Scheda Tecnica LED SMD 19-117/T1D-AP2Q2QY/3T - Bianco Puro - 5mA - 2.7-3.2V - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche di un LED a montaggio superficiale (SMD) identificato come 19-117/T1D-AP2Q2QY/3T. Questo componente è un LED monocromatico a luce bianca pura, progettato per i moderni processi di assemblaggio elettronico. Il suo compatto package SMD offre vantaggi significativi rispetto ai componenti tradizionali a telaio, consentendo la progettazione di schede a circuito stampato (PCB) più piccole, una maggiore densità di componenti e, in definitiva, apparecchiature finali più compatte. La natura leggera del package lo rende inoltre adatto ad applicazioni miniaturizzate e portatili.

1.1 Caratteristiche Fondamentali e Conformità

Il LED è fornito su nastro da 8mm avvolto su una bobina da 7 pollici di diametro, risultando pienamente compatibile con le attrezzature standard di pick-and-place automatizzate per la produzione di grandi volumi. È progettato per essere processato utilizzando tecniche di saldatura a rifusione sia a infrarossi che a fase di vapore. Il dispositivo è realizzato con materiali privi di piombo (Pb-free) e incorpora protezione contro le scariche elettrostatiche (ESD). Conformemente a normative ambientali e di sicurezza chiave, tra cui la direttiva RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose) dell'UE, il regolamento REACH (Registrazione, Valutazione, Autorizzazione e Restrizione delle Sostanze Chimiche), ed è classificato come privo di alogeni, con contenuto di Bromo (Br) e Cloro (Cl) ciascuno inferiore a 900 ppm e la loro somma inferiore a 1500 ppm.

1.2 Applicazioni Target

Questo LED è versatile e trova impiego in vari ruoli di illuminazione e indicazione. Le applicazioni principali includono la retroilluminazione per cruscotti di pannelli strumenti e pulsanti a membrana. Nell'ambito delle apparecchiature di telecomunicazione, può fungere da indicatore di stato o retroilluminazione per dispositivi come telefoni e fax. È inoltre adatto per fornire una retroilluminazione piatta per display a cristalli liquidi (LCD), pannelli di commutazione e simboli. La sua natura general-purpose ne consente l'uso in un'ampia gamma di elettronica di consumo e industriale dove è richiesta una sorgente di luce bianca compatta e affidabile.

2. Approfondimento delle Specifiche Tecniche

Questa sezione fornisce un'analisi dettagliata dei limiti e delle caratteristiche elettriche, ottiche e termiche del LED. Comprendere questi parametri è cruciale per una progettazione del circuito affidabile e per garantire prestazioni a lungo termine.

2.1 Valori Massimi Assoluti

I Valori Massimi Assoluti definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Questi valori sono specificati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C e non devono essere superati in nessuna condizione operativa. I limiti chiave sono:

• Tensione Inversa (VR):5V. L'applicazione di una tensione di polarizzazione inversa superiore a questa può causare il breakdown della giunzione semiconduttrice del LED.
• Corrente Diretta Continua (IF):10mA. Questa è la massima corrente continua che può attraversare il LED in modo continuativo.
• Corrente Diretta di Picco (IFP):100mA. Questa è la massima corrente impulsiva ammissibile, specificata con un ciclo di lavoro di 1/10 e una frequenza di 1 kHz. È adatta per brevi lampi ad alta intensità.
• Dissipazione di Potenza (Pd):40mW. Questa è la massima quantità di potenza che il dispositivo può dissipare sotto forma di calore, calcolata come Tensione Diretta (VF) × Corrente Diretta (IF).
• Robustezza ESD (HBM):2000V. Il dispositivo può resistere a scariche elettrostatiche fino a questo livello secondo il modello del corpo umano (HBM), indicando una buona robustezza alla manipolazione.
• Temperatura di Funzionamento (Topr):-40°C a +85°C. L'intervallo di temperatura ambiente entro il quale il LED è progettato per funzionare.
• Temperatura di Conservazione (Tstg):-40°C a +90°C. L'intervallo di temperatura per la conservazione del dispositivo quando non alimentato.
• Temperatura di Saldatura:Il package può resistere alla saldatura a rifusione con una temperatura di picco di 260°C per un massimo di 10 secondi, o alla saldatura manuale a 350°C per un massimo di 3 secondi.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Le Caratteristiche Elettro-Ottiche sono misurate a Ta=25°C e una corrente di prova standard (IF) di 5mA. Questi rappresentano i parametri di prestazione tipici.

