Scheda Tecnica LED SMD 18-225/B6R6C-C01/3T - Dimensione 1.6x0.8x0.7mm - Tensione 2.0-3.3V - Potenza 60-150mW - Blu & Rosso - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

La serie 18-225 rappresenta una soluzione LED a montaggio superficiale compatta, progettata per applicazioni elettroniche moderne che richiedono miniaturizzazione ed elevata affidabilità. Questa serie è disponibile in due varianti di colore distinte: un LED blu basato sulla tecnologia a chip InGaN e un LED rosso brillante basato sulla tecnologia a chip AlGaInP. La filosofia progettuale principale si concentra sul consentire ingombri ridotti sul circuito stampato (PCB), una maggiore densità di componenti e, in definitiva, sul contribuire allo sviluppo di apparecchiature finali più compatte e leggere.

1.1 Caratteristiche e Vantaggi Principali

Il dispositivo incorpora diverse caratteristiche chiave che ne migliorano l'usabilità e le prestazioni negli ambienti di produzione automatizzata. Viene fornito su nastro da 8 mm avvolto su bobine da 7 pollici di diametro, rendendolo pienamente compatibile con le attrezzature standard di assemblaggio pick-and-place automatico. Il componente è qualificato per l'uso con i processi di saldatura a rifusione a infrarossi (IR) e a fase di vapore, prevalenti nella produzione elettronica di alto volume. È costruito come tipo monocromatico, è privo di piombo (Pb-free) e rispetta le principali normative ambientali, inclusa la direttiva UE RoHS, il regolamento REACH e i requisiti senza alogeni (con Bromo <900 ppm, Cloro <900 ppm e la loro somma <1500 ppm). Le dimensioni ridotte e la natura leggera intrinseca di questo package SMD lo rendono una scelta ideale per applicazioni in cui spazio e peso sono vincoli critici.

1.2 Applicazioni Target

La versatilità della serie LED 18-225 ne consente l'impiego in un'ampia gamma di applicazioni. Gli usi comuni includono l'illuminazione di sfondo per cruscotti di pannelli strumenti e interruttori a membrana. Nell'equipaggiamento per telecomunicazioni, funge efficacemente da indicatore di stato e retroilluminazione per tastiere in dispositivi come telefoni e fax. È anche adatto per fornire un'illuminazione di sfondo piatta e uniforme per display a cristalli liquidi (LCD), leggende di interruttori e simboli. Infine, le sue caratteristiche generali lo rendono una scelta affidabile per una vasta gamma di altri compiti di indicazione e illuminazione nell'elettronica di consumo, industriale e automobilistica.

2. Approfondimento delle Specifiche Tecniche

2.1 Valori Massimi Assoluti

L'utilizzo del dispositivo oltre questi limiti può causare danni permanenti. La tensione inversa massima (V_R) è di 5V per entrambe le varianti di colore. La corrente diretta continua (I_F) nominale è di 25 mA sia per i LED B6 (blu) che R6 (rosso). Per il funzionamento in impulsi, la corrente diretta di picco (I_FP) con un ciclo di lavoro di 1/10 e frequenza di 1 kHz è di 100 mA per il B6 e 60 mA per il R6. La dissipazione di potenza massima (P_d) è di 150 mW per il B6 e 60 mW per il R6. La tensione di tenuta alla scarica elettrostatica (ESD), secondo il modello del corpo umano (HBM), è di 150V per il B6 e significativamente più alta, 2000V, per il R6. L'intervallo di temperatura di funzionamento (T_opr) va da -40°C a +85°C, mentre l'intervallo di temperatura di conservazione (T_stg) è leggermente più ampio, da -40°C a +90°C. Il dispositivo può resistere a temperature di saldatura di 260°C per 10 secondi durante la rifusione o 350°C per 3 secondi durante la saldatura manuale.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Tutti i parametri sono specificati a una temperatura ambiente (T_a) di 25°C e una corrente diretta (I_F) di 5 mA, salvo diversa indicazione. L'intensità luminosa tipica (I_v) sia per B6 che per R6 è di 28,5 mcd, con un minimo di 18,0 mcd. L'angolo di visione (2θ_1/2) è tipicamente di 120 gradi. Per il LED B6 (blu), la lunghezza d'onda di picco (λ_p) è di 468 nm e la lunghezza d'onda dominante (λ_d) è di 470 nm, con una larghezza di banda spettrale (Δλ) di 35 nm. Per il LED R6 (rosso), la lunghezza d'onda di picco è di 632 nm, la lunghezza d'onda dominante è di 624 nm e la larghezza di banda spettrale è di 20 nm. La tensione diretta (V_F) varia da 2,7V a 3,7V (tipico 3,3V) per il B6, e da 1,7V a 2,4V (tipico 2,0V) per il R6. La corrente inversa massima (I_R) a V_R=5V è di 50 μA per il B6 e 10 μA per il R6. Note importanti includono una tolleranza dell'intensità luminosa di ±11%, una tolleranza della lunghezza d'onda dominante di ±1 nm e una tolleranza della tensione diretta di ±0,10V. Il test della tensione inversa è solo per caratterizzazione; il dispositivo non deve essere operato in polarizzazione inversa.

3. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fornisce un set completo di curve caratteristiche per entrambi i tipi di LED, essenziali per la progettazione del circuito e la gestione termica.

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

Le curve I-V illustrano la relazione tra la corrente che attraversa il LED e la caduta di tensione ai suoi capi. Queste curve sono non lineari, tipiche del comportamento di un diodo. Per il LED blu B6, la tensione aumenta bruscamente dopo aver superato circa 2,7V. Per il LED rosso R6, questa accensione avviene intorno a 1,7V. I progettisti utilizzano queste curve per selezionare resistori di limitazione appropriati per garantire un funzionamento stabile alla corrente di pilotaggio desiderata.

3.2 Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta

Questi grafici mostrano come l'emissione luminosa aumenti con la corrente di pilotaggio. La relazione è generalmente lineare nell'intervallo di funzionamento consigliato, ma satura a correnti molto elevate. Questi dati sono cruciali per determinare la corrente di pilotaggio necessaria per raggiungere un livello di luminosità specifico.

3.3 Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente

Queste curve dimostrano la dipendenza termica dell'emissione luminosa. L'intensità luminosa tipicamente diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione del LED. Comprendere questa derating è vitale per applicazioni che operano in un ampio intervallo di temperature o in ambienti ad alta temperatura ambiente, garantendo prestazioni di luminosità consistenti.

3.4 Curva di Derating della Corrente Diretta

Questo grafico specifica la massima corrente diretta continua ammissibile in funzione della temperatura ambiente. Per prevenire il surriscaldamento e garantire l'affidabilità a lungo termine, la corrente di pilotaggio deve essere ridotta quando si opera a temperature elevate. La curva fornisce le linee guida necessarie per questa derating termica.

3.5 Distribuzione Spettrale

I grafici spettrali mostrano la potenza radiante relativa in funzione della lunghezza d'onda. Il LED blu B6 mostra un picco principale intorno ai 468 nm. Il LED rosso R6 mostra un picco principale intorno ai 632 nm. L'ampiezza di questi picchi, indicata dal parametro di larghezza di banda spettrale, influisce sulla purezza del colore della luce emessa.

3.6 Diagramma di Radiazione

I diagrammi polari di radiazione descrivono la distribuzione spaziale dell'intensità luminosa. Il tipico angolo di visione di 120 gradi è confermato da questi diagrammi, che mostrano la larghezza angolare alla quale l'intensità luminosa scende alla metà del suo valore di picco (sull'asse). Questa informazione è chiave per il progetto ottico, determinando come la luce sarà percepita o raccolta.

4. Informazioni Meccaniche e sul Package

4.1 Dimensioni del Package

Il LED 18-225 presenta un package a montaggio superficiale compatto. Le dimensioni chiave includono una lunghezza del corpo di 1,6 mm, una larghezza di 0,8 mm e un'altezza di 0,7 mm (con una tolleranza di ±0,1 mm). Il componente ha un profilo basso, con uno spessore tipico di 0,5 mm. La scheda tecnica fornisce viste dettagliate dall'alto, laterali e dal basso con tutte le misure critiche chiaramente indicate. La polarità è indicata da un segno del catodo sul package.

