Scheda Tecnica LED SMD 19-213 Arancione Rossastro - Dimensioni Package - Tensione Diretta 2.0V - Dissipazione 60mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il 19-213 è un LED a montaggio superficiale (SMD) progettato per applicazioni ad alta densità e miniaturizzate. Utilizza materiale semiconduttore AlGaInP per emettere una luce arancione rossastra. Le sue dimensioni compatte e la costruzione leggera lo rendono ideale per i moderni progetti elettronici dove lo spazio è prezioso.

1.1 Vantaggi Principali

I vantaggi principali di questo componente includono un ingombro significativamente ridotto rispetto ai LED a telaio con piedini, consentendo dimensioni ridotte del circuito stampato e una maggiore densità di impacchettamento. È fornito su nastro da 8 mm su bobina da 7 pollici di diametro per compatibilità con le attrezzature di posizionamento automatico. Il dispositivo è privo di piombo, conforme alla direttiva RoHS, conforme ai regolamenti UE REACH e soddisfa gli standard alogeni-free (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

1.2 Applicazioni Target

Le applicazioni tipiche includono retroilluminazione per cruscotti e interruttori, indicatori e retroilluminazione in dispositivi di telecomunicazione come telefoni e fax, retroilluminazione piatta per LCD, interruttori e simboli, nonché uso generico come indicatore.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Sono specificati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C.

• Tensione Inversa (VR):5 V. Superare questa tensione in polarizzazione inversa può causare la rottura della giunzione.
• Corrente Diretta (IF):25 mA. La massima corrente continua DC consentita attraverso il LED.
• Picco di Corrente Diretta (IFP):60 mA. Questa è la massima corrente impulsiva, specificata con un ciclo di lavoro di 1/10 e una frequenza di 1 kHz. Non deve essere utilizzata per funzionamento continuo.
• Dissipazione di Potenza (Pd):60 mW. La massima potenza che il package può dissipare senza superare i suoi limiti termici.
• Scarica Elettrostatica (ESD) Modello Corpo Umano (HBM):2000 V. Questo indica la sensibilità del dispositivo all'elettricità statica; sono richieste le corrette procedure di manipolazione ESD.
• Temperatura di Esercizio (Topr):-40°C a +85°C. L'intervallo di temperatura ambiente entro il quale è garantito il funzionamento del dispositivo.
• Temperatura di Conservazione (Tstg):-40°C a +90°C.
• Temperatura di Saldatura (Tsol):Rifusione: picco a 260°C per un massimo di 10 secondi. Saldatura manuale: 350°C per un massimo di 3 secondi per terminale.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi parametri definiscono l'emissione luminosa e le prestazioni elettriche in condizioni operative tipiche (Ta=25°C, IF=20mA).

• Intensità Luminosa (Iv):36.0 mcd (Min), 72.0 mcd (Max). Il valore tipico rientra in questo intervallo. L'output effettivo è classificato in bin (vedi Sezione 3).
• Angolo di Visione (2θ1/2):120 gradi (Tipico). Questo ampio angolo di visione lo rende adatto per applicazioni che richiedono un'illuminazione diffusa.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λp):621 nm (Tipico). La lunghezza d'onda alla quale l'emissione spettrale è più forte.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd):605.5 nm (Min), 625.5 nm (Max). Questo è il colore percepito della luce ed è anch'esso classificato in bin.
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ):18 nm (Tipico). La larghezza dello spettro emesso a metà dell'intensità di picco.
• Tensione Diretta (VF):1.75 V (Min), 2.00 V (Tip), 2.35 V (Max) a IF=20mA. Questo parametro è classificato in bin e ha un impatto diretto sulla progettazione dell'alimentazione.
• Corrente Inversa (IR):10 μA (Max) a VR=5V. Nota: il dispositivo non è progettato per funzionare in polarizzazione inversa; questo parametro è solo per test di corrente di dispersione.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nella produzione, i LED vengono suddivisi in bin in base a parametri chiave. Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfano criteri di prestazione specifici per la loro applicazione.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

I bin sono definiti dai valori minimo e massimo di intensità luminosa a IF=20mA.

