Scheda Tecnica LED SMD 19-213/GHC-XS1T1N/3T - Verde Brillante - Angolo di Visione 120° - Resina Trasparente - 2.7-3.7V - 25mA - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il 19-213/GHC-XS1T1N/3T è un LED a montaggio superficiale (SMD) progettato per applicazioni elettroniche moderne e compatte. Rappresenta un significativo passo avanti rispetto ai LED tradizionali a telaio, offrendo notevoli vantaggi in termini di utilizzo dello spazio su scheda, efficienza di assemblaggio e miniaturizzazione del prodotto finale.

1.1 Vantaggi Principali e Posizionamento

Il vantaggio principale di questo LED risiede nelle sue dimensioni ridotte, che consentono direttamente progetti di circuiti stampati (PCB) più piccoli, una maggiore densità di componenti e minori requisiti di spazio di stoccaggio. La costruzione leggera lo rende inoltre una scelta ideale per applicazioni in cui il peso è un fattore critico. È posizionato come una soluzione affidabile e generica per indicatori e retroilluminazione, adatta alla produzione automatizzata di grandi volumi.

1.2 Mercato di Riferimento e Applicazioni

Il dispositivo è rivolto a un'ampia gamma di settori industriali che richiedono illuminazione compatta ed efficiente. Le principali aree di applicazione includono:

• Interni Automobilistici:Retroilluminazione per strumenti del cruscotto, interruttori e pannelli di controllo.
• Telecomunicazioni:Indicatori di stato e retroilluminazione tastiera in telefoni, fax e altri dispositivi di comunicazione.
• Elettronica di Consumo:Retroilluminazione piatta per display a cristalli liquidi (LCD), illuminazione di interruttori e indicatori simbolici.
• Uso Generico:Qualsiasi applicazione che richieda una piccola luce indicatrice verde brillante.

2. Specifiche Tecniche e Interpretazione Oggettiva

Questa sezione fornisce un'analisi dettagliata e oggettiva delle caratteristiche elettriche, ottiche e termiche del LED, come definite nella scheda tecnica.

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 (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 continua per un funzionamento affidabile a lungo termine.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):100mA (a ciclo di lavoro 1/10, 1kHz). Adatta per funzionamento impulsato, non per corrente continua.
• Dissipazione di Potenza (P_d):95mW. La massima potenza che il package può dissipare senza superare i suoi limiti termici.
• Scarica Elettrostatica (ESD):150V (Modello Corpo Umano). Indica una sensibilità moderata; sono necessarie le precauzioni standard di manipolazione ESD.
• Temperatura di Funzionamento & Conservazione:-40°C a +85°C (funzionamento), -40°C a +90°C (conservazione). Adatto per applicazioni industriali e con intervallo di temperatura esteso.
• Temperatura di Saldatura:Rifusione: 260°C per massimo 10 secondi. Saldatura manuale: 350°C per massimo 3 secondi per terminale.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche (T_a=25°C)

Questi sono i parametri di prestazione tipici in condizioni di test standard.

• Intensità Luminosa (I_v):180-360 mcd (a I_F=20mA). Definisce la luminosità percepita. L'ampio intervallo indica l'uso di un sistema di binning (vedi Sezione 3).
• Angolo di Visione (2θ_1/2):120 gradi (tipico). Questo ampio angolo fornisce un pattern di illuminazione ampio e uniforme, adatto per retroilluminazione e indicatori visibili da varie angolazioni.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λ_p):518 nm (tipico). Il picco spettrale della luce emessa, nella regione del verde brillante.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):515-530 nm. Definisce la tonalità di colore percepita. Anche questo intervallo è soggetto a binning.
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ):35 nm (tipico). La larghezza dello spettro emesso a metà dell'intensità di picco.
• Tensione Diretta (V_F):2.70-3.70 V (a I_F=20mA). Importante per il progetto del circuito di pilotaggio e il calcolo del consumo energetico. Questo parametro è binnato.
• Corrente Inversa (I_R):< 50 µA (a V_R=5V). Una specifica di corrente di dispersione bassa.

