Scheda Tecnica LED SMD 23-22C/S2BHC-B30/2A - 2.3x2.2mm - 2.0V/3.3V - 60mW/95mW - Arancione Brillante & Blu - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il 23-22C/S2BHC-B30/2A è un componente LED a montaggio superficiale compatto, progettato per applicazioni su scheda ad alta densità. È disponibile in due tipologie di chip distinte: il chip S2, che emette un colore Arancione Brillante utilizzando materiale AlGaInP, e il chip BH, che emette un colore Blu utilizzando materiale InGaN. Entrambe le varianti sono racchiuse in un package in resina trasparente. I suoi vantaggi principali includono un ingombro significativamente ridotto rispetto ai LED a telaio con piedini, consentendo la miniaturizzazione dei prodotti finali, la riduzione dei requisiti di stoccaggio e l'idoneità per i processi di assemblaggio automatizzati. Il dispositivo è conforme ai principali standard ambientali e di sicurezza, tra cui RoHS, REACH UE e requisiti senza alogeni.

1.1 Caratteristiche Principali e Mercato di Riferimento

Il LED è confezionato su nastro da 8mm all'interno di una bobina da 7 pollici di diametro, rendendolo pienamente compatibile con le attrezzature automatiche pick-and-place ad alta velocità. È progettato per essere utilizzato con i processi standard di saldatura a rifusione a infrarossi e a fase di vapore. La capacità multicolore all'interno della stessa impronta del package offre flessibilità di progettazione. Le sue principali applicazioni target includono la retroilluminazione per quadranti strumenti, interruttori e display LCD nell'elettronica di consumo, nonché indicatori di stato nei dispositivi di telecomunicazione come telefoni e fax. La sua natura general-purpose lo rende adatto anche per un'ampia gamma di compiti di indicazione e illuminazione dove lo spazio è prezioso.

2. Approfondimento sui Parametri Tecnici

Questa sezione fornisce un'analisi dettagliata e oggettiva delle specifiche elettriche, ottiche e termiche come definite nelle tabelle dei valori massimi assoluti e delle caratteristiche elettro-ottiche.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Il dispositivo ha una tensione inversa massima (VR) di 5V per entrambi i tipi di chip. La corrente diretta continua (IF) è nominalmente di 25mA. Tuttavia, la capacità di corrente diretta di picco (IFP) differisce: il chip S2 (Arancione) può gestire impulsi di 60mA con un ciclo di lavoro 1/10 e 1kHz, mentre il chip BH (Blu) può gestire 100mA nelle stesse condizioni. Ciò indica una maggiore tolleranza alla corrente transitoria per il LED blu basato su InGaN. Le potenze dissipate (Pd) nominali sono 60mW per il chip S2 e 95mW per il chip BH, riflettendo le diverse caratteristiche termiche dei materiali semiconduttori. L'intervallo di temperatura di funzionamento è specificato da -40°C a +85°C, con un intervallo di temperatura di conservazione leggermente più ampio, da -40°C a +90°C.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche a Ta=25°C

In condizioni di test standard con una corrente diretta di 10mA, l'intensità luminosa tipica (Iv) per entrambi i chip è di 22.5mcd, con un massimo di 57.0mcd come definito dalla struttura di binning. L'angolo di visione (2θ1/2) è ampio, 130 gradi, tipico per un package SMD di tipo riflettore, fornendo un'illuminazione diffusa e ampia. Il chip S2 ha una lunghezza d'onda di picco tipica (λp) di 611nm e una lunghezza d'onda dominante (λd) di 605nm, collocandolo nella regione dell'arancione. Il chip BH ha una lunghezza d'onda di picco tipica di 468nm e una dominante di 470nm, caratteristica di un LED blu. La larghezza di banda spettrale (Δλ) è di 17nm per l'S2 e 25nm per il BH. La tensione diretta (VF) è un parametro chiave: il chip S2 ha una VF tipica di 2.0V (min 1.7V, max 2.4V), mentre il chip BH ha una VF tipica di 3.3V (min 2.7V, max 3.7V). Questa differenza di tensione è critica per il design del circuito, specialmente in configurazioni di pilotaggio multicolore o in parallelo. La corrente inversa (IR) a VR=5V è specificata con un massimo di 10μA per S2 e 50μA per BH.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