• Intensità Luminosa (Iv):L'emissione luminosa varia da un minimo di 57.0 millicandele (mcd) a un massimo di 112.0 mcd. Il valore tipico rientra in questo intervallo, e sono definiti bin specifici (vedi Sezione 3). La tolleranza è ±11%.
• Angolo di Visione (2θ1/2):L'angolo di visione tipico, definito come l'angolo in cui l'intensità scende alla metà del suo valore di picco, è di 130 gradi. Ciò indica un pattern di emissione ampio e diffuso, adatto per l'illuminazione di aree.
• Tensione Diretta (VF):La caduta di tensione ai capi del LED quando conduce 5mA varia tipicamente da 2.70V a 3.20V. La tolleranza è ±0.05V. Questo parametro è critico per la progettazione del circuito di limitazione della corrente.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

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

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

L'emissione luminosa è categorizzata in tre bin (P2, Q1, Q2) quando misurata a IF=5mA:

• Bin P2:57.0 mcd (Min) a 72.0 mcd (Max)
• Bin Q1:72.0 mcd (Min) a 90.0 mcd (Max)
• Bin Q2:90.0 mcd (Min) a 112.0 mcd (Max)

Il codice bin specifico (ad es., Q2 nel numero di parte 19-117/T1D-AP2Q2QY/3T) indica l'emissione luminosa minima garantita per quell'unità specifica.

3.2 Binning della Tensione Diretta

La tensione diretta è categorizzata in cinque bin (da 29 a 33) a IF=5mA:

• Bin 29:2.70V a 2.80V
• Bin 30:2.80V a 2.90V
• Bin 31:2.90V a 3.00V
• Bin 32:3.00V a 3.10V
• Bin 33:3.10V a 3.20V

Questo binning aiuta nella progettazione degli alimentatori e nella previsione più accurata del consumo di corrente su un lotto di LED.

3.3 Binning delle Coordinate di Cromaticità

Il colore della luce bianca è definito dalle sue coordinate di cromaticità (x, y) sul diagramma CIE 1931. La scheda tecnica definisce sei bin (da 1 a 6), ciascuno dei quali specifica un'area quadrilatera sul grafico dei colori. Vengono fornite le coordinate dei quattro angoli di ciascun bin. Ciò garantisce che la luce bianca emessa rientri in uno spazio colore specifico e controllato. La tolleranza per queste coordinate è ±0.01.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

I dati grafici forniscono una comprensione più approfondita del comportamento del LED in condizioni variabili.

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

La curva I-V mostra la relazione esponenziale tra corrente e tensione. Per questo LED, a una temperatura ambiente fissa di 25°C, la tensione diretta aumenta all'aumentare della corrente. Questa curva è essenziale per determinare il punto di lavoro e il valore della resistenza in serie necessaria per ottenere una corrente desiderata.

4.2 Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta

Questo grafico dimostra come l'emissione luminosa aumenti con la corrente diretta. Tipicamente mostra una relazione quasi lineare a correnti più basse, che può saturarsi a correnti più elevate a causa di effetti termici e di efficienza. La curva è tracciata su una scala semi-logaritmica, mostrando l'intensità dal 10% al 1000% rispetto a un valore di riferimento.

4.3 Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

L'efficienza del LED diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Questa curva traccia l'emissione luminosa relativa in funzione della temperatura ambiente (Ta). Tipicamente mostra un picco vicino alla temperatura ambiente, con l'emissione che diminuisce quando la temperatura aumenta o diminuisce significativamente. Questo è critico per le applicazioni che operano in ambienti termici non ideali.

4.4 Curva di Derating della Corrente Diretta

Per prevenire il surriscaldamento, la massima corrente diretta continua ammissibile deve essere ridotta all'aumentare della temperatura ambiente. Questa curva di derating specifica la corrente operativa sicura per temperature ambiente superiori a 25°C fino alla temperatura massima di funzionamento.

