LED Rosso 0402 RF-RU0402TS-BC-B1 - 1,0x0,5x0,4mm - Tensione Diretta 1,7-2,4V - Potenza 48mW - Scheda Tecnica Italiana

1. Panoramica del prodotto

Il RF-RU0402TS-BC-B1 è un LED SMD rosso in miniatura in un package da 1,0mm x 0,5mm x 0,4mm, fabbricato utilizzando un chip rosso ad alta efficienza. Progettato per l'indicazione visiva generica, offre un angolo di visione estremamente ampio di 140°, rendendolo adatto per applicazioni dove la visibilità da diverse angolazioni è critica. Il dispositivo supporta processi standard di assemblaggio SMT e saldatura a rifusione, ed è conforme alla direttiva RoHS con un livello di sensibilità all'umidità di 3.

I punti salienti includono un basso intervallo di tensione diretta (da 1,7V a 2,4V a 5mA), una corrente diretta massima di 20mA e una dissipazione di potenza di 48mW. Il LED emette luce rossa con lunghezze d'onda dominanti tra 625nm e 640nm, e bin di intensità luminosa che vanno da 8 mcd a 65 mcd. Il prodotto è disponibile in molteplici bin di intensità e lunghezza d'onda, consentendo la messa a punto per uniformità in applicazioni su larga scala.

2. Analisi dei parametri tecnici

2.1 Caratteristiche elettriche e ottiche

A una temperatura ambiente di 25°C e una corrente di prova di 5mA, il LED presenta le seguenti caratteristiche tipiche:

• Tensione diretta (VF):La tensione diretta è suddivisa in diversi gruppi (da A2 a D2), coprendo da 1,7V a 2,4V con passi di 0,1V. La tolleranza di misura è ±0,1V.
• Lunghezza d'onda dominante (λD):Tre bin di lunghezza d'onda (F00: 625-630nm, G00: 630-635nm, H00: 635-640nm) consentono la selezione della tonalità rossa precisa. Tolleranza ±2nm.
• Intensità luminosa (IV):Sei bin (A00: 8-12 mcd, B00: 12-18 mcd, C00: 18-28 mcd, D00: 28-43 mcd, E00: 43-65 mcd) coprono un'ampia gamma di opzioni di luminosità. Tolleranza ±10%.
• Angolo di visione (2θ1/2):Tipico 140°, che garantisce un'ampia dispersione.
• Corrente inversa (IR):Meno di 10 µA a VR=5V.
• Resistenza termica (RTHJ-S):450°C/W (giunzione a punto di saldatura).

2.2 Valori massimi assoluti

Il dispositivo non deve superare i seguenti limiti per evitare danni permanenti:

• Dissipazione di potenza (Pd): 48 mW
• Corrente diretta (IF): 20 mA (DC); 60 mA di picco per impulso (1/10 duty, larghezza 0,1ms)
• ESD (HBM): 2000 V
• Temperatura operativa (Topr): da -40°C a +85°C
• Temperatura di stoccaggio (Tstg): da -40°C a +85°C
• Temperatura di giunzione (Tj): 95°C

2.3 Caratteristiche termiche

La resistenza termica di 450°C/W indica una moderata capacità di dissipazione del calore. In funzionamento continuo a 20mA, l'aumento della temperatura di giunzione rispetto all'ambiente è di circa 9°C (supponendo una buona gestione termica). Bisogna prestare attenzione a mantenere la giunzione al di sotto del limite di 95°C, specialmente in applicazioni ad alta densità. Le curve di derating tipiche delle prestazioni ottiche mostrano che l'intensità relativa diminuisce linearmente all'aumentare della temperatura ambiente (vedere Sezione 3).

3. Analisi delle curve di prestazione

La scheda tecnica fornisce diverse relazioni grafiche che aiutano nella progettazione circuitale:

3.1 Tensione diretta vs Corrente diretta

La Fig. 1-6 mostra una tipica curva esponenziale del diodo. A 2V di tensione diretta, la corrente è di circa 5mA. La curva diventa più ripida sopra i 2V, raggiungendo 20mA intorno a 2,5V. Questa non linearità sottolinea la necessità di resistori limitatori di corrente.