L'output luminoso dei LED varia naturalmente durante la produzione. Per garantire coerenza all'utente finale, i prodotti vengono suddivisi in bin di prestazione.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

La scheda tecnica definisce due bin principali per l'intensità luminosa, applicabili a entrambi i tipi di chip S2 e BH, misurati a IF=10mA. Il Codice Bin 1 copre l'intervallo da 22.5mcd a 36.0mcd. Il Codice Bin 2 copre l'intervallo di output più alto da 36.0mcd a 57.0mcd. Una nota specifica una tolleranza di ±11% sull'intensità luminosa, che si applica all'interno di ciascun bin. Questo binning consente ai progettisti di selezionare LED appropriati per i loro requisiti di luminosità e aiuta a mantenere un aspetto uniforme in un array.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene il PDF indichi la presenza di curve tipiche delle caratteristiche elettro-ottiche per entrambi i chip S2 e BH alle pagine 4 e 5, i dati grafici specifici non sono forniti nel contenuto testuale. Tipicamente, tali curve illustrerebbero la relazione tra corrente diretta e intensità luminosa (curva I-I), tensione diretta rispetto alla corrente diretta (curva V-I) e l'effetto della temperatura ambiente sull'intensità luminosa. Queste curve sono essenziali per comprendere il comportamento del LED in condizioni operative non standard, come il pilotaggio a correnti diverse da 10mA o il funzionamento in ambienti a temperatura elevata. I progettisti dovrebbero consultare la scheda tecnica grafica completa per modellare accuratamente le prestazioni nella loro specifica applicazione.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Contorno del Package

Il dispositivo segue il contorno del package 23-22C. Le dimensioni sono fornite in millimetri con una tolleranza standard di ±0.1mm salvo diversa indicazione. Il package è un dispositivo a montaggio superficiale con una coppa riflettente per migliorare l'output luminoso e la direttività. La polarità è indicata dalla struttura fisica del package, tipicamente con una tacca o un catodo contrassegnato. L'impronta esatta e il layout consigliato delle piazzole di saldatura sono critici per una saldatura affidabile e la gestione termica e dovrebbero essere rispettati come mostrato nel disegno dimensionale.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

Una manipolazione e una saldatura corrette sono cruciali per l'affidabilità.

6.1 Stoccaggio e Sensibilità all'Umidità

I LED sono confezionati in una busta barriera resistente all'umidità con essiccante. La busta non deve essere aperta finché i componenti non sono pronti per l'uso. Prima dell'apertura, le condizioni di stoccaggio dovrebbero essere 30°C o meno e umidità relativa (UR) del 90% o meno. Dopo l'apertura, i componenti hanno una "vita a terra" di 1 anno se conservati a 30°C/60%UR o meno. Le parti non utilizzate dovrebbero essere risigillate in una confezione impermeabile. Se l'indicatore dell'essiccante mostra saturazione o il tempo di stoccaggio viene superato, è necessario un trattamento di baking a 60±5°C per 24 ore prima della saldatura a rifusione per prevenire danni da "popcorning".

6.2 Profilo di Saldatura a Rifusione

Il dispositivo è compatibile con la saldatura a rifusione senza piombo. Il profilo di temperatura consigliato include una fase di pre-riscaldamento tra 150-200°C per 60-120 secondi, un tempo sopra il liquidus (217°C) di 60-150 secondi e una temperatura di picco non superiore a 260°C per un massimo di 10 secondi. La velocità massima di rampa verso il picco è di 6°C/sec e la velocità massima di raffreddamento è di 3°C/sec. La saldatura a rifusione non dovrebbe essere eseguita più di due volte. Non dovrebbe essere applicato stress al LED durante il riscaldamento e il PCB non dovrebbe deformarsi dopo la saldatura.

