LED Rosso 3.2x1.25x1.1mm - Tensione Diretta 2.0V - Corrente 30mA - Potenza 72mW - Scheda Tecnica Italiana

1. Panoramica del Prodotto

1.1 Descrizione Generale

Questo LED SMD rosso è realizzato utilizzando un chip di diodo a emissione luminosa rossa e confezionato in un package standard per montaggio superficiale di dimensioni 3.2mm x 1.25mm x 1.1mm. Il dispositivo è progettato per applicazioni di indicazione generale, segnaletica e display che richiedono alta luminosità e ampio angolo di visione. Con un ingombro compatto, è adatto per processi di assemblaggio SMT automatizzati e saldatura a rifusione.

1.2 Caratteristiche

• Angolo di visione estremamente ampio: 140 gradi (angolo a metà potenza), che consente una visibilità chiara da più direzioni.
• Compatibile con tutti i processi di assemblaggio SMT e saldatura, inclusa la rifusione senza piombo.
• Livello di sensibilità all'umidità (MSL): Livello 3 secondo lo standard JEDEC, che richiede una corretta manipolazione e un essiccazione prima dell'uso se esposto a condizioni ambientali oltre i limiti specificati.
• Conforme alla direttiva RoHS, privo di sostanze pericolose come piombo, mercurio, cadmio e cromo esavalente.
• Disponibile in più bin di luminosità e lunghezza d'onda per flessibilità di progettazione.

1.3 Applicazioni

• Indicatori ottici e luci di stato in elettronica di consumo, apparecchiature industriali e interni automobilistici.
• Retroilluminazione di interruttori e simboli, come in tastiere, pannelli di controllo e segnaletica.
• Illuminazione generale e applicazioni decorative dove si desiderano dimensioni compatte e basso consumo energetico.

2. Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Elettriche e Ottiche (Ta = 25°C)

La tabella seguente riassume i principali parametri elettrici e ottici misurati a una corrente diretta di 20 mA e temperatura ambiente di 25°C, salvo diversa indicazione.

Nota: Tolleranza di misura della tensione diretta: ±0.1 V. Tolleranza di misura della lunghezza d'onda dominante: ±2 nm. Tolleranza di misura dell'intensità luminosa: ±10%.

2.2 Valori Massimi Assoluti

Sollecitazioni oltre quelle elencate nella tabella seguente possono causare danni permanenti al dispositivo. Questi sono solo valori di stress e non è implicito il funzionamento del dispositivo a queste o ad altre condizioni al di fuori di quelle indicate nelle condizioni operative consigliate.

La corrente diretta massima consentita deve essere ridotta se la resistenza termica e la temperatura ambiente causano il superamento di 95°C della temperatura di giunzione. In condizioni di alta temperatura, è necessario utilizzare un adeguato dissipatore di calore o ridurre la corrente di pilotaggio.

3. Sistema di Binning

Il LED è disponibile in più bin per tensione diretta (VF), lunghezza d'onda dominante (λD) e intensità luminosa (IV). Questo binning consente ai progettisti di selezionare dispositivi con tolleranze strette per prestazioni uniformi in un sistema di illuminazione.

3.1 Bin di Tensione Diretta

Sono definiti tre bin VF: B0 (1.8–2.0 V), C0 (2.0–2.2 V) e D0 (2.2–2.4 V). La tensione diretta tipica a 20 mA è di circa 2.0 V per il bin B0.

3.2 Bin di Lunghezza d'Onda Dominante

Sono disponibili tre bin di lunghezza d'onda dominante: F00 (625–630 nm, rosso profondo), G00 (630–635 nm, rosso) e H00 (635–640 nm, rosso-arancio). L'emissione di picco tipica è di circa 630 nm.

3.3 Bin di Intensità Luminosa

L'intensità luminosa è categorizzata in tre intervalli: 1BS (40–90 mcd), 1DN (90–140 mcd) e 1GK (140–200 mcd). Questi bin consentono l'abbinamento della luminosità in applicazioni multi-LED.

Il codice del bin è stampato sull'etichetta del package, insieme ad altri identificatori come il numero di lotto e il codice data.