4.5 Distribuzione Spettrale

La curva di distribuzione della potenza spettrale mostra l'intensità della luce emessa a ciascuna lunghezza d'onda. Per un LED bianco basato su un chip blu InGaN con fosforo giallo (come indicato nella Guida alla Selezione del Dispositivo), lo spettro mostrerà tipicamente un picco blu dominante dal chip e un'emissione gialla/verde più ampia dal fosforo, che si combinano per produrre luce bianca.

4.6 Diagramma di Radiazione

Un diagramma polare illustra la distribuzione spaziale dell'intensità luminosa. Il diagramma fornito, con valori di intensità normalizzati a vari angoli, conferma l'ampio angolo di visione di 130 gradi, mostrando un pattern di emissione Lambertiano o quasi-Lambertiano in cui l'intensità è massima a 0 gradi (perpendicolare alla superficie emissiva) e diminuisce verso i lati.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

La scheda tecnica include un disegno meccanico dettagliato del package del LED. Le dimensioni chiave includono la lunghezza, larghezza e altezza complessive, nonché le dimensioni e la posizione delle piazzole di saldatura (anodo e catodo). Il disegno specifica le tolleranze, tipicamente ±0.1mm salvo diversa indicazione. L'interpretazione corretta di questo disegno è vitale per la progettazione dell'impronta PCB al fine di garantire una corretta saldatura e allineamento.

5.2 Identificazione della Polarità

Il disegno del package indica chiaramente quale piazzola di saldatura corrisponde all'anodo (positivo) e al catodo (negativo). Un collegamento di polarità errato impedirà l'illuminazione del LED e potrebbe superare la tensione inversa nominale.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

6.1 Requisito di Limitazione della Corrente

Critico:Una resistenza di limitazione della corrente esterna (o un driver a corrente costante)deveessere utilizzata in serie con il LED. La tensione diretta del LED ha un coefficiente di temperatura negativo e una piccola variazione può causare un grande cambiamento di corrente a causa delle sue caratteristiche di diodo. Il funzionamento senza controllo della corrente porterà quasi certamente a una fuga termica e a un guasto rapido.

6.2 Conservazione e Sensibilità all'Umidità

I LED sono imballati in una busta barriera resistente all'umidità con essiccante per prevenire l'assorbimento di umidità atmosferica, che può causare "popcorning" (crepe del package) durante la saldatura a rifusione.

• Prima dell'Apertura:Conservare a ≤ 30°C e ≤ 90% di Umidità Relativa (UR).
• Dopo l'Apertura:La "vita a banco" (tempo in cui i componenti possono essere esposti alle condizioni ambientali della fabbrica) è di 1 anno a ≤ 30°C e ≤ 60% UR. Le parti non utilizzate devono essere risigillate in una busta impermeabile con essiccante fresco.
• Essiccazione (Baking):Se l'indicatore dell'essiccante mostra saturazione o il tempo di esposizione è superato, i componenti devono essere essiccati a 60 ± 5°C per 24 ore per rimuovere l'umidità prima della saldatura.

6.3 Profilo di Rifusione (Reflow)

Viene fornito un profilo di temperatura di rifusione consigliato per saldatura senza piombo:

• Preriscaldamento:Rampa da ambiente a 150-200°C in 60-120 secondi.
• Fase di Soak/Preflow:Mantenere sopra i 217°C (il punto di fusione della saldatura senza piombo) per 60-150 secondi.
• Rifusione:La temperatura di picco non deve superare i 260°C, e il tempo sopra i 255°C deve essere limitato a un massimo di 30 secondi. Il tempo al picco effettivo deve essere di massimo 10 secondi.
• Raffreddamento:La velocità massima di raffreddamento è specificata come 6°C/secondo.

Note Importanti:La saldatura a rifusione non deve essere eseguita più di due volte. Evitare stress meccanici sul LED durante il riscaldamento e non deformare il PCB dopo la saldatura, poiché ciò può danneggiare i giunti di saldatura o il componente stesso.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

I LED sono forniti su nastro portacomponenti goffrato per la manipolazione automatizzata.

• Bobina:Bobina standard da 7 pollici (178mm) di diametro.
• Larghezza del Nastro: 8mm.
• Passo delle Tasche & Quantità:Le dimensioni del nastro portacomponenti sono specificate per contenere 3000 pezzi per bobina.
• Dimensioni della Bobina:Disegni dettagliati mostrano il diametro del mozzo della bobina, il diametro della flangia e la larghezza complessiva.