6.3 Saldatura Manuale e Rilavorazione

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 deve essere limitato a 3 secondi o meno. La potenza del saldatore dovrebbe essere di 25W o meno. Dovrebbe essere lasciato un intervallo minimo di 2 secondi tra la saldatura di ciascun terminale. La rilavorazione dopo che il LED è stato saldato non è raccomandata. Se inevitabile, deve essere utilizzato un saldatore a doppia testa specializzato per riscaldare simultaneamente entrambi i terminali ed evitare stress meccanici. Il potenziale danno durante la rilavorazione deve essere valutato preventivamente.

7. Confezionamento e Informazioni d'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

I componenti sono forniti in nastro portante goffrato con una larghezza di 8mm, avvolto su una bobina standard da 7 pollici (178mm) di diametro. Ogni bobina contiene 2000 pezzi. La bobina ha un diametro del mozzo di 13mm e un diametro della flangia di 180mm. Le dimensioni della tasca del nastro portante e il passo sono progettati per fissare il package 23-22C durante la spedizione e la manipolazione automatizzata.

7.2 Spiegazione delle Etichette

Il confezionamento include etichette con informazioni chiave: CPN (Numero Prodotto Cliente), P/N (Numero Prodotto), QTY (Quantità Confezionata), CAT (Grado Intensità Luminosa/Codice Bin), HUE (Coordinate Cromatiche & Grado Lunghezza d'Onda Dominante), REF (Grado Tensione Diretta) e LOT No (Numero di Lotto per tracciabilità).

8. Raccomandazioni per l'Applicazione

8.1 Considerazioni di Progettazione

Limitazione di Corrente:Una resistenza limitatrice di corrente esterna è obbligatoria. La tensione diretta ha un intervallo e una piccola variazione nella tensione di alimentazione può causare una grande variazione di corrente, potenzialmente portando a un guasto istantaneo. Il valore della resistenza deve essere calcolato in base al caso peggiore di VF (minimo) per garantire che la corrente non superi il valore massimo nominale.
Gestione Termica:Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa, mantenere la temperatura di giunzione entro i limiti è vitale per la longevità e la stabilità dell'output luminoso. Assicurare un'adeguata area di rame sul PCB o via termiche se si opera ad alte temperature ambientali o vicino alla corrente massima.
Protezione ESD:La sensibilità ESD è di 2000V (HBM) per il chip S2 e 150V (HBM) per il chip BH. Il chip blu BH è significativamente più sensibile all'ESD. Devono essere osservate le precauzioni standard di manipolazione ESD durante l'assemblaggio e potrebbe essere necessaria una protezione ESD a livello di circuito per la variante BH in ambienti sensibili.

8.2 Restrizioni d'Applicazione

Questo prodotto è destinato ad applicazioni commerciali e industriali generali. Non è specificamente progettato o qualificato per applicazioni ad alta affidabilità in cui un guasto potrebbe portare a lesioni personali o danni significativi alla proprietà. Tali applicazioni includono, ma non sono limitate a, sistemi militari/aerospaziali, sistemi critici per la sicurezza automobilistica (es. freni, airbag) e apparecchiature mediche di supporto vitale. Per queste applicazioni, è richiesto un prodotto con specifiche, qualifiche e dati di affidabilità diversi.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

Il differenziatore chiave di questo prodotto è la disponibilità di due tecnologie semiconduttrici distinte (AlGaInP e InGaN) nello stesso package meccanico (23-22C). Ciò consente ai progettisti di approvvigionare indicatori arancioni e blu con la stessa impronta e profili di saldatura da una singola linea di componenti, semplificando l'approvvigionamento e il layout del PCB. L'ampio angolo di visione di 130 gradi è caratteristico di un package riflettore, offrendo una luce più diffusa rispetto a un package con lente laterale o dall'alto, il che è vantaggioso per la retroilluminazione e l'illuminazione di pannelli dove si desidera una diffusione uniforme della luce. La sua conformità agli standard ambientali moderni (senza piombo, senza alogeni, REACH) è un'aspettativa di base ma rimane una caratteristica critica per l'accesso al mercato.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Posso pilotare i LED S2 (Arancione) e BH (Blu) in parallelo dalla stessa sorgente di tensione?
R: Non direttamente senza un design attento. Le loro tensioni dirette tipiche differiscono significativamente (2.0V vs. 3.3V). Se collegati in parallelo a una sorgente da 3.3V, il LED arancione verrebbe probabilmente sovrapilotato e danneggiato. Sono essenziali resistori limitatori di corrente separati calcolati per l'intervallo VF di ciascun LED.