3.2 Intensità relativa vs Corrente diretta

L'intensità relativa aumenta linearmente con la corrente diretta fino a 20mA, per poi saturarsi leggermente. A 5mA, l'intensità relativa è circa 0,4 (normalizzata a 20mA). Questa regione lineare consente una facile regolazione della luminosità tramite PWM o controllo analogico della corrente.

3.3 Effetti della temperatura

La Fig. 1-8 dimostra che l'intensità relativa diminuisce di circa il 15% quando la temperatura ambiente sale da 25°C a 85°C. La Fig. 1-9 mostra che la corrente diretta massima consentita diminuisce da 20mA a 25°C a circa 8mA a 100°C di temperatura del pin. Queste curve di derating sono cruciali per la progettazione termica.

3.4 Stabilità della lunghezza d'onda

La Fig. 1-10 indica che la lunghezza d'onda dominante si sposta leggermente (circa 2nm) da 5mA a 15mA, rimanendo all'interno del bin. Questa stabilità è accettabile per la maggior parte delle applicazioni di indicatori.

3.5 Distribuzione spettrale

Lo spettro (Fig. 1-11) mostra un picco stretto centrato intorno a 630nm con una larghezza a metà altezza (FWHM) di circa 20nm, tipico per LED rossi AllnGaP.

3.6 Diagramma di radiazione

La Fig. 1-12 presenta un diagramma polare che illustra un pattern di emissione quasi-lambertiano. L'intensità relativa scende al 50% a circa 70° dall'asse, confermando l'angolo di visione di 140°.

4. Sistema di binning

Il RF-RU0402TS-BC-B1 utilizza un sistema di binning multidimensionale per colore, luminosità e tensione diretta:

• Bin di lunghezza d'onda:F00 (625-630nm), G00 (630-635nm), H00 (635-640nm). Ogni bin garantisce un aspetto cromatico uniforme.
• Bin di intensità luminosa:Da A00 a E00 (intervallo 8-65 mcd). I bin non si sovrappongono, consentendo un abbinamento preciso per retroilluminazione uniforme o display a matrice.
• Bin di tensione diretta:Da A2 a D2 (1,7-2,4V, passi di 0,1V). Il raggruppamento della tensione aiuta nella progettazione di circuiti in serie/parallelo riducendo al minimo la variazione di corrente.

La combinazione di questi bin è codificata nell'etichetta del codice del pezzo (ad es. campo BIN CODE). I clienti possono richiedere specifiche combinazioni di bin per la produzione in grandi volumi al fine di ottenere una stretta uniformità.

5. Informazioni meccaniche e sul package

5.1 Dimensioni del package

Il LED utilizza un'impronta ultra-piccola 0402 (1,0mm × 0,5mm × 0,4mm). Il package ha due terminali con un segno di catodo (vedi Fig. 1-4). La vista dal basso indica le dimensioni dei pad: il pad 1 è l'anodo, il pad 2 è il catodo. Il pattern di saldatura raccomandato (Fig. 1-5) presenta pad da 0,6mm × 0,6mm con spaziatura di 0,5mm, consentendo la formazione di giunti di saldatura affidabili.

5.2 Polarità e manipolazione

La polarità è chiaramente indicata da un segno sulla superficie superiore (lato catodo). Una polarità errata può causare la rottura inversa (max 5V) e danneggiare il LED. Il package è estremamente piccolo, quindi si raccomanda una manipolazione attenta con pinzette a vuoto o strumenti pick-and-place.