7.2 Spiegazione dell'Etichetta

L'etichetta dell'imballaggio contiene diversi codici:

• CPN:Numero di Prodotto del Cliente (opzionale).
• P/N:Il numero di parte completo del produttore (es., 19-117/T1D-AP2Q2QY/3T).
• QTY:Quantità di imballaggio sulla bobina.
• CAT:Grado del bin dell'Intensità Luminosa (es., Q2).
• HUE:Grado della coordinata di cromaticità e della lunghezza d'onda dominante.
• REF:Grado del bin della Tensione Diretta (es., 29-33).
• LOT No:Numero di lotto per la tracciabilità.

8. Considerazioni per la Progettazione dell'Applicazione

8.1 Progettazione del Circuito di Pilotaggio

Il metodo di pilotaggio più comune è una resistenza in serie. Il valore della resistenza (R) si calcola usando la Legge di Ohm: R = (Valimentazione - VF) / IF. Scegliere VF dal valore massimo assoluto o da un valore conservativo dell'intervallo del bin per garantire che la corrente non superi i limiti anche con variazioni dei componenti. Ad esempio, con un'alimentazione a 5V e utilizzando VF_max di 3.2V per un IF target di 5mA: R = (5V - 3.2V) / 0.005A = 360Ω. Verrebbe selezionato il valore standard più vicino (es., 390Ω), ottenendo una corrente leggermente inferiore. Per precisione o tensioni di alimentazione variabili, sono raccomandati driver a corrente costante.

8.2 Gestione Termica

Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa (max 40mW), un'efficace gestione termica sul PCB è comunque importante per mantenere l'emissione luminosa e la longevità, specialmente ad alte temperature ambiente o quando pilotato vicino alla corrente massima. Assicurarsi che il PCB abbia un'adeguata area di rame collegata alla piazzola termica del LED (se presente) o alle piazzole di saldatura per fungere da dissipatore di calore. Seguire la curva di derating della corrente per il funzionamento a temperature elevate.

8.3 Integrazione Ottica

L'ampio angolo di visione di 130 gradi rende questo LED adatto ad applicazioni che richiedono un'illuminazione uniforme e diffusa su un'area, come dietro una guida luminosa o un pannello diffusore. Per una luce più focalizzata, sarebbero necessarie lenti o riflettori esterni. La resina diffusa gialla aiuta a disperdere la luce, contribuendo all'ampio angolo di visione.

9. Confronto Tecnico e Posizionamento

Questo LED, in base ai suoi parametri, è posizionato come una sorgente di illuminazione bianca general-purpose a bassa potenza. Rispetto ai LED tradizionali a foro passante, il suo formato SMD offre significativi risparmi di spazio ed efficienza produttiva. Nel panorama dei LED bianchi SMD, i suoi principali fattori di differenziazione sono la specifica combinazione di una tensione diretta relativamente bassa (compatibile con alimentazioni logiche a 3.3V), un'intensità luminosa moderata adatta per indicazione e retroilluminazione locale, e la conformità con gli standard ambientali moderni (senza alogeni, senza piombo). Non è un LED ad alta potenza o alta luminosità per l'illuminazione primaria, ma è ottimizzato per un'illuminazione secondaria e un'indicazione di stato compatta e affidabile.

10. Domande Frequenti (FAQ)

10.1 Di quale resistenza ho bisogno per un'alimentazione a 3.3V?

Utilizzando un VF conservativo di 3.2V e un IF target di 5mA: R = (3.3V - 3.2V) / 0.005A = 20Ω. Questa è una resistenza molto piccola e la corrente sarà altamente sensibile alle variazioni di VF e della tensione di alimentazione. Si raccomanda di utilizzare un driver a corrente costante o di considerare l'uso di una corrente target più bassa (es., 3-4mA) per sistemi a 3.3V, oppure scegliere un LED con un bin VF più basso.