Nota Critica:La scheda tecnica dichiara esplicitamente che il dispositivonon è progettato per funzionamento inverso. Il valore di tensione inversa è solo per il test della corrente di dispersione.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nella produzione di massa, i LED vengono selezionati (binnati) in base a parametri chiave. Il 19-213 utilizza un sistema di binning tridimensionale.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

Bin: S1 (180-225 mcd), S2 (225-285 mcd), T1 (285-360 mcd). I progettisti devono selezionare il bin appropriato per soddisfare la luminosità richiesta nella loro applicazione, considerando una tolleranza di ±11% all'interno di ogni bin.

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

Bin: W (515-520 nm), X (520-525 nm), Y (525-530 nm). Ciò garantisce la coerenza del colore tra più LED in un array. La tolleranza all'interno di un bin è di ±1 nm.

3.3 Binning della Tensione Diretta

Bin: 10 (2.70-2.90V), 11 (2.90-3.10V), 12 (3.10-3.30V), 13 (3.30-3.50V), 14 (3.50-3.70V). Selezionare LED dallo stesso bin V_Faiuta a ottenere una condivisione uniforme della corrente quando collegati in parallelo e requisiti prevedibili per l'alimentazione. La tolleranza all'interno di un bin è di ±0.1V.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fornisce diverse curve caratteristiche essenziali per comprendere il comportamento del dispositivo in condizioni variabili.

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

Questa curva mostra la relazione esponenziale tra corrente e tensione. Per un LED tipico, un piccolo aumento della tensione oltre il punto di accensione provoca un grande aumento della corrente. Ciò sottolinea la necessità di utilizzare una resistenza limitatrice di corrente o un driver a corrente costante per prevenire la fuga termica.

4.2 Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

L'emissione luminosa diminuisce all'aumentare della temperatura ambiente. Questa curva è cruciale per applicazioni che operano in ambienti ad alta temperatura (ad esempio, all'interno dei cruscotti automobilistici). I progettisti devono deratare la luminosità attesa in base alla temperatura di funzionamento.

4.3 Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta

L'emissione luminosa è generalmente proporzionale alla corrente diretta, ma la relazione non è perfettamente lineare, specialmente a correnti più elevate. L'efficienza può diminuire a correnti molto elevate a causa dell'aumento degli effetti termici.

4.4 Curva di Derating della Corrente Diretta

Questo grafico definisce la massima corrente diretta continua ammissibile in funzione della temperatura ambiente. All'aumentare della temperatura, la corrente massima sicura diminuisce per prevenire il superamento del limite di temperatura di giunzione e garantire l'affidabilità a lungo termine.

4.5 Distribuzione Spettrale

La curva mostra un singolo picco centrato attorno a 518 nm, confermando l'emissione monocromatica verde. La larghezza di banda di 35 nm indica un colore verde relativamente puro.

4.6 Diagramma di Radiazione

Illustra la distribuzione spaziale dell'intensità luminosa, confermando l'angolo di visione di 120 gradi con un tipico pattern di emissione lambertiano o quasi-lambertiano.

5. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

5.1 Dimensioni del Package

La scheda tecnica include un disegno dimensionale dettagliato. Le caratteristiche principali includono la lunghezza, larghezza e altezza complessive, il layout delle piazzole di saldatura e l'indicatore di polarità (tipicamente una tacca o un catodo marcato). Tutte le dimensioni hanno una tolleranza standard di ±0.1mm salvo diversa indicazione. L'aderenza precisa al layout delle piazzole raccomandato è essenziale per una saldatura affidabile e un corretto allineamento durante la rifusione.

5.2 Identificazione della Polarità

Il collegamento con la polarità corretta è obbligatorio. Il package include un marcatore visivo (ad esempio, un punto verde, un angolo tagliato o un segno del catodo) per identificare il terminale catodico. Collegare il LED in polarizzazione inversa può danneggiarlo.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

Una manipolazione e saldatura corretta sono critiche per la resa e l'affidabilità.

