Scheda Tecnica LED SMD 91-21SUGC/S400-A4/TR7 - 2.0x1.25x1.1mm - 3.5V - 25mA - Verde Brillante - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il 91-21SUGC/S400-A4/TR7 è un LED a montaggio superficiale (SMD) progettato per assemblaggi elettronici compatti e ad alta densità. Presenta un'emissione di luce verde brillante grazie alla tecnologia a chip InGaN incapsulata in una resina trasparente. Le sue dimensioni ridotte consentono riduzioni significative delle dimensioni del PCB e dell'apparecchiatura, rendendolo ideale per applicazioni con vincoli di spazio.

1.1 Caratteristiche e Vantaggi Principali

• Miniaturizzazione:Il package è significativamente più piccolo dei componenti tradizionali a foro passante, facilitando progetti di scheda più compatti, una maggiore densità di componenti e minori requisiti di stoccaggio.
• Compatibilità con l'Automazione:Fornito su nastro da 12mm su bobine da 7 pollici, è pienamente compatibile con le attrezzature di montaggio automatiche pick-and-place, garantendo elevata precisione di posizionamento ed efficienza produttiva.
• Conformità Ambientale:Il prodotto è senza piombo, conforme a RoHS, EU REACH e agli standard senza alogeni (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm).
• Design Leggero:Il suo peso minimo è vantaggioso per dispositivi elettronici portatili e miniaturizzati.
• Package Standardizzato:Conforme al confezionamento standard EIA per un'ampia compatibilità industriale.

2. Specifiche Tecniche e Interpretazione Approfondita

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 la rottura della giunzione.
• Corrente Diretta (I_F=20mA).25mA DC. La corrente operativa continua non deve superare questo valore.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):100mA con un ciclo di lavoro di 1/10 e frequenza di 1kHz. Adatta per funzionamento impulsato ma non in DC.
• Dissipazione di Potenza (P_d):95mW. La potenza massima che il package può dissipare, calcolata come V_F* I_F.
• Temperatura di Funzionamento & Conservazione:-40°C a +85°C (funzionamento), -40°C a +90°C (conservazione). Garantisce l'affidabilità in un ampio intervallo ambientale.
• Scarica Elettrostatica (ESD):150V (Modello Corpo Umano). Richiede le normali precauzioni di manipolazione ESD durante l'assemblaggio.
• Temperatura di Saldatura:Resiste alla saldatura a rifusione a 260°C per 10 secondi o alla saldatura manuale a 350°C per 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 (I_F=20mA).

• Intensità Luminosa (I_v):2000-2300 mcd (Tipico). Questa elevata luminosità è adatta per applicazioni di indicatori e retroilluminazione.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):25° (Tipico). Un angolo di visione relativamente stretto, che fornisce un'emissione luminosa direzionale.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λ_p):518 nm (Tipico). La lunghezza d'onda alla quale l'emissione spettrale è più forte.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):525 nm (Tipico). Il colore percepito della luce.
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ):35 nm (Tipico). L'intervallo di lunghezze d'onda emesse, centrato attorno al picco.
• Tensione Diretta (V_F tipica di 3.5V, collegarlo direttamente a 5V tenterebbe di far passare una corrente molto alta, distruggendolo istantaneamente. È necessaria una resistenza in serie. Ad esempio, puntando a I3.5V (Tipico), 4.3V (Max) @ 20mA. Un driver a corrente costante o una resistenza in serie sono obbligatori per limitare la corrente, poiché V_Fha un coefficiente di temperatura negativo.
• Corrente Inversa (I_R):50 µA (Max) @ V_R=5V. Il dispositivo non è progettato per il funzionamento inverso; questo parametro è solo a scopo di test.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

La scheda tecnica indica l'utilizzo di un sistema di binning per i parametri chiave, come riportato nella spiegazione dell'etichetta (CAT, HUE, REF). Questo sistema garantisce la coerenza di colore e luminosità entro un intervallo definito.

• Classe di Intensità Luminosa (CAT):Classifica il LED in base alla sua emissione luminosa misurata (ad es., 2000-2300 mcd costituisce probabilmente un bin).
• Classe di Lunghezza d'Onda Dominante (HUE):Classifica il LED in base alla sua lunghezza d'onda dominante (ad es., circa 525nm), controllando la tonalità precisa del verde.
• Classe di Tensione Diretta (REF):Classifica il LED in base alla sua caduta di tensione diretta a una corrente specificata, agevolando la progettazione del circuito per una guida della corrente uniforme.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento a "Curve Tipiche delle Caratteristiche Elettro-Ottiche". Sebbene non visualizzate nel testo fornito, tali curve includono tipicamente:

• Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta:Mostra come l'emissione luminosa aumenti con la corrente, tipicamente con una relazione quasi lineare prima della saturazione.
• Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Dimostra la riduzione dell'emissione luminosa all'aumentare della temperatura di giunzione.
• Tensione Diretta vs. Corrente Diretta:La curva caratteristica IV del diodo.
• Tensione Diretta vs. Temperatura Ambiente:Mostra il coefficiente di temperatura negativo di V_F.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico che traccia l'intensità in funzione della lunghezza d'onda, mostrando il picco a ~518nm e una larghezza di banda di ~35nm.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Contorno del Package

Il package 91-21 ha dimensioni nominali di 2.0mm (L) x 1.25mm (W) x 1.1mm (H). Le tolleranze sono ±0.1mm salvo diversa indicazione. Il disegno dettaglia l'identificatore del catodo, la forma della lente e la posizione dei terminali.

