Scheda Tecnica LED SMD 23-21/R6C-AM1N2AY/2A - Dimensione 2.3x2.1mm - Tensione 1.55-2.15V - Colore Rosso (632nm) - Potenza 60mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LED SMD 23-21 è un diodo emettitore di luce a montaggio superficiale compatto, progettato per applicazioni elettroniche moderne che richiedono un'illuminazione indicatrice o di retroilluminazione affidabile in spazi ristretti. Questo componente rappresenta un significativo progresso rispetto ai LED tradizionali a telaio, offrendo sostanziali vantaggi in termini di spazio su scheda, efficienza di assemblaggio e dimensioni finali del prodotto.

1.1 Vantaggi Principali e Posizionamento

Il vantaggio principale del LED SMD 23-21 risiede nelle sue dimensioni ridottissime. Con dimensioni di circa 2.3mm x 2.1mm, consente riduzioni significative delle dimensioni del circuito stampato (PCB). Ciò si traduce direttamente in una maggiore densità di componenti, permettendo funzionalità più complesse all'interno di un profilo complessivo del dispositivo più piccolo. I ridotti requisiti di spazio di stoccaggio sia per i componenti stessi che per gli assemblaggi finiti offrono vantaggi logistici e di costo. Inoltre, la natura leggera del package SMD lo rende ideale per applicazioni portatili e miniaturizzate dove il peso è un fattore critico, come nella tecnologia indossabile, nell'elettronica di consumo compatta e nei pannelli di controllo miniaturizzati.

Il prodotto è posizionato come soluzione generale per indicatori e retroilluminazione. Non è progettato per un'illuminazione ad alta potenza, ma piuttosto per l'indicazione di stato, la retroilluminazione simbolica e l'illuminazione ambientale di basso livello dove colore uniforme e prestazioni affidabili sono fondamentali.

1.2 Riepilogo delle Caratteristiche Chiave

• Imballaggio:Fornito su nastro da 8mm su bobine da 7 pollici di diametro, compatibile con le attrezzature standard di assemblaggio automatico pick-and-place.
• Compatibilità di Processo:Completamente compatibile con i processi di rifusione a infrarossi (IR) e a fase vapore mainstream.
• Tipo:Tipo monocromatico, emette una luce rossa brillante.
• Conformità Ambientale:Il prodotto è privo di piombo (Pb-free), conforme alla direttiva RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose), conforme ai regolamenti REACH dell'UE e soddisfa gli standard alogeni-free (Bromo <900 ppm, Cloro <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

2. Parametri Tecnici: Interpretazione Oggettiva Approfondita

Questa sezione fornisce un'analisi dettagliata e oggettiva dei parametri elettrici, ottici e termici specificati nella scheda tecnica. Comprendere questi limiti è cruciale per un progetto di circuito affidabile.

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 non sono condizioni operative.

• Tensione Inversa (V_R):5V. L'applicazione di una tensione di polarizzazione inversa superiore a questo valore può causare la rottura della giunzione.
• Corrente Diretta Continua (I_F):25mA. Questa è la massima corrente continua che può attraversare il LED in modo continuo a una temperatura ambiente (T_a) di 25°C.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):60mA. Questa corrente più elevata è ammessa solo in condizioni pulsate, specificamente con un ciclo di lavoro di 1/10 e una frequenza di 1kHz. È utile per brevi lampi ad alta intensità ma non deve essere utilizzata per il funzionamento in continua.
• Dissipazione di Potenza (P_d):60mW. Questa è la massima quantità di potenza che il dispositivo può dissipare sotto forma di calore. Superare questo limite, tipicamente guidando con una corrente troppo alta o a una temperatura ambiente troppo elevata, aumenterà la temperatura di giunzione e degrada le prestazioni o causa guasti.
• Scarica Elettrostatica (ESD):Modello del Corpo Umano (HBM) 2000V. Questa classificazione indica un livello moderato di robustezza ESD. Sono comunque necessarie le precauzioni standard di manipolazione ESD (uso di postazioni di lavoro e braccialetti collegati a terra) durante l'assemblaggio e la manipolazione.
• Temperatura Operativa (T_opr):-40°C a +85°C. Il LED è progettato per funzionare all'interno di questo intervallo di temperatura ambiente.
• Temperatura di Conservazione (T_stg):-40°C a +90°C.
• Temperatura di Saldatura:Il dispositivo 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 per terminale.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi parametri sono misurati in condizioni di prova standard di T_a=25°C e una corrente diretta (I_F) di 5mA, salvo diversa specificazione. Definiscono le prestazioni tipiche del dispositivo.