• Bin N2:36.0 mcd a 45.0 mcd
• Bin P1:45.0 mcd a 57.0 mcd
• Bin P2:57.0 mcd a 72.0 mcd

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

I bin sono definiti dai valori minimo e massimo di lunghezza d'onda dominante a IF=20mA.

• Bin E1:605.5 nm a 609.5 nm
• Bin E2:609.5 nm a 613.5 nm
• Bin E3:613.5 nm a 617.5 nm
• Bin E4:617.5 nm a 621.5 nm
• Bin E5:621.5 nm a 625.5 nm

3.3 Binning della Tensione Diretta

I bin sono definiti dai valori minimo e massimo di tensione diretta a IF=20mA.

• Bin 0:1.75 V a 1.95 V
• Bin 1:1.95 V a 2.15 V
• Bin 2:2.15 V a 2.35 V

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 Distribuzione Spettrale

La curva mostra un'emissione spettrale tipica centrata attorno a 621 nm (lunghezza d'onda di picco) con una larghezza di banda di circa 18 nm. Ciò conferma l'emissione monocromatica arancione rossastra caratteristica del materiale AlGaInP.

4.2 Diagramma di Radiazione

Il diagramma polare illustra la distribuzione spaziale dell'intensità luminosa. Viene confermato l'angolo di visione di 120 gradi, mostrando un pattern di emissione quasi Lambertiano in cui l'intensità è massima a 0° (perpendicolare al chip) e diminuisce gradualmente verso i bordi.

4.3 Corrente Diretta vs. Tensione Diretta

Questa curva IV mostra la relazione esponenziale tipica di un diodo. La tensione diretta aumenta in modo logaritmico con la corrente. La curva è essenziale per determinare il punto di lavoro e progettare il circuito di limitazione della corrente.

4.4 Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta

Questa curva dimostra che l'emissione luminosa è approssimativamente proporzionale alla corrente diretta entro l'intervallo operativo specificato. Tuttavia, l'efficienza può diminuire a correnti molto elevate a causa dell'aumento del calore.

4.5 Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

Questa è una curva critica per la gestione termica. L'intensità luminosa diminuisce all'aumentare della temperatura ambiente. La curva mostra che l'output può calare significativamente quando la temperatura si avvicina al limite operativo massimo, evidenziando la necessità di un'adeguata dissipazione del calore in ambienti ad alta temperatura.

4.6 Curva di Derating della Corrente Diretta

Questo grafico definisce la massima corrente diretta continua ammissibile in funzione della temperatura ambiente. Per prevenire il surriscaldamento e garantire l'affidabilità, la corrente diretta deve essere ridotta quando si opera ad alte temperature ambiente. Questa curva è fondamentale per una progettazione dell'alimentazione affidabile.

5. Informazioni Meccaniche e di Package

5.1 Dimensioni del Package

Il dispositivo presenta un package SMD standard. Il disegno dimensionale fornisce le misure critiche tra cui lunghezza, larghezza, altezza del corpo e distanza tra i pad. Tutte le tolleranze non specificate sono ±0.1mm. Le dimensioni esatte sono cruciali per la progettazione dell'impronta sul PCB e per garantire un corretto posizionamento e saldatura.

5.2 Identificazione della Polarità

Il catodo è tipicamente contrassegnato sul dispositivo, spesso da una tacca, un punto o una marcatura verde sul package. L'orientamento corretto della polarità durante l'assemblaggio è essenziale per il corretto funzionamento.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

6.1 Profilo di Rifusione

È raccomandato un profilo di rifusione senza piombo: preriscaldamento tra 150-200°C per 60-120 secondi, tempo sopra il liquido (217°C) per 60-150 secondi, con una temperatura di picco non superiore a 260°C per un massimo di 10 secondi. La velocità massima di riscaldamento è 6°C/sec e la velocità massima di raffreddamento è 3°C/sec. La rifusione non deve 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 e il tempo di contatto per terminale non deve superare i 3 secondi. Utilizzare un saldatore con capacità di 25W o inferiore. Lasciare un intervallo di più di 2 secondi tra la saldatura di ciascun terminale per prevenire shock termici.