6. Guida alla saldatura e all'assemblaggio

6.1 Profilo di saldatura a rifusione

Il profilo di rifusione raccomandato (Fig. 3-1) segue gli standard IPC/JEDEC con una temperatura di picco di 260°C (max 10 secondi). Parametri chiave:

• Preriscaldamento: da 150°C a 200°C per 60-120 secondi
• Tempo sopra 217°C (TL): 60-150 secondi
• Temperatura di picco (TP): 260°C (max 10 secondi)
• Velocità di raffreddamento: ≤6°C/s

Non superare due cicli di rifusione. Se trascorrono più di 24 ore tra le operazioni di saldatura, è necessaria l'essiccazione. La saldatura manuale con saldatore deve essere limitata a un lato a ≤300°C per ≤3 secondi.

6.2 Precauzioni per la manipolazione

Il LED è sensibile all'umidità (MSL Livello 3). I dispositivi non utilizzati devono essere conservati in un sacchetto barriera all'umidità sigillato con essiccante. Dopo l'apertura, il tempo di conservazione è limitato a 168 ore a 30°C/60% UR. Se la carta indicatrice di umidità mostra umidità eccessiva, essiccare a 60±5°C per ≥24 ore.

Inoltre, l'incapsulante in silicone è suscettibile ad attacchi chimici da zolfo, bromo, cloro e COV. I materiali di accoppiamento devono contenere meno di 100 ppm di zolfo,<900 ppm ciascuno di bromo e cloro (totale<1500 ppm). Evitare adesivi che emettono vapori organici.

7. Informazioni sull'imballaggio e ordinazione

7.1 Formato di imballaggio

I LED sono forniti in nastro di trasporto da 8 mm di larghezza (4000 pezzi per bobina) con una bobina di diametro 178 mm. Il nastro presenta un orientamento di polarità e un nastro di copertura per la protezione. Ogni bobina è etichettata con codice pezzo, numero specifica, numero lotto, codice bin, quantità e data code.

7.2 Stoccaggio e durata di conservazione

I sacchetti sigillati possono essere conservati a ≤30°C/≤75% UR fino a un anno dalla data di produzione. Una volta aperti, seguire la vita a pavimento MSL Livello 3 di 168 ore. Se l'essiccante ha cambiato colore o il tempo è scaduto, l'essiccazione è obbligatoria.

8. Linee guida per l'applicazione

8.1 Applicazioni tipiche

Il RF-RU0402TS-BC-B1 è ideale per indicatori di stato, retroilluminazione di pulsanti, illuminazione di simboli e feedback visivo generico in elettronica di consumo, dispositivi indossabili, dispositivi IoT e illuminazione interna per automotive. La sua impronta minuscola è adatta a PCB con vincoli di spazio.

8.2 Considerazioni sulla progettazione circuitale

Utilizzare sempre un resistore in serie per limitare la corrente. Per un'alimentazione a 3,3V, un resistore da 150Ω produce circa 10mA (supponendo una caduta diretta di 1,8V). In funzionamento a impulsi (ad esempio duty 1/10), è consentita una corrente di picco fino a 60mA. Per array paralleli, considerare l'uso di resistori individuali per LED per evitare il furto di corrente a causa della variazione del bin di tensione.

8.3 Gestione termica

Nonostante la bassa potenza, si raccomanda una corretta progettazione termica quando molti LED sono raggruppati. Mantenere la temperatura del pad di saldatura al di sotto di 85°C; utilizzare vie termiche e piani di rame per diffondere il calore. In ambienti ad alta temperatura, ridurre la corrente diretta (vedere curva di derating in Fig. 1-9).

9. Confronto competitivo

Rispetto ai LED 0402 standard di altri fornitori, il RF-RU0402TS-BC-B1 offre un angolo di visione più ampio (140° contro i tipici 120°) e opzioni di binning più strette (bin di tensione da 0,1V, bin di lunghezza d'onda da 2nm). La corrente diretta massima nominale di 20mA è leggermente superiore a quella di alcuni concorrenti (spesso 18mA), consentendo un'emissione più luminosa se necessario. La classificazione ESD di 2kV (HBM) è paragonabile agli standard del settore. Un vantaggio unico è la guida esplicita sulla compatibilità dei materiali (limiti di zolfo, alogeni) per prevenire il degrado del LED, cosa raramente fornita nelle schede tecniche della concorrenza.