• Intensità Luminosa (I_v):Varia da un minimo di 18.0 mcd a un massimo di 45.0 mcd. Il valore effettivo per un'unità specifica dipende dal suo codice di bin (vedi Sezione 3). Un valore tipico non è dichiarato, implicando una variazione significativa nella produzione.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):130 gradi. Questo è l'angolo totale a cui l'intensità luminosa scende alla metà del suo valore di picco. Un angolo di 130° indica un pattern di visione relativamente ampio, adatto per indicatori che devono essere visti da varie angolazioni.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λ_p):632 nm (tipico). Questa è la lunghezza d'onda alla quale l'uscita di potenza spettrale è massima.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):Varia da 617.5 nm a 633.5 nm. Questa lunghezza d'onda corrisponde al colore percepito della luce ed è più rilevante per applicazioni colorimetriche rispetto alla lunghezza d'onda di picco. Il sistema di binning categorizza i dispositivi in base a questo parametro.
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ):20 nm (tipico). Questa è l'ampiezza dello spettro emesso a metà della sua potenza massima. Un valore di 20nm è caratteristico dei LED rossi basati su AlGaInP, indicando un colore rosso relativamente puro e saturo.
• Tensione Diretta (V_F):Varia da 1.55V a 2.15V a I_F=5mA. Anche questo parametro è soggetto a binning (vedi Sezione 3). La bassa tensione diretta è un vantaggio chiave per circuiti alimentati a batteria a bassa tensione.
• Corrente Inversa (I_R):Massimo di 10 µA a V_R=5V. Specifica la massima corrente di dispersione quando il dispositivo è polarizzato inversamente.

Nota sulle Tolleranze:La scheda tecnica specifica tolleranze separate per i parametri chiave: Intensità Luminosa (±11%), Lunghezza d'Onda Dominante (±1nm) e Tensione Diretta (±0.1V). Queste tolleranze si aggiungono agli intervalli di bin e devono essere considerate nell'analisi di tolleranza più stringente.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire coerenza nella produzione di massa, i LED vengono suddivisi in bin di prestazione. Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfano criteri minimi specifici per la loro applicazione.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

I dispositivi sono categorizzati in quattro bin (M1, M2, N1, N2) in base alla loro intensità luminosa misurata a I_F=5mA.

• M1:18.0 – 22.5 mcd
• M2:22.5 – 28.5 mcd
• N1:28.5 – 36.0 mcd
• N2:36.0 – 45.0 mcd

La selezione di un bin superiore (es. N2) garantisce un LED più luminoso ma può comportare un costo maggiore. Per applicazioni in cui la luminosità assoluta non è critica ma la coerenza tra più indicatori lo è, specificare un singolo bin è essenziale.

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

La coerenza del colore è gestita attraverso quattro bin di lunghezza d'onda (E4, E5, E6, E7). Questo è cruciale per applicazioni in cui più LED sono utilizzati insieme e devono apparire identici nel colore.

• E4:617.5 – 621.5 nm (più rosso-arancio)
• E5:621.5 – 625.5 nm
• E6:625.5 – 629.5 nm
• E7:629.5 – 633.5 nm (rosso più puro)

3.3 Binning della Tensione Diretta

Tre bin di tensione (00, 0, 1) aiutano nella progettazione di circuiti di limitazione della corrente efficienti, specialmente in array di LED in parallelo dove l'abbinamento della tensione può migliorare la condivisione della corrente.