6.3 Conservazione e Sensibilità all'Umidità

I LED sono imballati in buste resistenti all'umidità con essiccante. La busta non deve essere aperta finché i componenti non sono pronti per l'uso. Dopo l'apertura, i LED non utilizzati devono essere conservati a 30°C o meno e con un'umidità relativa del 60% o meno. La "vita utile a terra" dopo l'apertura è di 168 ore (7 giorni). Se questo tempo viene superato o l'indicatore dell'essiccante ha cambiato colore, è necessario un trattamento di essiccamento a 60 ±5°C per 24 ore prima dell'uso per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire l'"effetto popcorn" durante la rifusione.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

I componenti sono forniti su nastro portante largo 8 mm avvolto su una bobina da 7 pollici di diametro. Vengono fornite le dimensioni della bobina e delle tasche del nastro portante per garantire la compatibilità con le macchine pick-and-place automatiche. Ogni bobina contiene 3000 pezzi.

7.2 Informazioni sull'Etichetta

L'etichetta della bobina contiene informazioni chiave per la tracciabilità e l'identificazione: Numero Prodotto Cliente (CPN), Numero Prodotto (P/N), Quantità di Imballo (QTY), Classe di Intensità Luminosa (CAT), Classe di Cromaticità/Lunghezza d'Onda Dominante (HUE), Classe di Tensione Diretta (REF) e Numero di Lotto (LOT No).

8. Considerazioni di Progettazione per l'Applicazione

8.1 Limitazione della Corrente

Critico:Deve essere sempre utilizzata una resistenza di limitazione esterna in serie con il LED. La tensione diretta ha un coefficiente di temperatura negativo e una tolleranza stretta, il che significa che un piccolo aumento della tensione di alimentazione può causare un grande, potenzialmente distruttivo, aumento della corrente. Il valore della resistenza deve essere calcolato in base alla tensione di alimentazione (Vs), alla massima tensione diretta (VF_max dal bin) e alla corrente diretta desiderata (IF), utilizzando la formula: R = (Vs - VF_max) / IF.

8.2 Gestione Termica

Sebbene il package sia piccolo, la dissipazione di potenza (fino a 60 mW) deve essere considerata, specialmente ad alte temperature ambiente o quando pilotato ad alte correnti. Utilizzare la curva di derating per selezionare una corrente operativa appropriata. Assicurarsi che il PCB abbia un'adeguata area di rame o via termiche per condurre il calore lontano dai pad del LED, in particolare in spazi chiusi o layout ad alta densità.

8.3 Progettazione Ottica

L'angolo di visione di 120 gradi fornisce un'illuminazione ampia e diffusa. Per applicazioni che richiedono luce focalizzata o diretta, saranno necessarie ottiche secondarie (lenti, guide luminose). Il colore della resina trasparente garantisce un'assorbimento minimo della luce emessa.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

Rispetto ai vecchi LED a foro passante, questo tipo SMD offre un ingombro e un profilo drasticamente ridotti, consentendo prodotti finali più sottili e compatti. La sua compatibilità con l'assemblaggio automatico riduce i costi di produzione e migliora la precisione del posizionamento. La tecnologia AlGaInP fornisce alta efficienza e buona purezza del colore nello spettro arancione-rosso. Il sistema di binning completo offre ai progettisti la possibilità di selezionare componenti con caratteristiche ottiche ed elettriche strettamente controllate, il che è cruciale per applicazioni che richiedono un aspetto uniforme o un preciso accoppiamento di corrente in array.

10. Domande Frequenti (FAQ)

10.1 A cosa servono i diversi codici di binning?

Il binning garantisce la coerenza di colore e luminosità all'interno di un lotto di produzione. Ad esempio, in un array di LED, specificare gli stessi bin di intensità luminosa (CAT) e lunghezza d'onda dominante (HUE) comporterà un aspetto visivo uniforme. Specificare un bin di tensione diretta (REF) può aiutare a progettare circuiti di pilotaggio più semplici e uniformi.

