Scheda Tecnica LED SMD 19-21/T1D-CPQTY/3T - 1.9x2.1mm - 3.0V Max - 40mW - Bianco Puro - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LED SMD 19-21 è un dispositivo compatto a montaggio superficiale, progettato per applicazioni elettroniche moderne che richiedono funzionalità affidabili di indicazione o retroilluminazione. Il suo vantaggio principale risiede nell'ingombro significativamente ridotto rispetto ai LED tradizionali con piedini, consentendo una maggiore densità di componenti sui PCB, riducendo lo spazio di stoccaggio e contribuendo infine alla miniaturizzazione delle apparecchiature finali. La costruzione leggera lo rende inoltre ideale per applicazioni portatili e con vincoli di spazio.

Questo LED è di tipo monocromatico, emette una luce bianca pura ed è realizzato con una resina diffondente gialla. È pienamente conforme agli standard ambientali e di produzione contemporanei, essendo privo di piombo (Pb-free), conforme alla direttiva RoHS, conforme al regolamento REACH dell'UE e privo di alogeni (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). Il prodotto è fornito su nastro da 8mm avvolto su bobine da 7 pollici di diametro, risultando completamente compatibile con le attrezzature di assemblaggio automatico pick-and-place e con i processi standard di saldatura a rifusione a infrarossi o a fase vapore.

2. Parametri Tecnici: Interpretazione Oggettiva Approfondita

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Non è consigliabile operare a questi limiti o oltre.

• Tensione Inversa (VR):5V. Superare questa tensione in polarizzazione inversa può causare la rottura della giunzione.
• Corrente Diretta (IF):10mA. La massima corrente continua DC consigliata per un funzionamento affidabile.
• Corrente Diretta di Picco (IFP):40mA con un ciclo di lavoro di 1/10 e 1kHz. Questo valore consente brevi impulsi di corrente più elevata, utili negli schemi di multiplexing, ma la dissipazione di potenza media deve essere gestita.
• Dissipazione di Potenza (Pd):40mW. La massima potenza che il package può dissipare a Ta=25°C, calcolata come VF * IF.
• Scarica Elettrostatica (ESD) HBM:150V. Questo valore secondo il modello del corpo umano indica un livello moderato di sensibilità ESD; sono essenziali procedure di manipolazione adeguate.
• Temperatura di Funzionamento & Stoccaggio:-40°C a +85°C (funzionamento) e -40°C a +90°C (stoccaggio). Questo ampio intervallo garantisce la funzionalità in ambienti ostili.
• Temperatura di Saldatura:Profilo di rifusione con picco a 260°C per max 10 secondi; saldatura manuale a 350°C per max 3 secondi per terminale.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi parametri sono misurati in condizioni di test standard di Ta=25°C e IF=5mA, fornendo le prestazioni di base.

• Intensità Luminosa (Iv):Varia da un minimo di 45.0 mcd a un massimo di 112.0 mcd, con un valore tipico fornito. Si applica una tolleranza di ±11%.
• Angolo di Visione (2θ1/2):Un tipico ampio angolo di visione di 110 gradi, caratteristico di un package LED diffondente.
• Tensione Diretta (VF):Varia da 2.60V a 3.00V a IF=5mA, con una tolleranza di ±0.05V. Questo parametro è critico per il calcolo della resistenza limitatrice di corrente.
• Corrente Inversa (IR):Massimo di 50 µA a VR=5V. Il dispositivo non è progettato per operare in polarizzazione inversa; questo test è solo per la caratterizzazione della dispersione.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

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

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

Vengono definiti due bin in base all'intensità luminosa minima a IF=5mA:

• Codice Bin P:45 mcd (Min) a 72 mcd (Max).
• Codice Bin Q:72 mcd (Min) a 112 mcd (Max).

3.2 Binning della Tensione Diretta

Vengono definiti quattro bin per la tensione diretta a IF=5mA:

• Codice Bin 28:2.6V a 2.7V
• Codice Bin 29:2.7V a 2.8V
• Codice Bin 30:2.8V a 2.9V
• Codice Bin 31:2.9V a 3.0V

3.3 Binning delle Coordinate di Cromaticità

Il punto di bianco è controllato entro regioni specifiche sul diagramma di cromaticità CIE 1931, definite da quattro bin quadrilateri (Codici 1-4) con una tolleranza di ±0.01. Le coordinate fornite definiscono gli angoli di ciascun bin, garantendo che la luce bianca emessa rientri in uno spazio colore prevedibile.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Le curve caratteristiche tipiche forniscono informazioni sul comportamento del dispositivo in condizioni variabili.

• Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta:Mostra la relazione non lineare tra corrente di pilotaggio e emissione luminosa. L'intensità aumenta con la corrente ma può saturarsi a livelli più elevati.
• Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Dimostra il coefficiente di temperatura negativo dell'emissione luminosa. L'intensità luminosa tipicamente diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione.
• Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva IV):Illustra la relazione esponenziale, cruciale per comprendere la resistenza dinamica e la necessità di regolazione della corrente.
• Curva di Derating della Corrente Diretta:Specifica la massima corrente diretta ammissibile in funzione della temperatura ambiente per garantire che il valore di dissipazione di potenza (Pd) non venga superato.
• Distribuzione Spettrale:Raffigura la distribuzione spettrale di potenza della luce bianca, tipicamente mostrando un picco del LED blu combinato con un'emissione più ampia del fosforo giallo.
• Diagramma di Radiazione:Un grafico polare che visualizza la distribuzione spaziale dell'intensità luminosa, confermando l'angolo di visione di 110 gradi.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il LED ha un package SMD compatto con dimensioni nominali. Il catodo è identificato da un segno specifico sul corpo del package. Tutte le tolleranze non specificate sono ±0.1mm. La lunghezza, larghezza e altezza esatte sono definite nel disegno dimensionato.

5.2 Identificazione della Polarità

È fornita una chiara marcatura del catodo sul package per garantire il corretto orientamento durante l'assemblaggio del PCB. Una polarità errata impedirà l'accensione del LED e potrebbe sottoporlo a stress da tensione inversa.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Condizioni di Saldatura

È raccomandato un profilo di saldatura a rifusione senza piombo: preriscaldamento tra 150-200°C per 60-120s, tempo sopra 217°C (liquidus) per 60-150s, 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 di raffreddamento è 3°C/sec. La saldatura a rifusione non dovrebbe essere eseguita più di due volte. Evitare stress meccanici sul LED durante il riscaldamento e non deformare il PCB dopo la saldatura.

6.2 Precauzioni per Stoccaggio e Manipolazione

I LED sono sensibili all'umidità (MSL). Le precauzioni chiave includono:

• Stoccaggio:Non aprire la busta anti-umidità fino al momento dell'uso. Conservare le buste non aperte in un luogo fresco e asciutto.
• Tempo di Vita a Punto (Floor Life):Dopo l'apertura, utilizzare entro 168 ore (7 giorni) se conservati a ≤30°C e ≤60% UR. Altrimenti, ricuocere a 60±5°C per 24 ore e reimballare.
• Protezione ESD:Il dispositivo ha un rating ESD HBM di 150V, che richiede l'uso di postazioni di lavoro e procedure di manipolazione sicure per l'ESD.
• Limitazione di Corrente:Una resistenza limitatrice di corrente esterna è obbligatoria. La caratteristica IV esponenziale del LED significa che una piccola variazione di tensione causa una grande variazione di corrente, che può portare a un guasto immediato senza una corretta regolazione della corrente.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche di Imballaggio

Il prodotto è fornito in imballaggio resistente all'umidità costituito da:

• Nastro Portacomponenti:Larghezza 8mm, caricato in...
• Bobina:Diametro 7 pollici. La quantità standard caricata è di 3000 pezzi per bobina.
• Busta Anti-Umidità:Busta di alluminio contenente la bobina, insieme a un essiccante e una scheda indicatrice di umidità.

Le dimensioni dettagliate per la bobina e il nastro portacomponenti sono fornite con una tolleranza standard di ±0.1mm salvo diversa indicazione.

7.2 Spiegazione dell'Etichetta

L'etichetta dell'imballaggio include codici per la tracciabilità e la specifica:

• CPN (Numero Prodotto del Cliente)
• P/N (Numero Prodotto)
• QTY (Quantità di Imballo)
• CAT (Classe di Intensità Luminosa, es. P o Q)
• HUE (Classe Coordinate di Cromaticità & Lunghezza d'Onda Dominante, es. 1-4)
• REF (Classe Tensione Diretta, es. 28-31)
• LOT No (Numero di Lotto per tracciabilità)

8. Suggerimenti per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Retroilluminazione:Ideale per indicatori di cruscotto, illuminazione di interruttori e retroilluminazione piatta per LCD e simboli.
• Apparecchiature di Telecomunicazione:Indicatori di stato e retroilluminazione tastiere in telefoni e fax.
• Indicazione Generale:Qualsiasi applicazione che richieda una sorgente luminosa bianca compatta e affidabile.