• 00:1.55 – 1.75 V
• 0:1.75 – 1.95 V
• 1:1.95 – 2.15 V

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene la scheda tecnica faccia riferimento a "Curve delle Caratteristiche Elettro-Ottiche Tipiche", i grafici specifici non sono forniti nel testo. Basandoci sul comportamento standard dei LED e sui parametri forniti, possiamo dedurre le probabili relazioni.

4.1 Relazione Corrente-Tensione (I-V) Dedotta

La tensione diretta (V_F) è specificata a 5mA. Per un tipico LED rosso AlGaInP, la curva I-V è esponenziale. Far funzionare il LED a una corrente inferiore a 5mA risulterà in una V_Fproporzionalmente più bassa (es. ~1.8-2.0V a 2mA). Guidarlo alla massima corrente continua di 25mA causerà un aumento di V_F, probabilmente a un valore vicino al limite superiore del suo intervallo di bin o leggermente superiore a causa del riscaldamento resistivo nel semiconduttore e nei contatti. Deve essere sempre utilizzata una resistenza in serie per limitare la corrente, poiché la resistenza dinamica del LED è molto bassa e un piccolo aumento della tensione causa un grande aumento della corrente, rischiando la fuga termica.

4.2 Intensità Luminosa vs. Corrente (L-I)

L'intensità luminosa è approssimativamente proporzionale alla corrente diretta nell'intervallo di corrente da bassa a media (fino a ~20mA per tali dispositivi). L'intensità luminosa nominale è a 5mA. Funzionare a 20mA produrrebbe tipicamente un'intensità circa 3.5-4 volte superiore, ma questo deve essere verificato rispetto al limite massimo di dissipazione di potenza (60mW). A 20mA e una V_Fdi 2.0V, la dissipazione di potenza è 40mW, che è entro il limite a 25°C. Tuttavia, l'efficienza (output luminoso per watt elettrico) spesso diminuisce a correnti più elevate a causa dell'aumento del calore.

4.3 Dipendenza dalla Temperatura

I parametri chiave sono sensibili alla temperatura:

• Tensione Diretta (V_F):Diminuisce all'aumentare della temperatura (coefficiente di temperatura negativo, tipicamente -2mV/°C per i LED rossi). Ciò può aumentare leggermente la corrente se pilotata da una sorgente di tensione costante con una resistenza in serie.
• Intensità Luminosa (I_v):Diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. La derating può essere significativa, spesso intorno allo 0.5-1% per ogni °C di aumento sopra i 25°C. È necessaria un'adeguata gestione termica sul PCB per mantenere una luminosità costante, specialmente ad alte temperature ambiente o quando pilotati a correnti più elevate.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):Si sposta leggermente con la temperatura, tipicamente a un tasso di circa 0.1 nm/°C per i LED AlGaInP.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

La scheda tecnica include un disegno dimensionato dettagliato del package SMD 23-21. Le caratteristiche principali includono:

• La lunghezza complessiva è di 2.3 mm e la larghezza è di 2.1 mm (da qui la designazione 23-21).
• Il package ha due terminali anodo/catodo sul lato inferiore per il montaggio superficiale.
• È presente un indicatore di polarità (probabilmente una tacca o una marcatura verde sulla parte superiore o inferiore) per distinguere il catodo. L'orientamento corretto è fondamentale durante l'assemblaggio.
• Il land pattern (impronta) consigliato per il progetto PCB è derivato da queste dimensioni, tipicamente includendo pad di saldatura leggermente più grandi dei terminali del dispositivo per garantire un filetto di saldatura affidabile.
• Tutte le tolleranze non specificate sono ±0.1mm.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

Il rispetto di queste linee guida è fondamentale per la resa e l'affidabilità a lungo termine.

6.1 Limitazione e Protezione della Corrente

Obbligatorio:Deve essere utilizzata una resistenza di limitazione della corrente esterna in serie con il LED. Il LED è un dispositivo pilotato a corrente. Senza una resistenza, anche una piccola variazione della tensione di alimentazione (es. caduta della tensione della batteria) può causare un grande, potenzialmente distruttivo, aumento della corrente diretta.