4.2 Layout Consigliato per le Piazzole di Saldatura

Viene fornito un land pattern (impronta) suggerito per la progettazione del PCB. Le dimensioni delle piazzole sono fornite come riferimento: tipicamente 0,8 mm per 0,8 mm per le piazzole dell'anodo e del catodo, con un'intercapedine di 0,4 mm tra di esse. La documentazione dichiara esplicitamente che questo è un layout suggerito e dovrebbe essere modificato in base ai singoli processi produttivi, al materiale del PCB e ai requisiti termici. Il rispetto di queste linee guida promuove la formazione affidabile dei giunti di saldatura e una corretta dissipazione del calore durante la rifusione.

5. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

5.1 Profilo di Saldatura a Rifusione

Per la saldatura senza piombo, è raccomandato un profilo di temperatura specifico. La zona di preriscaldamento dovrebbe salire dall'ambiente a 150-200°C in 60-120 secondi. Il tempo sopra la temperatura di liquidus della saldatura (217°C) dovrebbe essere mantenuto per 60-150 secondi. La temperatura di picco non dovrebbe superare i 260°C e il tempo entro 5°C da questo picco dovrebbe essere limitato a un massimo di 10 secondi. La velocità massima di salita verso il picco è di 6°C al secondo e la velocità massima di raffreddamento dal picco è di 3°C al secondo. È fondamentale che la saldatura a rifusione non venga eseguita più di due volte sullo stesso dispositivo per evitare danni termici al die interno e ai fili di connessione.

5.2 Conservazione e Sensibilità all'Umidità

I LED sono confezionati in una busta barriera resistente all'umidità con essiccante per prevenire l'assorbimento di umidità ambientale. La busta non aperta dovrebbe essere conservata a 30°C o meno e al 90% di umidità relativa (UR) o meno. Una volta aperta la busta, i componenti hanno una "vita a scaffale" di 1 anno se conservati a 30°C/60%UR o meno. Eventuali dispositivi non utilizzati dovrebbero essere richiusi in un imballaggio a tenuta d'umidità. Se l'indicatore dell'essiccante mostra saturazione o il tempo di conservazione viene superato, è necessario un trattamento di baking a 60 ±5°C per 24 ore prima che i componenti possano essere sottoposti a saldatura a rifusione per prevenire l'effetto "popcorn" o la delaminazione.

5.3 Precauzioni Critiche per l'Uso

Protezione da Sovracorrente:I LED sono dispositivi pilotati in corrente. Un resistore di limitazione esterno è obbligatorio in serie con il LED. Anche un piccolo aumento della tensione diretta può causare un grande, potenzialmente distruttivo, aumento della corrente se non adeguatamente limitata. La progettazione del circuito deve tenere conto della tolleranza di tensione dell'alimentatore e della variazione della tensione diretta del LED.

Manipolazione:Dovrebbero essere osservate le precauzioni standard ESD (scarica elettrostatica) durante la manipolazione e l'assemblaggio, specialmente per la variante B6 che ha una classificazione ESD inferiore.

6. Informazioni su Imballaggio e Ordine

6.1 Specifiche di Bobina e Nastro

I componenti sono consegnati in nastro portante goffrato con una larghezza di 8 mm, avvolto su una bobina standard da 7 pollici (178 mm) di diametro. Ogni bobina contiene 3000 pezzi. Vengono fornite dimensioni dettagliate per le tasche del nastro portante, il nastro di copertura e il mozzo della bobina per garantire la compatibilità con le attrezzature di alimentazione automatica.

6.2 Spiegazione dell'Etichetta

L'etichetta della bobina contiene diversi identificatori chiave: il Numero Prodotto del Cliente (CPN), il Numero Prodotto del produttore (P/N), la Quantità di Imballo (QTY) e il Numero di Lotto (LOT No.). Include anche informazioni di binning per parametri critici: Rango di Intensità Luminosa (CAT), Coordinate di Cromaticità & Rango di Lunghezza d'Onda Dominante (HUE) e Rango di Tensione Diretta (REF). Questo binning consente la selezione di LED con caratteristiche strettamente raggruppate per applicazioni che richiedono coerenza di colore o luminosità.