4. Curve di Prestazione

Le caratteristiche ottiche ed elettriche tipiche sono mostrate nelle curve sottostanti. Queste curve sono intese come linee guida di progettazione; le prestazioni effettive possono variare con le condizioni operative.

4.1 Tensione Diretta vs. Corrente Diretta (Fig. 1-6)

Il grafico mostra la relazione esponenziale tipica di un diodo. A 20 mA, la tensione diretta è di circa 2.0 V. La curva può essere utilizzata per stimare la corrente per una data tensione, ma si consiglia sempre un resistore limitatore di corrente.

4.2 Corrente Diretta vs. Intensità Relativa (Fig. 1-7)

L'intensità luminosa relativa aumenta quasi linearmente con la corrente diretta fino a 30 mA. Un leggero appiattimento può verificarsi a correnti più elevate a causa del riscaldamento.

4.3 Temperatura del Pin vs. Intensità Relativa (Fig. 1-8)

All'aumentare della temperatura del punto di saldatura, l'emissione relativa diminuisce. A 85°C, l'intensità è circa il 90% di quella a 25°C. La gestione termica è essenziale per mantenere un'emissione luminosa costante.

4.4 Temperatura del Pin vs. Corrente Diretta (Fig. 1-9)

La corrente diretta massima consentita deve essere ridotta all'aumentare della temperatura del pin. A 85°C, la corrente massima è ridotta a circa 20 mA per mantenere la temperatura di giunzione al di sotto di 95°C.

4.5 Corrente Diretta vs. Lunghezza d'Onda Dominante (Fig. 1-10)

La lunghezza d'onda dominante si sposta leggermente con l'aumento della corrente, tipicamente meno di 2 nm nell'intervallo operativo. Ciò è dovuto agli effetti di riempimento delle bande nel semiconduttore.

4.6 Intensità Relativa vs. Lunghezza d'Onda (Fig. 1-11)

La distribuzione spettrale di potenza raggiunge il picco a circa 630 nm, con una larghezza di banda a metà altezza di 15 nm (tipica). Ciò garantisce un colore rosso saturo.

4.7 Diagramma di Radiazione (Fig. 1-12)

Il LED presenta un ampio diagramma di radiazione lambertiano con un angolo a metà potenza di 140°. Ciò lo rende ideale per applicazioni che richiedono un'illuminazione estesa o un'indicazione ad ampio angolo.

5. Informazioni Meccaniche e di Imballaggio

5.1 Dimensioni del Package

Il corpo del package misura 3.2 mm (lunghezza) x 1.25 mm (larghezza) x 1.1 mm (altezza). Sulla superficie inferiore sono previsti due pad di saldatura. Il pad anodico è contrassegnato con un segno più o un identificatore nel disegno. I disegni meccanici dettagliati si trovano nella scheda tecnica (Fig. 1-1 a 1-5).

5.2 Schema di Saldatura Consigliato

Le dimensioni consigliate dei pad di rame per la saldatura a rifusione sono mostrate nella scheda tecnica. Una dimensione adeguata del pad garantisce un buon contatto termico ed elettrico. Generalmente si consiglia uno spessore dello stencil di pasta saldante di 0.12 mm.

5.3 Identificazione della Polarità

Il lato catodico è tipicamente contrassegnato da una tacca o da un piano sul package. Nella vista dal basso, il pad 1 è l'anodo e il pad 2 è il catodo (come da Fig. 1-4). Durante l'assemblaggio deve essere rispettata la corretta polarità.

6. Saldatura a Rifusione SMT

6.1 Profilo di Rifusione

Il profilo di saldatura a rifusione consigliato si basa sugli standard JEDEC. I parametri chiave sono:

• Velocità media di rampa (Tsmax a TP): massimo 3°C/s
• Intervallo di temperatura di preriscaldamento (Tsmin a Tsmax): 150°C a 200°C
• Tempo di preriscaldamento (ts): da 60 a 120 secondi
• Tempo sopra 217°C (tL): da 60 a 150 secondi
• Temperatura di picco (TP): 260°C (massimo)
• Tempo entro 5°C dalla temperatura di picco (tp): massimo 30 secondi
• Tempo alla temperatura di picco (>255°C): massimo 10 secondi
• Velocità media di raffreddamento: massimo 6°C/s
• Tempo da 25°C alla temperatura di picco: massimo 8 minuti

La saldatura a rifusione non deve essere eseguita più di due volte. Se trascorrono più di 24 ore tra due cicli di saldatura, i LED potrebbero assorbire umidità e devono essere essiccati prima della seconda rifusione.