6.2 Conservazione e Sensibilità all'Umidità

I LED sono imballati in una busta barriera resistente all'umidità con essiccante.

• Prima dell'Apertura:Conservare a ≤30°C e ≤90% di Umidità Relativa (UR).
• Dopo l'Apertura:La "vita a terra" (tempo in cui i componenti possono essere esposti all'aria ambiente della fabbrica) è di 1 anno a ≤30°C e ≤60% UR.
• Riasciugatura:Se l'essiccante indica saturazione (cambiamento di colore) o se la vita a terra è superata, è necessaria una riasciugatura: 60°C ±5°C per 24 ore prima dell'uso in un processo di rifusione.

6.3 Profilo di Rifusione

È specificato un profilo di rifusione senza piombo (Pb-free):

• Preriscaldamento:150-200°C per 60-120 secondi.
• Tempo Sopra il Liquido (TAL):60-150 secondi sopra i 217°C.
• Temperatura di Picco:Massimo 260°C, mantenuta per un massimo di 10 secondi.
• Velocità di Riscaldamento:Massimo 6°C/secondo.
• Tempo Sopra i 255°C:Massimo 30 secondi.
• Velocità di Raffreddamento:Massimo 3°C/secondo.

Restrizioni Importanti:La saldatura a rifusione non deve essere eseguita più di due volte. Evitare stress meccanici sul package durante il riscaldamento e non deformare il PCB dopo la saldatura.

6.4 Saldatura Manuale e Rilavorazione

La saldatura manuale è permessa ma richiede estrema cura per evitare danni termici.

• Utilizzare un saldatore con temperatura della punta ≤350°C.
• Limitare il tempo di contatto a ≤3 secondi per terminale.
• Utilizzare un saldatore a bassa potenza (≤25W).
• Consentire un intervallo di raffreddamento di ≥2 secondi tra la saldatura di ciascun terminale.
• Riparazione/Rilavorazione:Non raccomandata dopo che il LED è stato saldato. Se inevitabile, utilizzare un saldatore a doppia testa per riscaldare simultaneamente entrambi i terminali per la rimozione, minimizzando lo stress sulle giunzioni saldate e sulle connessioni interne del LED. Verificare sempre la funzionalità dopo la rilavorazione.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

Il prodotto è fornito in imballaggio standard del settore per l'assemblaggio automatizzato:

• Larghezza del Nastro Portante:8 mm.
• Diametro della Bobina:7 pollici.
• Quantità per Bobina:2000 pezzi.

7.2 Informazioni sull'Etichetta

L'etichetta della bobina contiene informazioni critiche per la tracciabilità e la corretta applicazione:

• CPN:Numero di Parte del Cliente (assegnato dall'acquirente).
• P/N:Numero di Parte del Produttore (23-21/R6C-AM1N2AY/2A).
• QTY:Quantità di Imballaggio (2000).
• CAT:Classe di Intensità Luminosa (es. M1, N2).
• HUE:Coordinate di Cromaticità & Classe di Lunghezza d'Onda Dominante (es. E5, E6).
• REF:Classe di Tensione Diretta (es. 00, 1).
• LOT No:Numero di Lotto di Produzione per la tracciabilità.

8. Suggerimenti Applicativi e Considerazioni di Progettazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Interni Automobilistici:Retroilluminazione per strumenti del cruscotto, interruttori e pannelli di controllo.
• Apparecchiature di Telecomunicazione:Indicatori di stato e retroilluminazione tastiera in telefoni, fax e hardware di rete.
• Elettronica di Consumo:Retroilluminazione piatta per piccoli display LCD, retroilluminazione per interruttori a membrana e simboli su telecomandi, elettrodomestici e apparecchi audio.
• Indicazione Generale:Stato di alimentazione, indicazione di modalità e segnali di allarme in un'ampia varietà di dispositivi elettronici.