D: Qual è il significato del suffisso "B30/2A" nel numero di parte?
R: Sebbene non esplicitamente decodificato in questo estratto, tali suffissi tipicamente denotano combinazioni specifiche di binning per l'intensità luminosa (B30 probabilmente si riferisce al bin di luminosità) e cromaticità/tensione (2A probabilmente si riferisce ai bin di colore/lunghezza d'onda e tensione diretta). La mappatura esatta dovrebbe essere confermata con il documento completo dei codici bin del produttore.

D: Come interpreto la nota "Tolleranza dell'Intensità Luminosa: ±11%"?
R: Questa tolleranza si applica ai valori dichiarati all'interno di ciascun bin (Codice 1 o Codice 2). Significa che un LED etichettato come Bin 1 (22.5-36.0mcd) potrebbe misurare ovunque da circa 20.0mcd a 40.0mcd considerando sia l'intervallo del bin che la tolleranza ±11%. Questo è importante per le applicazioni che richiedono un abbinamento stretto della luminosità.

11. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Caso: Progettazione di un Pannello Indicatore Multi-Stato:Un progettista sta creando un pannello di controllo che richiede un LED di stato verde (non in questa scheda tecnica), un LED di avviso arancione e un LED di attività blu. Sebbene questa scheda tecnica non copra il verde, fornisce arancione (S2) e blu (BH). Il progettista può utilizzare l'impronta 23-22C per entrambi i LED colorati, semplificando il layout del PCB a un unico land pattern. Progetterebbe tre circuiti di pilotaggio separati. Per il LED arancione, assumendo un'alimentazione di 5V e puntando a 10mA, calcolerebbe la resistenza in serie utilizzando la VF minima (1.7V) per sicurezza: R = (5V - 1.7V) / 0.01A = 330 Ohm. Per il LED blu: R = (5V - 2.7V) / 0.01A = 230 Ohm. Specificherebbe il Codice Bin 2 per entrambi per garantire la massima luminosità e abbinata. I fori del pannello sarebbero progettati per accogliere l'angolo di visione di 130 gradi per una visibilità ottimale.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

I Diodi Emettitori di Luce (LED) sono dispositivi semiconduttori che emettono luce quando una corrente elettrica li attraversa. Questo fenomeno è chiamato elettroluminescenza. Nel chip S2 (AlGaInP), gli elettroni si ricombinano con le lacune nel reticolo cristallino di fosfuro di alluminio gallio indio, rilasciando energia sotto forma di fotoni con lunghezze d'onda nella parte arancione/rossa dello spettro. Nel chip BH (InGaN), la ricombinazione avviene all'interno di una struttura di nitruro di indio gallio, producendo fotoni nello spettro blu. Il colore specifico (lunghezza d'onda) è determinato dall'energia del bandgap del materiale semiconduttore, che viene ingegnerizzata durante il processo di crescita del cristallo. Il package in resina trasparente funge da lente e strato protettivo, mentre la coppa riflettente integrata aiuta a dirigere la luce emessa verso l'alto, creando l'ampio angolo di visione.

13. Tendenze Tecnologiche

L'industria dei LED continua a evolversi verso una maggiore efficienza (più lumen per watt), un miglioramento della resa cromatica e una maggiore miniaturizzazione. Il package 23-22C rappresenta un fattore di forma maturo e ampiamente adottato. Le tendenze attuali nei LED indicatori SMD includono lo sviluppo di package ancora più piccoli (es. 1.0x0.5mm), l'adozione crescente del chip-scale packaging (CSP) per design ultra-sottili e l'integrazione di più chip di colore (RGB) in un unico package per un'illuminazione a colori regolabili. C'è anche una forte attenzione al miglioramento dell'affidabilità e delle prestazioni in condizioni di alta temperatura, guidata dalle applicazioni automobilistiche e industriali. La tendenza verso correnti di pilotaggio più elevate per aumentare la luminosità da package minuscoli richiede continui miglioramenti nella gestione termica a livello di chip e package.