7. Considerazioni per la Progettazione dell'Applicazione

7.1 Progettazione del Circuito

Il compito progettuale fondamentale è calcolare il valore del resistore in serie (R_s). La formula è R_s = (V_alimentazione - V_F) / I_F, dove V_F è la tensione diretta del LED alla corrente desiderata I_F. La potenza nominale del resistore deve essere sufficiente: P_resistore = (I_F)^2 * R_s. I progettisti devono utilizzare la V_F massima dalla scheda tecnica per garantire che la corrente non superi la valutazione massima anche nelle condizioni peggiori. Ad esempio, pilotando il LED rosso R6 a 20 mA da un alimentatore da 5V: Usando V_F max=2,4V, R_s = (5V - 2,4V) / 0,020A = 130 Ohm. Verrebbe selezionato il valore standard più vicino (es. 130 o 120 Ohm) e ne verrebbe controllata la potenza nominale.

7.2 Gestione Termica

Sebbene il package sia piccolo, un'effettiva gestione termica è comunque importante per la longevità e l'output stabile. La potenza dissipata nel LED è P_LED = V_F * I_F. Questo calore deve essere condotto via attraverso le piazzole di saldatura e nel rame del PCB. Utilizzare le dimensioni delle piazzole consigliate o più grandi e collegarle ad aree di rame (thermal relief) può migliorare significativamente la dissipazione del calore, specialmente quando si opera a correnti più elevate o in ambienti caldi.

7.3 Integrazione Ottica

L'ampio angolo di visione di 120 gradi rende questo LED adatto per applicazioni che richiedono un'illuminazione ampia e diffusa. Per una luce più direzionale, possono essere impiegate ottiche secondarie come lenti o light pipe. Le dimensioni del package e i dati del diagramma di radiazione sono essenziali per progettare questi elementi ottici.

8. Confronto Tecnico e Guida alla Selezione

La serie 18-225 offre due tecnologie distinte in un'unica impronta di package. Il LED blu B6 (InGaN) fornisce una lunghezza d'onda più corta, una tensione diretta più alta e una maggiore capacità di dissipazione di potenza, ma ha una tolleranza ESD inferiore. Il LED rosso brillante R6 (AlGaInP) offre una lunghezza d'onda più lunga, una tensione diretta più bassa e una robustezza ESD superiore, ma ha una dissipazione di potenza massima inferiore. La scelta tra di essi è guidata principalmente dal colore richiesto. Per applicazioni in cui entrambi i colori potrebbero essere utilizzati sulla stessa scheda, le diverse tensioni dirette richiedono calcoli separati del resistore di limitazione per ogni canale colore per ottenere una corrente uniforme e quindi una luminosità controllata.

9. Domande Frequenti (FAQ)

D: Posso pilotare questo LED direttamente da un pin GPIO di un microcontrollore?

R: Generalmente, no. La maggior parte dei pin dei microcontrollori non può erogare o assorbire la tipica corrente operativa di 20-25 mA di questi LED. Sono richiesti un resistore di limitazione esterno e spesso un driver a transistor.

D: Perché la classificazione ESD è diversa per le versioni blu e rossa?

R: La differenza deriva dalle proprietà intrinseche dei materiali dei chip semiconduttori InGaN (blu) e AlGaInP (rosso). Le strutture AlGaInP sono tipicamente più robuste contro le scariche elettrostatiche.

D: Cosa significa il colore della resina "water clear"?

R: Indica che la lente di incapsulamento del LED è trasparente, non diffusa o colorata. Ciò consente l'emissione del vero colore del chip (blu o rosso), spesso risultando in una luminosità percepita più alta e un colore più saturo rispetto a un package diffuso.

D: Come interpreto i codici di binning (CAT, HUE, REF) sull'etichetta?

R: Questi codici corrispondono rispettivamente a intervalli specifici di intensità luminosa, lunghezza d'onda dominante/cromaticità e tensione diretta. Consentono ai produttori di raggruppare LED con prestazioni simili. Per applicazioni critiche, consultare il documento dettagliato di binning del produttore per selezionare il codice appropriato per le proprie esigenze.