10. Domande tecniche comuni

D: Qual è la corrente operativa raccomandata per la massima durata?R: Per applicazioni generiche, operare a 10mA fornisce un buon equilibrio tra luminosità e longevità. L'aumento della temperatura di giunzione è minimo e il LED può durare oltre 50.000 ore.

D: Posso pilotare questo LED direttamente da un pin logico a 3,3V?R: Sì, ma solo con un resistore in serie adeguato. Un resistore da 150Ω limiterà la corrente a circa 10mA (supponendo 1,8V VF). Molti pin logici possono erogare 20mA, ma verificare la scheda tecnica del microcontrollore.

D: Come devo pulire il PCB dopo la saldatura?R: Utilizzare alcol isopropilico (IPA) ed evitare solventi aggressivi che potrebbero attaccare il silicone. Non è raccomandata la pulizia a ultrasuoni se non testata per compatibilità.

D: Qual è il livello di sensibilità ESD?R: Classe 1C (2000V HBM). Devono essere utilizzate precauzioni ESD standard (postazioni di lavoro collegate a terra, sacchetti antistatici, cinturini da polso) durante la manipolazione e l'assemblaggio.

11. Caso studio di progettazione

Caso: Tracker fitness indossabile con 4 LED di stato

Requisito di progettazione: Quattro LED rossi (frequenza cardiaca, Bluetooth, attività, avviso) devono essere visibili alla luce diretta del sole ma non superare un budget di potenza totale di 200mW. Utilizzando il RF-RU0402TS-BC-B1 nel bin di luminosità C00 (18-28 mcd), ogni LED è operato a 8mA tramite un alimentatore da 2,0V (convertitore boost). La tensione diretta è circa 1,8V, quindi viene utilizzato un resistore da 25Ω. Potenza totale: 4 × 1,8V × 8mA = 57,6mW, ben all'interno del budget. L'ampio angolo di visione di 140° garantisce la visibilità agli angoli di inclinazione dell'orologio. La protezione ESD è integrata sul PCB flessibile. I dati del test di affidabilità del dispositivo (test di vita di 1000h a 5mA) hanno dato fiducia per una garanzia del prodotto di 2 anni.

12. Principio di funzionamento

Questo LED utilizza un chip semiconduttore AllnGaP (fosfuro di alluminio indio gallio) a emissione rossa. Quando viene applicata una polarizzazione diretta, elettroni e lacune si ricombinano nella regione attiva, rilasciando fotoni con energia corrispondente al bandgap (≈1,95 eV, 635nm). Il chip è montato su un telaio di connessione e incapsulato con epossidica o silicone per formare un package a montaggio superficiale. La minuscola forma della lente (parte superiore piatta) contribuisce all'ampio angolo di emissione. Il calore viene condotto attraverso il terminale posteriore al PCB.

13. Tendenze tecnologiche

Con la continua miniaturizzazione dei dispositivi IoT e indossabili, la domanda di LED ultra-miniaturizzati come il 0402 crescerà. Le tendenze includono:

• Maggiore efficacia:I miglioramenti nel design del chip aumenteranno i mcd/mA, consentendo la stessa luminosità a correnti inferiori per il risparmio della batteria.
• Binning più stretto:I clienti richiedono sempre più raggruppamenti stretti di colore e tensione per array uniformi. I bin da 0,1V e 2nm offerti qui sono già competitivi.
• Affidabilità migliorata:Attenzione continua alla resistenza allo zolfo/alogeni e test di durata estesi (oltre 10.000h).
• Integrazioni:I package 0402 multicolore (RGB) stanno emergendo, ma il rosso singolo rimane un cavallo di battaglia per indicatori di stato e sicurezza.

Il RF-RU0402TS-BC-B1 è ben posizionato per soddisfare queste tendenze grazie al suo binning completo, design robusto e chiare linee guida applicative.