8.2 Considerazioni di Progettazione

• Pilotaggio della Corrente:Utilizzare sempre una resistenza in serie o un driver a corrente costante. Calcolare il valore della resistenza usando R = (Valimentazione - VF) / IF, dove VF dovrebbe essere scelto dal valore massimo del bin (es. 3.0V) per un progetto sicuro.
• Gestione Termica:Sebbene la potenza sia bassa, assicurare un'adeguata area di rame sul PCB o via termiche se si opera ad alte temperature ambiente o vicino alla corrente massima, come da curva di derating.
• Progettazione Ottica:L'angolo di visione di 110 gradi e la resina diffondente forniscono un pattern di emissione ampio e morbido, adatto per la visione diretta o per guide luminose.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

La principale differenziazione del LED 19-21 risiede nel suo equilibrio tra dimensioni, prestazioni e affidabilità. Rispetto ai LED SMD più grandi (es. 3528), offre un significativo risparmio di spazio. Rispetto ai package chip-scale più piccoli, è più facile da maneggiare e saldare utilizzando processi SMT standard. La sua specifica struttura di binning per intensità, tensione e cromaticità consente una progettazione di sistema più precisa e una migliore coerenza nella produzione di massa rispetto alle alternative non binnate o con binning meno rigoroso.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

10.1 Perché una resistenza limitatrice di corrente è obbligatoria?

La tensione diretta del LED ha un coefficiente di temperatura negativo e una variazione di produzione (bin 28-31). Un'alimentazione a tensione fissa collegata direttamente causerebbe un flusso di corrente incontrollato, superando rapidamente il valore massimo assoluto di 10mA e distruggendo il dispositivo. La resistenza in serie fornisce un metodo semplice e lineare di regolazione della corrente.

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

Sì, ma una resistenza in serie è essenziale. Ad esempio, puntando a IF=5mA con un VF nel caso peggiore di 3.0V: R = (5V - 3.0V) / 0.005A = 400 Ohm. Una resistenza standard da 390 o 430 Ohm sarebbe adatta. Verificare sempre la corrente effettiva in condizioni operative.

10.3 Cosa significa il tempo di vita a punto di 168 ore?

Questo è il tempo massimo in cui il LED può essere esposto alle condizioni ambientali della fabbrica (≤30°C/60% UR) dopo l'apertura della busta anti-umidità, prima che l'assorbimento di umidità possa causare danni (\"popcorning\") durante la saldatura a rifusione. Se questo tempo viene superato, è necessaria una ricottura di 24 ore a 60°C per rimuovere l'umidità.

11. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Caso: Progettazione di un pannello indicatore di stato con luminosità uniforme.Per garantire la coerenza visiva tra più LED su un pannello, specificare requisiti di binning più stretti quando si ordina. Ad esempio, richiedere tutti i LED dal Bin Q (intensità più alta) e dal Bin 29 (VF 2.7-2.8V). Utilizzare un driver a corrente costante impostato a 5mA invece di un'alimentazione a tensione + resistenze ridurrà ulteriormente le variazioni di luminosità causate da piccole differenze nella tensione diretta nel lotto, ottenendo un aspetto perfettamente uniforme.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

Questo è un LED bianco a conversione di fosforo. Il nucleo è un chip semiconduttore, tipicamente realizzato in Nitruro di Gallio e Indio (InGaN), che emette luce blu quando polarizzato direttamente (elettroni e lacune si ricombinano nella giunzione PN). Questa luce blu eccita un rivestimento di fosforo giallo (Granato di Alluminio e Ittrio, YAG:Ce) all'interno del package. La combinazione della luce blu residua e dell'emissione gialla a spettro ampio del fosforo risulta nella percezione di luce bianca da parte dell'occhio umano. La resina diffondente gialla aiuta a diffondere la luce, creando l'ampio angolo di visione.

13. Tendenze Tecnologiche

La tendenza nei LED indicatori SMD continua verso una maggiore efficienza (più lumen per watt), un indice di resa cromatica (CRI) migliorato per i LED bianchi e dimensioni del package ancora più ridotte, mantenendo o migliorando le prestazioni termiche. C'è anche un focus sul miglioramento dell'affidabilità e della longevità sotto correnti di pilotaggio e temperature operative più elevate. La standardizzazione del binning e la fornitura di dati tecnici dettagliati, come si vede in questa scheda tecnica, riflettono la tendenza del settore verso componenti più prevedibili e facili da progettare per la produzione automatizzata e di alto volume.