5.2 Identificazione della Polarità

Il package include un marcatore visivo (tipicamente una tacca o un punto verde sul lato del catodo) per identificare il terminale catodico, fondamentale per il corretto orientamento sul PCB.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione (Senza Piombo)

• Preriscaldamento:150-200°C per 60-120 secondi. Velocità di riscaldamento max: 3°C/sec.
• Tempo Sopra Liquido (217°C):60-150 secondi.
• Temperatura di Picco:260°C massimo, mantenuta per un massimo di 10 secondi.
• Tempo Sopra 255°C:30 secondi massimo.
• Velocità di Raffreddamento:Massimo 6°C/sec.
• Cicli di Rifusione:Massimo due volte.

6.2 Saldatura Manuale

Se necessario, utilizzare un saldatore con punta a temperatura <350°C, potenza <25W, e limitare il tempo di contatto a 3 secondi per terminale. Lasciare un intervallo di 2 secondi tra la saldatura di ciascun terminale.

6.3 Conservazione e Sensibilità all'Umidità

Questo componente è sensibile all'umidità (MSL).

• Prima dell'Apertura:Conservare a ≤30°C / ≤90% UR.
• Dopo l'Apertura (Tempo di Utilizzo):72 ore a ≤30°C / ≤60% UR.
• Riasciugatura:Se l'indicatore del disidratante cambia o si supera il tempo di utilizzo, asciugare a 60±5°C per 24 ore prima dell'uso.

6.4 Precauzioni Critiche

• Limitazione della Corrente:Una resistenza esterna in serie èobbligatoriaper prevenire la fuga termica e il danneggiamento dovuto al coefficiente di temperatura negativo di V_F.
• Evitare Sollecitazioni Meccaniche:Evitare stress meccanici sul LED durante la saldatura e non deformare il PCB dopo il montaggio.
• Riparazione:Non raccomandata. Se inevitabile, utilizzare un saldatore a doppia punta per riscaldare simultaneamente entrambi i terminali ed evitare shock termici. Verificare le prestazioni dopo la riparazione.

7. Informazioni sul Confezionamento e sull'Ordine

7.1 Specifiche di Confezionamento

• Nastro Portacomponenti:Larghezza 12mm, bobina da 7 pollici di diametro.
• Quantità per Bobina:1000 pezzi.
• Sacco Resistente all'Umidità:Confezionato con disidratante in un sacchetto di alluminio sigillato a prova di umidità.

7.2 Spiegazione dell'Etichetta

L'etichetta della bobina contiene le seguenti informazioni: Numero Prodotto Cliente (CPN), Numero Prodotto (P/N), Numero di Lotto (LOT No.), Quantità di Confezionamento (QTY) e i Codici di Binning per Intensità Luminosa (CAT), Lunghezza d'Onda Dominante (HUE) e Tensione Diretta (REF).

8. Suggerimenti per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Indicatori di stato nell'elettronica di consumo (apparecchi audio/video, dispositivi a batteria).
• Retroilluminazione per pannelli LCD, interruttori a membrana e simboli strumentali.
• Indicatori e retroilluminazione nelle apparecchiature per l'automazione d'ufficio (stampanti, scanner).
• Retroilluminazione per interruttori di cruscotto e pannelli di controllo negli interni automobilistici.
• Luci indicatrici nei dispositivi di telecomunicazione (telefoni, fax).

8.2 Considerazioni di Progettazione

• Circuito di Pilotaggio:Utilizzare sempre una sorgente di corrente costante o una resistenza limitatrice in serie con il LED. Calcolare il valore della resistenza usando R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F.
• Gestione Termica:Sebbene a bassa potenza, assicurare un'adeguata area di rame sul PCB o via termiche se si opera ad alte temperature ambiente o a corrente massima per mantenere la temperatura di giunzione entro i limiti.
• Protezione ESD:Implementare protezioni ESD sulle linee di ingresso se il LED è esposto a interfacce utente.
• Progettazione Ottica:L'angolo di visione di 25° fornisce un fascio focalizzato. Considerare guide di luce o diffusori se è necessaria un'illuminazione più ampia.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

