Scheda Tecnica LED SMD Visione Laterale Serie 57-21 - Dimensioni Package 2.0x1.25x0.7mm - Tensione Diretta 2.0V - Intensità Luminosa 51mcd - Colore Giallo Verde - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

La serie 57-21 rappresenta una famiglia di diodi emettitori di luce (LED) a montaggio superficiale (SMD) con visione laterale. Questi componenti sono progettati per applicazioni in cui lo spazio è limitato e si richiede un ampio angolo di visione. La serie è disponibile in diversi colori, inclusa la specifica variante giallo-verde dettagliata in questo documento, che utilizza un chip semiconduttore in AlGaInP (Fosfuro di Alluminio Gallio Indio).

I vantaggi principali di questa serie derivano dal design del suo package. Incorpora un ampio angolo di visione, tipicamente di 120 gradi, ottenuto grazie a un design ottimizzato del riflettore interno. Questa caratteristica migliora significativamente l'efficienza di accoppiamento della luce, rendendo questi LED particolarmente adatti all'uso con guide luminose, un componente comune negli assemblaggi di retroilluminazione. Inoltre, il loro basso requisito di corrente diretta (20mA per il funzionamento tipico) li rende ideali per apparecchiature elettroniche portatili alimentate a batteria o con vincoli di potenza.

Il mercato target e le applicazioni principali includono apparecchiature per l'automazione d'ufficio (OA), retroilluminazione per display a cristalli liquidi (LCD) a colori, illuminazione interna automobilistica e come sostituti per le tradizionali lampadine spia o piccole lampade fluorescenti in vari dispositivi elettronici.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Il funzionamento in queste condizioni non è garantito.

• Tensione Inversa (V_R):5V. Superare questa tensione in polarizzazione inversa può causare la rottura della giunzione.
• Corrente Diretta (I_F):25mA DC. La corrente continua DC non deve superare questo valore.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):60mA. Questo è consentito solo in condizioni di impulso con un ciclo di lavoro di 1/10 a 1kHz.
• Dissipazione di Potenza (P_d):60mW. Questa è la massima perdita di potenza consentita all'interno del dispositivo.
• Temperatura di Funzionamento & Stoccaggio:Intervallo da -40°C a +85°C (funzionamento) e da -40°C a +100°C (stoccaggio).
• Scarica Elettrostatica (ESD):Resiste a 2000V secondo il modello del corpo umano (HBM), indicando un livello moderato di robustezza ESD per la manipolazione.
• Temperatura di Saldatura:Compatibile con la saldatura a rifusione a 260°C per 10 secondi o con la saldatura manuale a 350°C per 3 secondi.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi parametri sono misurati in condizioni di test standard di temperatura ambiente (T_a) di 25°C e corrente diretta (I_F) di 20mA.

• Intensità Luminosa (I_v):Il valore tipico è 51 millicandele (mcd), con un minimo di 32 mcd. Si applica una tolleranza di ±11% all'intensità luminosa.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):120 gradi. Questo è l'angolo totale in cui l'intensità luminosa scende alla metà del suo valore di picco.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λ_p):575 nanometri (nm). Questa è la lunghezza d'onda alla quale la distribuzione spettrale di potenza è massima.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):573 nm. Questa è l'unica lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano come colore della luce, con una stretta tolleranza di ±1 nm.
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ):20 nm. Questo indica l'intervallo di lunghezze d'onda emesse, centrato attorno alla lunghezza d'onda di picco.
• Tensione Diretta (V_F):Tipicamente 2.0V, con un intervallo da un minimo di 1.7V a un massimo di 2.4V a 20mA, con una tolleranza di ±0.1V.
• Corrente Inversa (I_R):Massimo di 10 microampere (μA) quando viene applicata una tensione inversa di 5V.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Il prodotto utilizza un sistema di binning a tre codici per classificare le variazioni nei parametri chiave, consentendo ai progettisti di selezionare LED con prestazioni coerenti per la loro applicazione.

• CAT (Classe di Intensità Luminosa):Questo codice raggruppa i LED in base alla loro intensità luminosa misurata.
• HUE (Classe di Lunghezza d'Onda Dominante):Questo codice categorizza i LED secondo la loro precisa lunghezza d'onda dominante, garantendo la coerenza del colore.
• REF (Classe di Tensione Diretta):Questo codice ordina i LED in base alla loro caduta di tensione diretta alla corrente di test.

Questi codici sono stampati sulla confezione del prodotto e sulle etichette delle bobine, consentendo un abbinamento preciso durante il processo di assemblaggio per applicazioni che richiedono uniformità di luminosità o colore.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fornisce diverse curve caratteristiche che illustrano il comportamento del dispositivo in condizioni variabili.

• Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta:Questa curva mostra come l'emissione luminosa aumenti con la corrente. È generalmente lineare nel normale intervallo operativo ma satura a correnti molto elevate.
• Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Questo grafico dimostra l'effetto di quenching termico comune nei LED, dove l'efficienza luminosa diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. L'emissione tipicamente diminuisce all'aumentare della temperatura da -40°C a +100°C.
• Tensione Diretta vs. Corrente Diretta:Questa è la curva I-V standard per un diodo, che mostra la relazione esponenziale. Il tipico V_Fdi 2.0V è letto da questa curva a 20mA.
• Curva di Derating della Corrente Diretta:Questo grafico cruciale specifica la massima corrente diretta continua consentita in funzione della temperatura ambiente. All'aumentare della temperatura, la corrente massima deve essere ridotta per prevenire il surriscaldamento e garantire l'affidabilità.
• Diagramma di Radiazione:Un diagramma polare rappresenta visivamente l'angolo di visione di 120 gradi, mostrando la distribuzione angolare dell'intensità luminosa.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico dell'intensità relativa rispetto alla lunghezza d'onda, centrato a 575nm con una larghezza di banda di 20nm, conferma il punto di colore giallo-verde.

5. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

5.1 Dimensioni del Package

Il LED presenta un compatto package SMD a visione laterale. Le dimensioni chiave (in millimetri, con una tolleranza generale di ±0.1mm se non specificato) includono una lunghezza del corpo di circa 2.0mm, una larghezza di 1.25mm e un'altezza di 0.7mm. I disegni dettagliati mostrano le posizioni dei pad anodo e catodo, la forma complessiva e l'impronta raccomandata per il layout del PCB.

5.2 Identificazione della Polarità

Il componente ha una polarità marcata. Il catodo è tipicamente indicato da un marcatore visivo come una tacca, un punto o una colorazione verde sul lato corrispondente della lente o del package. L'orientamento corretto è essenziale durante l'assemblaggio.

5.3 Confezionamento in Bobina e Nastro

I LED sono forniti su nastro portante goffrato per l'assemblaggio automatizzato pick-and-place. Sono specificate la larghezza del nastro, il passo delle tasche e le dimensioni. Ogni bobina contiene 2000 pezzi. La bobina stessa ha dimensioni definite per la flangia e il mozzo. Il confezionamento include misure resistenti all'umidità: le bobine sono sigillate all'interno di un sacchetto di alluminio impermeabile insieme a un essiccante e una carta indicatrice di umidità per proteggere i dispositivi dall'umidità ambientale durante lo stoccaggio e il trasporto.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

Saldatura a Rifusione:Il dispositivo è classificato per profili di saldatura a rifusione senza piombo con una temperatura di picco di 260°C per un massimo di 10 secondi. È fondamentale seguire le velocità di riscaldamento, stabilizzazione e raffreddamento consigliate per prevenire shock termici e garantire giunti di saldatura affidabili.

Saldatura Manuale:Se è necessaria la saldatura manuale, la temperatura della punta del saldatore non deve superare i 350°C e il tempo di contatto deve essere limitato a 3 secondi per pad. Utilizzare un saldatore a bassa potenza ed evitare di applicare stress meccanici eccessivi.

Condizioni di Stoccaggio:Per mantenere la saldabilità, i dispositivi devono essere conservati nelle loro originali buste barriera all'umidità al di sotto di 30°C e 60% di umidità relativa. Una volta aperta la busta, i componenti devono essere utilizzati entro un periodo di tempo specificato (tipicamente 168 ore in condizioni di fabbrica) o sottoposti a baking secondo le linee guida standard IPC/JEDEC prima della rifusione.

7. Informazioni su Confezionamento e Ordini

L'unità di ordinazione standard è una bobina da 2000 pezzi. L'etichetta del prodotto sulla bobina fornisce informazioni essenziali tra cui il Numero di Parte (PN), il Numero di Parte del Cliente (CPN), la quantità (QTY), il numero di lotto (LOT NO) e i tre codici critici di binning: CAT, HUE e REF. L'etichetta indica anche la conformità RoHS e senza piombo.

8. Raccomandazioni Applicative

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Retroilluminazione LCD:La geometria a visione laterale e l'ampio angolo la rendono perfetta per l'illuminazione laterale di pannelli LCD sottili in telefoni cellulari, tablet e quadri strumenti.
• Illuminazione con Guide Luminose:L'accoppiamento luminoso ottimizzato inietta efficientemente luce in guide luminose in acrilico o policarbonato per indicatori di stato o retroilluminazione simbolica.
• Indicatori per Dispositivi Portatili:Il basso consumo di corrente è ideale per dispositivi alimentati a batteria come auricolari Bluetooth, telecomandi e dispositivi medici portatili.
• Illuminazione Interna Automobilistica:Può essere utilizzata per la retroilluminazione di pulsanti, interruttori e piccoli display su cruscotti e console centrali.