6.1 Profilo di Rifusione (Reflow)

È specificato un profilo di rifusione senza piombo (Pb-free):

• Preriscaldamento:150-200°C per 60-120 secondi.
• Tempo Sopra Liquido (TAL):>217°C per 60-150 secondi.
• Temperatura di Picco:260°C massimo, mantenuta per massimo 10 secondi.
• Velocità di Rampa:Riscaldamento: 3°C/sec max. Raffreddamento: 6°C/sec max.

Importante:La saldatura a rifusione non dovrebbe essere eseguita più di due volte.

6.2 Istruzioni per la Saldatura Manuale

Se la saldatura manuale è inevitabile:

• Utilizzare un saldatore con temperatura della punta < 350°C.
• Limitare il tempo di saldatura a 3 secondi per terminale.Utilizzare un saldatore con potenza nominale < 25W.Lasciare un intervallo minimo di 2 secondi tra la saldatura di ciascun terminale.La scheda tecnica avverte che i danni spesso si verificano durante la saldatura manuale.

6.3 Conservazione e Sensibilità all'Umidità

Questo componente è sensibile all'umidità.

• Prima dell'Uso:Non aprire la busta barriera anti-umidità fino al momento dell'uso.
• Dopo l'Apertura:Utilizzare entro 168 ore (7 giorni). Conservare i pezzi non utilizzati a ≤30°C e ≤60% UR.
• Riasciugatura (Rebaking):Se il tempo di esposizione viene superato o l'essiccante indica umidità, asciugare a 60±5°C per 24 ore.

6.4 Precauzioni Critiche

• Protezione da Sovracorrente:Una resistenza limitatrice di corrente esterna èobbligatoria. Una piccola variazione di tensione può causare un grande cambiamento di corrente, portando a un guasto immediato.
• Stress Meccanico:Evitare di applicare stress al corpo del LED durante la saldatura o nell'applicazione finale. Non deformare il PCB dopo l'assemblaggio.
• Riparazione:Non raccomandata. Se assolutamente necessario, utilizzare un saldatore a doppia testa per riscaldare contemporaneamente entrambi i terminali ed evitare stress termico. Verificare la funzionalità del dispositivo dopo la riparazione.

7. Confezionamento e Informazioni per l'Ordine

7.1 Confezionamento Standard

Il dispositivo è fornito su nastro da 8mm su bobine da 7 pollici di diametro, compatibile con le attrezzature standard di pick-and-place automatizzate. Ogni bobina contiene 3000 pezzi.

7.2 Confezionamento Resistente all'Umidità

Per una maggiore durata di conservazione, le bobine sono confezionate in buste di alluminio anti-umidità con essiccante e cartine indicatrici di umidità.

7.3 Spiegazione dell'Etichetta

Le etichette delle bobine contengono informazioni chiave:

• CPN: Numero di parte del cliente.
• P/N: Numero di parte del produttore (es. 19-213/GHC-XS1T1N/3T).
• QTY: Quantità sulla bobina.
• CAT: Codice bin dell'intensità luminosa (es. S1, T1).
• HUE: Codice bin della cromaticità/lunghezza d'onda dominante (es. W, X, Y).
• REF: Codice bin della tensione diretta (es. 10, 11, 12).
• LOT No.: Numero di lotto per la tracciabilità.

8. Suggerimenti Applicativi e Considerazioni di Progetto

8.1 Progetto del Circuito di Pilotaggio

Pilotare sempre questo LED con una corrente costante o utilizzare una resistenza in serie calcolata in base alla peggiore tensione diretta (max V_Fbin) e alla tensione di alimentazione per garantire che la corrente non superi mai i 25mA in DC. Ad esempio, con un'alimentazione a 5V e una V_Fdi 3.7V, è necessaria una resistenza in serie di almeno (5V - 3.7V) / 0.025A = 52 Ohm. Utilizzare un valore più alto per un margine di sicurezza.