Rispetto ai vecchi LED a foro passante o ai package SMD più grandi, il 91-21 offre:

• Vantaggio Dimensionale:Uno dei package LED SMD standardizzati più piccoli, che consente un'ultra-miniaturizzazione.
• Efficienza di Luminosità:Elevata intensità luminosa per le sue dimensioni e consumo, grazie alla tecnologia InGaN.
• Pronto per l'Automazione:Confezionamento su nastro e bobina ottimizzato per l'assemblaggio ad alta velocità, riducendo i costi di produzione rispetto all'inserimento manuale.
• Leadership nella Conformità:La piena conformità alle moderne normative ambientali (RoHS, REACH, Senza Alogeni) è un requisito standard ma rimane un differenziatore chiave rispetto ai componenti legacy non conformi.

10. Domande Frequenti (FAQ)

D1: Perché una resistenza in serie è assolutamente necessaria?

R1: La tensione diretta (V_F) decreases as the LED's junction temperature rises. Without a current-limiting element, a small increase in supply voltage or decrease in V_Fpuò causare un grande e incontrollato aumento della corrente, portando a un rapido surriscaldamento e guasto.

D2: Posso pilotare questo LED direttamente con un'alimentazione a 5V?

R2: No. Con una V_Fof 3.5V, connecting it directly to 5V would attempt to pass a very high current, destroying it instantly. A series resistor is required. For example, targeting I_F=20mA: R = (5V - 3.5V) / 0.02A = 75Ω (utilizzare il valore standard più vicino, ad es., 75Ω o 82Ω).

D3: Cosa significa il "Tempo di Utilizzo" di 72 ore?

R3: Dopo l'apertura del sacchetto a prova di umidità, i componenti possono essere esposti alle condizioni ambientali della fabbrica (≤30°C/60% UR) per un massimo di 72 ore prima di dover essere saldati. Superare questo tempo rischia di causare crepe "popcorn" durante la rifusione a causa del vapore dell'umidità assorbita che evapora. Le parti non utilizzate devono essere riasciugate (riessiccate).

D4: Come identifico la polarità corretta?

R4: Fare riferimento al disegno del contorno del package. Il catodo è tipicamente contrassegnato da un punto verde sulla parte superiore o da una tacca/smussatura su un lato del package. La serigrafia dell'impronta sul PCB dovrebbe rispecchiare questa marcatura.

11. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Scenario: Progettazione di un indicatore di batteria scarica per un dispositivo portatile.

Il LED deve essere luminoso, piccolo e a basso consumo. Il 91-21SUGC è una scelta eccellente.

Implementazione:Utilizzare un pin GPIO di un microcontrollore per pilotare il LED. Il pin può assorbire/fornire fino a 20mA. Collegare l'anodo del LED al pin GPIO tramite una resistenza limitatrice. Collegare il catodo a massa. Calcolare il valore della resistenza in base alla V_OHdel MCU (ad es., 3.3V). R = (3.3V - 3.5V) / 0.02A = -10Ω. Questo valore negativo indica che 3.3V è insufficiente per polarizzare direttamente il LED a 20mA. Soluzione: Pilotare il LED a una corrente inferiore (ad es., 10mA: R = (3.3V-3.5V)/0.01A, ancora problematico) o utilizzare il GPIO per controllare un transistor collegato a una linea di alimentazione a tensione più alta (ad es., la tensione della batteria) con un'appropriata resistenza in serie. Questo caso evidenzia l'importanza di adattare la tensione del driver alla V_F.

12. 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 il potenziale di giunzione del diodo, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva dove si ricombinano. In questo sistema di materiali, l'energia rilasciata durante la ricombinazione viene emessa come fotoni (luce). La specifica composizione della lega InGaN determina l'energia del bandgap, che corrisponde direttamente alla lunghezza d'onda (colore) della luce emessa—in questo caso, verde brillante (~525 nm). La resina epossidica trasparente funge da incapsulante protettivo e da lente primaria, modellando il fascio luminoso in uscita.

13. Tendenze Tecnologiche

Lo sviluppo di LED SMD come il package 91-21 segue diverse tendenze chiave del settore:Miniaturizzazionecontinua a ridurre le dimensioni dei package mantenendo o migliorando l'emissione ottica.Aumento dell'Efficienzaattraverso progressi nella crescita epitassiale e nel design del chip porta a più lumen per watt.Affidabilità Migliorataviene raggiunta con materiali di incapsulamento migliorati e design di gestione termica.Gamme di Colori più Ampienella retroilluminazione dei display spingono per LED con larghezze di banda spettrali più strette e un controllo della lunghezza d'onda più preciso.Integrazioneè un'altra tendenza, con package multi-chip (RGB, bianco) e driver LED combinati in moduli singoli. Il 91-21 rappresenta un punto maturo e altamente ottimizzato nell'evoluzione dei LED SMD monocromatici per indicatori.