10.2 Posso pilotare questo LED senza una resistenza di limitazione?

No.Questo è fortemente sconsigliato e probabilmente porterà a un guasto immediato. La caratteristica V-I del LED è esponenziale, e persino una sorgente di tensione regolata con lieve rumore o tolleranza può causare il superamento del valore massimo assoluto di corrente.

10.3 Perché c'è un limite di tempo di conservazione dopo l'apertura della busta?

I package SMD possono assorbire umidità dall'atmosfera. Durante il processo di rifusione ad alta temperatura, questa umidità intrappolata può vaporizzarsi rapidamente, creando una pressione interna che può crepare il package ("effetto popcorn"). La vita utile a terra di 168 ore e le istruzioni di essiccamento sono fondamentali per prevenire questa modalità di guasto.

10.4 Come interpreto il valore di Picco di Corrente Diretta?

Il Picco di Corrente Diretta di 60 mA (IFP) è solo per funzionamento impulsivo, con un ciclo di lavoro del 10% (1/10) e 1 kHz. Non deve essere utilizzato per dimensionare la corrente operativa DC. La massima corrente continua DC è 25 mA (IF). L'impulso può essere utilizzato per il multiplexing o per ottenere una luminosità istantanea più elevata, ma la corrente media e la dissipazione di potenza devono rimanere entro i limiti.

11. Studio di Caso di Progettazione e Utilizzo

Scenario: Progettazione di un pannello indicatori di stato per un'unità di controllo industriale.Il pannello richiede più indicatori uniformi di colore arancione rossastro. Il progettista selezionerebbe prima il bin di intensità luminosa appropriato (es. P1 per luminosità media) e il bin di lunghezza d'onda dominante (es. E3 per una specifica tonalità arancione) per garantire coerenza visiva tra tutti gli indicatori. Verrebbe progettato un circuito di pilotaggio a corrente costante impostato a 20 mA, con il valore della resistenza di limitazione calcolato utilizzando la VF massima dal bin di tensione selezionato (es. Bin 1: 2.15V max). Il layout del PCB includerebbe un adeguato rilievo termico per i pad del LED, poiché l'involucro potrebbe sperimentare temperature ambiente elevate. Il team di produzione seguirebbe le procedure di gestione dell'umidità, programmando l'assemblaggio della scheda entro la vita utile a terra dopo l'apertura della bobina o eseguendo il necessario ciclo di essiccamento.

12. Principio di Funzionamento

Questo LED si basa su un chip semiconduttore realizzato in Fosfuro di Alluminio Gallio Indio (AlGaInP). Quando viene applicata una tensione diretta che supera la tensione di soglia del diodo (circa 1.8-2.2V), elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva del semiconduttore. Questi portatori di carica si ricombinano, rilasciando energia sotto forma di fotoni. La composizione specifica della lega AlGaInP determina l'energia del bandgap, che corrisponde direttamente alla lunghezza d'onda (colore) della luce emessa – in questo caso, arancione rossastro (~621 nm). Il chip è incapsulato in una resina epossidica trasparente che protegge il semiconduttore, modella il fascio luminoso in uscita e fornisce la struttura meccanica per il montaggio superficiale.

13. Trend Tecnologici

La tendenza generale nei LED SMD è verso una maggiore efficienza (più lumen per watt), dimensioni del package più piccole per aumentare la densità e una migliore affidabilità in condizioni difficili (temperatura, umidità più elevate). C'è anche un focus su tolleranze di binning più strette per soddisfare le esigenze di applicazioni come display a colori completi e illuminazione automobilistica, dove l'uniformità di colore e luminosità è fondamentale. Inoltre, i progressi nei materiali di incapsulamento mirano a migliorare la resistenza allo stress termico e alla degradazione da luce blu/UV per una maggiore durata operativa. Il passaggio a materiali senza piombo e alogeni-free, come visto in questo componente, riflette le tendenze ambientali e normative più ampie nell'industria elettronica.