10.2 Posso pilotarlo con un segnale PWM per la regolazione dell'intensità?

Sì, la modulazione a larghezza di impulso (PWM) è un metodo eccellente per regolare l'intensità dei LED. Implica l'accensione e lo spegnimento del LED a una frequenza sufficientemente alta da essere impercettibile all'occhio umano (tipicamente >100Hz). L'emissione luminosa media è proporzionale al ciclo di lavoro. Questo metodo mantiene la temperatura di colore meglio della regolazione analogica (riduzione di corrente). Assicurarsi che la corrente di picco in ogni impulso non superi il valore nominale della Corrente Diretta di Picco (IFP) di 100mA.

10.3 Perché l'intensità luminosa è data in mcd invece che in lumen?

Le millicandele (mcd) misurano l'intensità luminosa, ovvero la quantità di luce emessa in una particolare direzione. I lumen misurano il flusso luminoso totale (emissione di luce in tutte le direzioni). Per un componente direzionale come un LED con un angolo di visione definito, mcd è una specifica comune. Il flusso luminoso può essere approssimato se il diagramma di radiazione è noto, ma per scopi di confronto e indicazione, mcd è lo standard.

10.4 Cosa significa "T1D" nel numero di parte?

Sebbene non sia esplicitamente decodificato in questa scheda tecnica, nelle comuni convenzioni di denominazione del settore per tali LED SMD, "T1" spesso si riferisce alle dimensioni/stile del package (un'impronta SMD a 2 piazzole specifica), e "D" può riferirsi al colore (Diffuso) o ad altre varianti. I parametri di prestazione critici sono definiti dai successivi codici bin (AP2Q2QY).

11. Caso di Studio di Progettazione: Retroilluminazione di Pulsanti per Cruscotto

Scenario:Progettazione della retroilluminazione per un pulsante del cruscotto automobilistico che richiede un'illuminazione bianca uniforme e a basso livello su una piccola icona.

Implementazione:Un singolo LED 19-117 è posizionato sotto un cappuccio del pulsante traslucido. Il LED è pilotato dal sistema a 12V del veicolo tramite una resistenza in serie. La resistenza è calcolata per una corrente sicura di 8mA (inferiore al massimo di 10mA) utilizzando un VF alto di 3.2V: R = (12V - 3.2V) / 0.008A = 1.1kΩ. Viene selezionata una resistenza da 1.2kΩ, ottenendo ~7.3mA. L'ampio angolo di visione di 130 gradi garantisce che l'icona sia illuminata uniformemente senza punti caldi. L'intervallo di temperatura operativa del LED (-40°C a +85°C) copre comodamente l'ambiente automobilistico. La conformità senza piombo e senza alogeni soddisfa gli standard del settore automobilistico.

12. Principio Tecnologico

Questo LED bianco opera sul principio della conversione del fosforo. L'elemento semiconduttore centrale è un chip di Nitruro di Indio Gallio (InGaN) che emette luce blu quando la corrente elettrica passa attraverso la sua giunzione p-n (elettroluminescenza). Questa luce blu non viene emessa direttamente. Invece, colpisce uno strato di materiale fosforo a emissione gialla (es., Granato di Alluminio e Ittrio drogato con Cerio, YAG:Ce) depositato sul chip o intorno ad esso. Il fosforo assorbe una parte dei fotoni blu e riemette fotoni su un ampio spettro nella regione gialla. La combinazione della luce blu rimanente non assorbita e della luce gialla appena generata è percepita dall'occhio umano come luce bianca. I rapporti specifici di blu e giallo, controllati dalla composizione e dallo spessore del fosforo, determinano la temperatura di colore correlata (CCT) della luce bianca, gestita attraverso il processo di binning della cromaticità.

13. Tendenze del Settore

La tendenza generale nei LED SMD per indicazione e retroilluminazione locale continua verso una maggiore efficienza (più lumen o mcd per watt), che consente un'emissione più luminosa a parità di potenza o un consumo energetico ridotto a parità di luminosità. C'è anche una spinta verso un miglioramento della coerenza del colore (binning più stretto) e un'affidabilità più elevata in condizioni difficili. L'adozione di materiali avanzati per il package migliora le prestazioni termiche, consentendo correnti di pilotaggio più elevate a parità di ingombro. Inoltre, l'integrazione con circuiti di controllo integrati (es., driver IC nello stesso package) è una tendenza in crescita per semplificare la progettazione del sistema. Gli standard di conformità ambientale evidenziati in questa scheda tecnica (RoHS, REACH, senza alogeni) sono diventati requisiti di base nell'industria elettronica globale.