Intensità Luminosa Diminuisce:L'output luminoso cala (vedi curva di derating).
• La Tensione Diretta Diminuisce:La V_Fha un coefficiente di temperatura negativo (~ -2mV/°C per InGaN). Ciò può causare un aumento della corrente in un semplice circuito limitato da resistenza se non considerato.
• La Lunghezza d'Onda si Sposta Leggermente:La lunghezza d'onda dominante può spostarsi, solitamente verso lunghezze d'onda più lunghe (spostamento verso il rosso).

I progetti per ambienti ad alta temperatura dovrebbero utilizzare driver a corrente costante e considerare il derating termico nei calcoli della luminosità.

11. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Scenario: Progettazione di un pannello indicatore multi-LED.

1. Requisiti:10 LED verdi uniformemente luminosi che indicano diversi stati del sistema su un pannello frontale.
2. Selezione:Specificare il LED 19-213. Per garantire uniformità, ordinare tutte le unità dallo stesso bin di intensità luminosa (es. S1) e dallo stesso bin di lunghezza d'onda dominante (es. Y).
3. Progettazione del Circuito:Utilizzare un'alimentazione da 5V. Calcolare la resistenza in serie: R = (5V - 3.5V) / 0.020A = 75Ω. Potenza della resistenza: P = (0.020A)² * 75Ω = 0.03W, quindi una resistenza standard da 1/10W (0.1W) è sufficiente. Posizionare una resistenza per LED per il controllo individuale.
4. Layout del PCB:Seguire il land pattern consigliato dalle dimensioni del package. Garantire un'adeguata spaziatura tra i LED per l'estetica desiderata.
5. Assemblaggio:Utilizzare il profilo di rifusione specificato. Mantenere i dispositivi sensibili all'umidità in sacchetti sigillati fino al momento dell'uso sulla linea di assemblaggio.
6. Risultato:Un pannello indicatore affidabile e dall'aspetto uniforme, con luminosità e colore controllati.

12. Introduzione al Principio

Questo LED si basa su una struttura di diodo a semiconduttore. La regione attiva è composta da Nitruro di Gallio e Indio (InGaN), un materiale semiconduttore a bandgap diretto. Quando viene applicata una tensione diretta, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva dove si ricombinano. In un materiale a bandgap diretto come l'InGaN, questo evento di ricombinazione rilascia energia principalmente sotto forma di fotoni (luce), un processo chiamato elettroluminescenza. La specifica composizione della lega InGaN determina l'energia del bandgap, che a sua volta determina la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa—in questo caso, verde brillante (~518-535 nm). L'incapsulante in resina epossidica protegge il chip semiconduttore, funge da lente per modellare l'output luminoso (contribuendo all'angolo visivo di 120°) e può contenere fosfori o coloranti, sebbene per questo tipo monocromatico sia trasparente.

13. Tendenze di Sviluppo

L'evoluzione dei LED SMD come il 19-213 segue diverse chiare tendenze del settore:

• Aumento dell'Efficienza:I continui miglioramenti nella scienza dei materiali e nel design dei chip mirano a produrre più lumen per watt (maggiore efficacia), riducendo il consumo energetico per un dato output luminoso.
• Miniaturizzazione:La spinta verso package più piccoli (es. dimensioni metriche 0402, 0201) continua a consentire dispositivi elettronici sempre più compatti.
• Migliore Coerenza del Colore:I progressi nella crescita epitassiale e nei processi di binning portano a tolleranze più strette in lunghezza d'onda e intensità, riducendo la necessità di una selezione di bin rigorosa in alcune applicazioni.
• Maggiore Affidabilità & Gestione della Potenza:I miglioramenti nei materiali del package, nei percorsi termici e nel design dei giunti di saldatura consentono correnti di pilotaggio massime e dissipazione di potenza più elevate in package di dimensioni simili.
• Ampliamento della Conformità Ambientale:La tendenza verso materiali privi di alogeni, a basso contenuto di VOC (Composti Organici Volatili) e completamente riciclabili si allinea con le iniziative globali di sostenibilità.

Queste tendenze si concentrano sul fornire più prestazioni, affidabilità e rispetto per l'ambiente da componenti sempre più piccoli ed economici.