6.2 Saldatura a Mano

Se è necessaria la saldatura a mano, la temperatura della punta del saldatore deve essere inferiore a 300°C e il tempo di saldatura non deve superare i 3 secondi. Per ogni LED è consentita una sola operazione di saldatura manuale.

6.3 Rilavorazione e Riparazione

Non è consigliata la rilavorazione dopo la rifusione. Se inevitabile, deve essere utilizzato un saldatore a doppia punta per ridurre lo stress termico. È necessario un test di pre-qualifica per garantire che non vi siano danni al LED.

7. Precauzioni di Manipolazione

7.1 Stoccaggio

I LED vengono spediti in sacchetti barriera all'umidità (MBB) con essiccante e carta indicatrice di umidità. Prima di aprire il sacchetto, conservare a ≤30°C e ≤75% UR. Dopo l'apertura, i LED devono essere utilizzati entro 168 ore (7 giorni) se conservati a ≤30°C e ≤60% UR. Se il tempo di conservazione è superato o la carta indicatrice di umidità mostra rosa (indicante assorbimento di umidità), è necessaria l'essiccazione: 60±5°C per >24 ore.

7.2 Protezione dalle Scariche Elettrostatiche (ESD)

I LED sono sensibili alle scariche elettrostatiche. Devono essere prese adeguate precauzioni ESD, inclusi postazioni di lavoro con messa a terra, imballaggi conduttivi e bracciali antistatici. Il dispositivo è classificato per 2000V HBM.

7.3 Considerazioni Chimiche e Ambientali

L'incapsulante del LED è in silicone, che è permeabile a determinati gas e sostanze chimiche. I composti di zolfo nell'ambiente o nei materiali di accoppiamento devono essere mantenuti al di sotto di 100 ppm. I contenuti di bromo e cloro nei materiali esterni devono essere ciascuno inferiori a 900 ppm, e il loro totale inferiore a 1500 ppm. I composti organici volatili (COV) possono fuoriuscire e depositarsi sul LED, causando scolorimento e perdita di luce. Gli adesivi utilizzati vicino al LED non devono emettere vapori organici.

7.4 Manipolazione Meccanica

Non applicare pressione direttamente sulla lente in silicone. Utilizzare pinzette per maneggiare il componente dalle superfici laterali. Evitare di piegare il PCB dopo la saldatura, poiché ciò potrebbe rompere il package del LED.

7.5 Pulizia

Si consiglia l'alcol isopropilico per la pulizia. Altri solventi devono essere testati per la compatibilità con l'incapsulante in silicone. La pulizia a ultrasuoni non è raccomandata in quanto potrebbe danneggiare il LED.

8. Informazioni sull'Imballaggio e l'Ordine

8.1 Specifiche di Imballaggio

I LED sono imballati in formato nastro e bobina: 3000 pezzi per bobina. Il nastro di trasporto è in plastica conduttiva e ha una larghezza di 8 mm con un passo della tasca di 4 mm. Il diametro della bobina è di 178 mm, con un diametro del mozzo di 60 mm e una larghezza del nastro di 8 mm.

8.2 Informazioni sull'Etichetta

Ogni bobina porta un'etichetta contenente le seguenti informazioni: Numero Parte, Numero Specifica, Numero Lotto, Codice Bin (inclusi bin VF, lunghezza d'onda e intensità), quantità e codice data. Il codice bin è essenziale per garantire prestazioni uniformi in produzione.

8.3 Imballaggio Resistente all'Umidità

Le bobine sono sigillate in un sacchetto barriera all'umidità con essiccante e una carta indicatrice di umidità. Il sacchetto viene quindi imballato in una scatola di cartone per la spedizione.

9. Affidabilità e Test

9.1 Condizioni dei Test di Affidabilità

Il prodotto è stato qualificato secondo gli standard JEDEC. I seguenti test sono stati eseguiti con 22 campioni ciascuno, criterio di accettazione: 0 guasti consentiti (Ac=0, Re=1).