8.2 Considerazioni di Progettazione Critiche

1. Circuito di Pilotaggio della Corrente:Utilizzare sempre una resistenza in serie. Calcolare il valore della resistenza usando R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Utilizzare la V_Fmassima dal bin (es. 2.15V) per garantire che la corrente non superi il livello desiderato anche con il LED a tensione più alta.
2. Gestione Termica:Sebbene a bassa potenza, considerare l'effetto della temperatura ambiente e dei componenti adiacenti che generano calore. Per una luminosità costante, evitare di funzionare alla corrente massima assoluta (25mA) in ambienti ad alta temperatura (>70°C).
3. Coerenza Visiva:Per applicazioni con più LED visti insieme, specificare bin stretti sia per l'intensità luminosa (CAT) che per la lunghezza d'onda dominante (HUE) per garantire un aspetto uniforme.
4. Layout PCB:Seguire il land pattern consigliato. Assicurarsi che la marcatura di polarità sulla serigrafia del PCB corrisponda all'indicatore di polarità del LED. Fornire un'adeguata distanza tra il LED e altri componenti.
5. Protezione ESD:Implementare una protezione ESD di base sulle linee di ingresso se il LED è direttamente esposto alle interfacce utente, o assicurarsi che l'assemblaggio venga eseguito in un ambiente controllato ESD.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Il LED SMD 23-21 si differenzia principalmente attraverso la combinazione di un fattore di forma molto piccolo e una specifica di prestazione ben definita con un sistema di binning completo.

vs. LED SMD più grandi (es. 3528, 5050):Il 23-21 offre un'impronta significativamente più piccola e un profilo più basso, consentendo layout PCB più densi e prodotti finali più sottili. Scambia l'output luminoso finale (lumen) per la miniaturizzazione, rendendolo ideale per applicazioni a livello di indicatore piuttosto che per l'illuminazione di area.

vs. LED Chip (Senza Package):Il 23-21 fornisce un package robusto e maneggevole con lente integrata (per l'angolo di visione di 130°) e terminali saldabili, semplificando l'assemblaggio rispetto al die nudo che richiede montaggio specializzato e wire bonding.

vs. LED Through-Hole:I vantaggi chiave sono la compatibilità con l'assemblaggio automatizzato, lo spazio su scheda ridotto e l'assenza di reofori che richiedono piegatura e taglio. Ciò porta a un costo di assemblaggio inferiore e a un'affidabilità maggiore nella produzione di alto volume.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D1: Posso pilotare questo LED direttamente da un'alimentazione logica a 3.3V o 5V?
R: No. Devi sempre utilizzare una resistenza di limitazione della corrente in serie. Per un'alimentazione a 3.3V e una corrente target di 5mA, con una V_Fmassima di 2.15V, il valore minimo della resistenza è R = (3.3V - 2.15V) / 0.005A = 230Ω. Una resistenza standard da 240Ω o 270Ω sarebbe appropriata.

D2: Perché c'è un intervallo così ampio nell'intensità luminosa (da 18 a 45 mcd)?
R: Questo riflette la variazione naturale nella produzione dei semiconduttori. Il sistema di binning (M1, M2, N1, N2) ti consente di selezionare un livello di luminosità minimo per il tuo progetto. Se il tuo circuito richiede almeno 25 mcd, specificheresti il bin N1 o N2.

D3: Questo LED è adatto per uso esterno?
R: L'intervallo di temperatura operativa (-40°C a +85°C) suggerisce che può resistere a un'ampia gamma di condizioni ambientali. Tuttavia, l'esposizione a lungo termine alla luce solare diretta, all'umidità e alle radiazioni UV non è coperta dalla scheda tecnica. Per uso esterno, considerare un rivestimento protettivo conformale aggiuntivo sul PCB e verificare la stabilità ai raggi UV del materiale resinoso se non specificato.

D4: Cosa indica probabilmente "R6C" nel numero di parte?
R: Sebbene non definito esplicitamente qui, nella comune numerazione delle parti dei LED, "R" spesso denota il colore Rosso, "6" può essere correlato al bin della lunghezza d'onda dominante o al codice colore, e "C" potrebbe indicare una resina trasparente (come notato nella Guida alla Selezione del Dispositivo).

Terminologia delle specifiche LED

Spiegazione completa dei termini tecnici LED