8.2 Considerazioni di Progetto

• Limitazione di Corrente:Utilizzare sempre una resistenza in serie o un driver a corrente costante per limitare la corrente diretta al valore desiderato (es. 20mA per la luminosità tipica). Calcolare il valore della resistenza usando R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F.
• Gestione Termica:Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa, assicurare un'adeguata area di rame sul PCB o via termiche sotto i pad del LED, specialmente in ambienti ad alta temperatura o quando si pilota vicino ai valori massimi, per aiutare a dissipare il calore e mantenere prestazioni e longevità.
• Protezione ESD:Implementare le normali precauzioni ESD durante la manipolazione e l'assemblaggio. Considerare l'aggiunta di diodi di soppressione di tensione transitoria (TVS) o altre protezioni su linee sensibili se il LED è collegato a interfacce esterne.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

Rispetto ai LED SMD standard a visione dall'alto, il differenziatore chiave della serie 57-21 è il suo fattore di forma a visione laterale, che consente l'illuminazione dal bordo di un PCB. Rispetto ad altri LED a visione laterale, i suoi vantaggi includono la specifica tecnologia AlGaInP per la luce giallo-verde ad alta efficienza, un ampio angolo di visione di 120 gradi ottimizzato per guide luminose e un binning chiaramente definito per la coerenza di colore e intensità. La combinazione di basso V_Fe buona intensità luminosa si traduce in un'elevata efficacia luminosa per la sua categoria.

10. Domande Frequenti (FAQ)

D: Qual è la differenza tra lunghezza d'onda di picco e lunghezza d'onda dominante?

R: La lunghezza d'onda di picco (λ_p) è il picco fisico dello spettro della luce emessa. La lunghezza d'onda dominante (λ_d) è l'unica lunghezza d'onda che produrrebbe la stessa percezione di colore per l'occhio umano. Per i LED, λ_dè spesso la specifica più rilevante per l'abbinamento dei colori.

D: Posso pilotare questo LED senza una resistenza limitatrice di corrente?

R: No. Un LED è un dispositivo pilotato a corrente. Collegarlo direttamente a una sorgente di tensione causerà un flusso di corrente eccessivo, potenzialmente distruggendolo istantaneamente. È obbligatorio un resistore in serie o un regolatore di corrente attivo.

D: In che modo la temperatura ambiente influisce sulle prestazioni?

R: All'aumentare della temperatura, la tensione diretta (V_F) diminuisce leggermente, ma l'intensità luminosa cala in modo più significativo (quenching termico). La curva di derating deve essere seguita per la corrente massima. Le alte temperature accelerano anche il degrado a lungo termine.

D: Cosa significano i codici CAT, HUE e REF per il mio progetto?

R: Se la tua applicazione richiede un aspetto uniforme (es. una fila di luci di stato), dovresti specificare bin stretti per HUE (colore) e CAT (luminosità). Per semplici indicatori on/off, i bin standard possono essere sufficienti. Il codice REF aiuta a progettare circuiti di pilotaggio a corrente coerenti.

11. Esempi Pratici di Progetto e Utilizzo

Esempio 1: Retroilluminazione Tastiera Telefono Cellulare

Un progettista utilizza quattro LED della serie 57-21 posizionati lungo il bordo di un PCB sotto una tastiera traslucida. L'ampio angolo di visione di 120 gradi garantisce un'illuminazione uniforme su tutti i tasti. I LED sono pilotati in serie con una corrente costante di 18mA (leggermente inferiore al tipico per estendere la durata della batteria e ridurre il calore) utilizzando un driver LED dedicato che include il controllo di dimmering PWM dal processore principale del telefono.

Esempio 2: Indicatore per Pannello Industriale

In un pannello di controllo industriale, un LED rosso 57-21 (della stessa famiglia di serie) è abbinato a una guida luminosa in acrilico stampata su misura per portare un indicatore di stato "Errore" da un PCB densamente popolato a un'etichetta sul pannello frontale. Il package a visione laterale si adatta perfettamente allo spazio limitato dietro il pannello. Il progettista seleziona LED da un singolo bin HUE per garantire che il colore rosso corrisponda ad altri indicatori sul pannello.

12. Introduzione al Principio Tecnologico

Questo LED si basa sulla tecnologia semiconduttore AlGaInP. Quando una tensione diretta viene applicata attraverso la giunzione p-n, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva dove si ricombinano. Nei materiali AlGaInP, questa ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce) con lunghezze d'onda nello spettro giallo, arancione, rosso e verde, a seconda della composizione esatta della lega. Il colore giallo-verde (573nm lunghezza d'onda dominante) è ottenuto controllando attentamente i rapporti di alluminio, gallio, indio e fosforo durante la crescita del cristallo. La luce emessa viene poi modellata e direzionata dalla lente epossidica e dalla struttura del riflettore interno del package per ottenere l'angolo di visione desiderato.

13. Tendenze e Sviluppi del Settore

La tendenza nei LED indicatori SMD continua verso una maggiore efficienza (più luce emessa per mA), un miglioramento della coerenza del colore attraverso binning più stretto e una maggiore miniaturizzazione mantenendo o migliorando le prestazioni ottiche. C'è anche una crescente domanda per gradi di affidabilità più elevati, specialmente per applicazioni automobilistiche e industriali, che possono coinvolgere intervalli di temperatura estesi e test di affidabilità più rigorosi. Il fattore di forma a visione laterale rimane essenziale per la retroilluminazione di dispositivi elettronici di consumo e display automobilistici sempre più sottili. Inoltre, l'integrazione con il controllo a bordo, come l'incorporazione di un resistore chip o di un semplice IC per il funzionamento a corrente costante all'interno del package, è una tendenza emergente per semplificare il progetto del circuito.