8.2 Gestione Termica

Sebbene il package sia piccolo, un'effettiva gestione termica sul PCB è importante per la longevità e il mantenimento della luminosità. Utilizzare un'adeguata area di rame collegata alle piazzole termiche (se presenti) o alle tracce anodo/catodo per dissipare il calore, specialmente quando si opera vicino alla corrente massima o in alte temperature ambientali.

8.3 Progetto Ottico

L'angolo di visione di 120 gradi e la resina trasparente rendono questo LED adatto per indicatori ad ampio angolo. Per luce focalizzata o pattern di fascio specifici, saranno necessarie ottiche secondarie (lenti, guide luminose). La resina trasparente fornisce la massima emissione luminosa ma può causare un "punto caldo" visibile; alternative con resina diffusa (non questo componente) sono migliori per un'illuminazione uniforme.

9. Conformità e Specifiche Ambientali

Questo prodotto aderisce a diversi standard internazionali chiave, semplificando il suo utilizzo nei mercati globali:

• Conforme RoHS:Privo di sostanze pericolose limitate come piombo, mercurio e cadmio.
• Conforme REACH UE:Conforme al regolamento sulla registrazione, valutazione, autorizzazione e restrizione delle sostanze chimiche.
• Senza Alogeni:Rispetta limiti severi: Bromo (Br) < 900 ppm, Cloro (Cl) < 900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm. Ciò è importante per ridurre le emissioni tossiche in caso di incendio.
• Senza Piombo (Pb-Free):La finitura di saldatura e i materiali sono privi di piombo.

10. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto alle vecchie tecnologie LED a foro passante, questo LED SMD offre:

• Riduzione Dimensionale:Notevolmente più piccolo, consentendo la miniaturizzazione.
• Efficienza Produttiva:Compatibile con linee di assemblaggio SMT completamente automatizzate, riducendo i costi di manodopera e aumentando velocità e precisione di posizionamento.
• Prestazioni:Generalmente offre un percorso termico migliore verso il PCB rispetto a molti progetti a foro passante, potenzialmente migliorando la longevità ad alte correnti.

Rispetto ad altri LED SMD verdi, la sua specifica combinazione di angolo di visione 120°, lente trasparente e la struttura di binning definita per intensità, lunghezza d'onda e tensione sono i suoi fattori chiave di differenziazione per i progettisti che richiedono prestazioni prevedibili.

11. Domande Frequenti (FAQ)

D: Posso pilotare questo LED direttamente da un pin di un microcontrollore a 3.3V o 5V?R: No. È necessario utilizzare una resistenza limitatrice di corrente in serie. La tensione diretta è di circa 3V e un pin GPIO non può erogare/assorbire in sicurezza 20mA controllando anche la caduta di tensione. Utilizzare un transistor o un driver LED dedicato.

D: Perché l'intervallo di intensità luminosa è così ampio (180-360 mcd)?R: Questo è l'intervallo totale di produzione. I dispositivi vengono selezionati in bin specifici (S1, S2, T1). È necessario specificare il bin richiesto quando si ordina per garantire la coerenza della luminosità.

D: La scheda tecnica dice "non aprire la busta prima dell'uso". Cosa succede se lo faccio?R: L'umidità può essere assorbita nel package plastico. Durante la saldatura a rifusione, questa umidità intrappolata può espandersi rapidamente ("effetto popcorn"), causando delaminazione interna e crepe, portando a guasti immediati o latenti.

D: Posso usarlo per applicazioni esterne?R: L'intervallo di temperatura di funzionamento (-40°C a +85°C) supporta molti ambienti esterni. Tuttavia, l'esposizione a lungo termine alla luce UV e alle intemperie può degradare la resina. Per uso esterno aggressivo, sono raccomandati LED con incapsulanti specificamente formulati e resistenti ai raggi UV.