9.2 Criteri di Guasto

I seguenti criteri definiscono un guasto dopo il test di affidabilità:

• Tensione diretta (VF) supera 1.1 volte il limite superiore di specifica (U.S.L.)
• Corrente inversa (IR) supera 2.0 volte il limite superiore di specifica (U.S.L.)
• Flusso luminoso (Φ) scende al di sotto di 0.7 volte il limite inferiore di specifica (L.S.L.)

10. Note Applicative

Quando si progettano circuiti a LED, includere sempre un resistore limitatore di corrente per prevenire sovracorrente. Il valore del resistore può essere calcolato come R = (V_alimentazione - VF_tip) / IF_desiderata. Ad esempio, con un'alimentazione a 5V e una corrente target di 20 mA, R = (5 - 2.0) / 0.02 = 150 Ω. Utilizzare i valori VF minimi/massimi nel caso peggiore per garantire un funzionamento sicuro in tutte le condizioni.

Per connessioni in serie o parallelo, considerare la ripartizione della corrente e gli effetti termici. LED dello stesso bin devono essere utilizzati in parallelo per ridurre al minimo la variazione di luminosità. È necessario prevedere un'adeguata area di rame sul PCB per la dissipazione del calore, specialmente quando si opera a correnti più elevate o temperature ambiente.

L'ampio angolo di visione rende questo LED adatto per applicazioni di illuminazione laterale e retroilluminazione dove si desidera un'illuminazione uniforme.

11. Domande Frequenti

D: Perché la luminosità del LED diminuisce all'aumentare della temperatura?

R: L'efficienza quantica interna del semiconduttore diminuisce con la temperatura, portando a una minore emissione luminosa alla stessa corrente di pilotaggio. La gestione termica è fondamentale.

D: Posso pilotare il LED direttamente da una fonte di tensione?

R: No, un resistore limitatore di corrente o un driver a corrente costante sono obbligatori per evitare di danneggiare il LED.

D: Cosa succede se viene applicata una tensione inversa?

R: Tensioni inverse superiori alla rottura possono causare corrente di dispersione e infine distruggere il LED. La tensione inversa massima è la condizione di prova di 5V; deve essere evitata una polarizzazione inversa prolungata.

D: Come devo conservare i LED inutilizzati?

R: Conservare nel sacchetto barriera all'umidità originale a ≤30°C e ≤75% UR. Se aperto, utilizzare entro 168 ore o essiccare prima dell'uso.

D: Il LED è compatibile con la saldatura senza piombo?

R: Sì, la temperatura di picco di 260°C è compatibile con i processi di saldatura senza piombo conformi alla direttiva RoHS.

12. Principio di Funzionamento

Un LED è un diodo a semiconduttore che emette luce quando gli elettroni si ricombinano con le lacune nella giunzione PN. In questo LED rosso, la regione attiva è tipicamente realizzata con materiali di fosfuro di alluminio gallio indio (AlGaInP) o arseniuro di fosfuro di gallio (GaAsP). Quando polarizzato direttamente, gli elettroni dal lato n e le lacune dal lato p si ricombinano nella regione attiva, rilasciando energia sotto forma di fotoni. La lunghezza d'onda della luce emessa corrisponde all'energia della banda proibita del materiale semiconduttore: in questo caso, circa 1.96 eV per la luce rossa (630 nm). Il LED è incapsulato in una lente in silicone trasparente o colorata che fornisce anche protezione e modella il diagramma di radiazione.

13. Tendenze di Sviluppo

I LED rossi continuano ad evolversi con maggiore efficienza (più lm/W) e migliore stabilità termica. La tendenza è verso package più piccoli (ad esempio, 3.2×1.25 mm è già compatto) e bin di luminosità più elevati. I progressi nella tecnologia dei chip, come una migliore estrazione della luce e progetti flip-chip, promettono ulteriori miglioramenti delle prestazioni. Inoltre, l'integrazione con circuiti di pilotaggio intelligenti e la connettività IoT dovrebbero espandere le applicazioni nell'illuminazione intelligente e nei display.