12. Caso di Studio: Progetto e Utilizzo

Scenario: Progettazione di un pannello indicatore di stato per un controllore industriale. Requisito:Più LED verdi per indicare "sistema pronto", "comunicazione attiva", ecc. Luminosità e colore uniformi sono critici per la percezione dell'utente.

Passi di Progetto:

1. Selezione del Binning:Per garantire l'uniformità, specificare un singolo bin stretto per tutti i LED: es. Bin Intensità Luminosa T1 (285-360 mcd), Bin Lunghezza d'Onda Dominante X (520-525 nm) e Bin Tensione Diretta 12 (3.10-3.30V). Ciò garantisce che tutti i LED si comportino in modo molto simile.
2. Progetto del Circuito:Utilizzare un circuito integrato driver LED a corrente costante in grado di pilotare più canali. Ciò fornisce una corrente identica a ciascun LED indipendentemente da piccole variazioni di V_F, garantendo una perfetta corrispondenza di luminosità. In alternativa, se si utilizza una resistenza per LED, calcolare il valore della resistenza in base alla V_Fpiù alta nel bin (3.30V) per garantire che nessun LED sia sovrapilotato.
3. Layout del PCB:Posizionare i LED con orientamento coerente. Includere un'ampia zona di rame collegata alle piazzole del catodo per favorire la dissipazione del calore, poiché il pannello potrebbe essere acceso continuamente.
4. Assemblaggio:Seguire precisamente il profilo di rifusione specificato. Mantenere le bobine sigillate fino al momento del caricamento nell'alimentatore della macchina pick-and-place per rispettare i requisiti del livello di sensibilità all'umidità (MSL).

Questo approccio si traduce in un pannello dall'aspetto professionale con luci indicatrici coerenti e affidabili.

13. Introduzione al Principio di Funzionamento

Questo LED è basato su un chip semiconduttore di Nitruro di Indio Gallio (InGaN). Quando viene applicata una tensione diretta che supera la soglia di accensione del diodo (la V_F), elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva della giunzione semiconduttrice. Quando questi portatori di carica si ricombinano, rilasciano energia sotto forma di fotoni (luce). La composizione specifica del materiale InGaN determina la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa; in questo caso, sintonizzata per produrre luce verde brillante con un picco a 518 nm. La resina epossidica trasparente incapsula il delicato die semiconduttore, fornisce stabilità meccanica e funge da lente primaria, modellando il pattern iniziale di emissione luminosa.

14. Tendenze Tecnologiche e Contesto

Il LED 19-213 rappresenta una tecnologia LED SMD matura e ampiamente adottata. Le tendenze attuali nello sviluppo dei LED rilevanti per tali componenti includono:

• Aumento dell'Efficienza:Miglioramenti continui nella crescita epitassiale e nel design del chip portano a una maggiore efficienza luminosa (più luce emessa per watt di input elettrico), consentendo indicatori più luminosi o consumi energetici inferiori.
• Miniaturizzazione:La spinta verso dispositivi più piccoli continua, con impronte di package ancora più ridotte (es. 0402, 0201 metrico) che diventano comuni per applicazioni con spazio limitato, anche se spesso con un compromesso in termini di emissione luminosa e prestazioni termiche.
• Affidabilità Migliorata:Miglioramenti nei materiali di incapsulamento e nelle tecnologie di attacco del die continuano a estendere la durata operativa e la resistenza ai cicli termici e all'umidità.
• Soluzioni Integrate:Una tendenza più ampia è l'integrazione dell'elettronica di controllo (driver di corrente, controller PWM) direttamente con il die LED in moduli più complessi, semplificando il progetto del circuito per l'utente finale.

Sebbene questo specifico componente possa non incorporare le ultime funzionalità di LED ultra-miniaturizzati o intelligenti, le sue prestazioni ben caratterizzate, il packaging robusto e il binning completo lo rendono una scelta affidabile ed economica per una vasta gamma di applicazioni standard di indicatori e retroilluminazione.