Scheda Tecnica LED SMD 17-215/S2C-AQ1R2B/3T - Arancione Brillante - 2.0x1.25x0.8mm - 2.35V Max - 60mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento fornisce le specifiche tecniche complete per il diodo a emissione luminosa (LED) a montaggio superficiale (SMD) 17-215/S2C-AQ1R2B/3T. Questo componente è di tipo monocromatico, emette una luce arancione brillante ed è realizzato con materiale semiconduttore AlGaInP incapsulato in resina trasparente. Il suo principale vantaggio progettuale è il fattore di forma compatto, che consente riduzioni significative delle dimensioni del circuito stampato (PCB), permette una maggiore densità di componenti, minimizza lo spazio di archiviazione richiesto e contribuisce infine allo sviluppo di apparecchiature finali più piccole. La natura leggera del package lo rende ulteriormente una scelta ideale per applicazioni miniaturizzate e con vincoli di spazio.

1.1 Caratteristiche Principali e Conformità

Il LED è fornito su nastro da 8mm avvolto su bobine da 7 pollici di diametro, garantendo compatibilità con le attrezzature standard di assemblaggio automatico pick-and-place. È progettato per l'uso con processi di saldatura a rifusione a infrarossi e a fase vapore, facilitando l'integrazione nelle linee di produzione moderne. Il prodotto è fabbricato come componente senza piombo (Pb-free) e rimane conforme alla direttiva sulla restrizione delle sostanze pericolose (RoHS). È inoltre conforme ai regolamenti UE REACH e soddisfa i requisiti alogeni-free, con contenuto di bromo (Br) e cloro (Cl) ciascuno inferiore a 900 ppm e il loro totale combinato inferiore a 1500 ppm.

1.2 Applicazioni Target

Questo LED è adatto per varie funzioni di indicazione e retroilluminazione. Le aree applicative comuni includono: retroilluminazione per cruscotti e interruttori automobilistici, indicatori di stato e retroilluminazione tastiera in dispositivi di telecomunicazione come telefoni e fax, unità di retroilluminazione piatta per display a cristalli liquidi (LCD) e uso come indicatore generico dove è richiesto un segnale arancione brillante.

2. Parametri Tecnici: Interpretazione Oggettiva Approfondita

2.1 Valori Assoluti Massimi

I valori assoluti massimi definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Questi valori sono specificati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C e non devono essere superati in nessuna condizione operativa. La tensione inversa massima (VR) è di 5V. La corrente diretta continua massima (IF) è di 25 mA. Per il funzionamento in impulsi, è consentita una corrente diretta di picco (IFP) di 60 mA con un ciclo di lavoro di 1/10 a 1 kHz. La dissipazione di potenza massima (Pd) è di 60 mW. Il dispositivo può resistere a una scarica elettrostatica (ESD) di 2000V secondo il modello del corpo umano (HBM). L'intervallo di temperatura operativa (Topr) va da -40°C a +85°C, mentre l'intervallo di temperatura di stoccaggio (Tstg) è leggermente più ampio, da -40°C a +90°C. Per la saldatura, il componente può sopportare profili di rifusione con una temperatura di picco di 260°C per un massimo di 10 secondi, o saldatura manuale con una temperatura della punta del saldatore di 350°C per un massimo di 3 secondi per terminale.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Le caratteristiche elettro-ottiche sono i parametri prestazionali fondamentali, misurati a Ta=25°C e una corrente di prova standard di IF=20 mA. L'intensità luminosa (Iv) ha un intervallo tipico, con valori minimi e massimi specifici definiti dal sistema di binning. L'angolo di visione (2θ1/2), dove l'intensità luminosa è la metà del valore sull'asse, è tipicamente di 130 gradi, fornendo un pattern di emissione ampio. L'emissione luminosa è caratterizzata dalle sue proprietà spettrali: la lunghezza d'onda di picco (λp) è tipicamente 611 nm, mentre la lunghezza d'onda dominante (λd) varia tra 600.5 nm e 612.5 nm a seconda del bin. La larghezza di banda spettrale (Δλ) è tipicamente 17 nm. La caratteristica elettrica è definita dalla tensione diretta (VF), che varia da 1.75V a 2.35V. La corrente inversa (IR) è garantita essere di 10 μA o inferiore quando viene applicata una tensione inversa di 5V, notando che il dispositivo non è progettato per funzionare in polarizzazione inversa.

2.3 Considerazioni Termiche

Sebbene non dettagliate esplicitamente in una sezione separata, la gestione termica è implicita nelle specifiche. La dissipazione di potenza massima di 60 mW e l'intervallo di temperatura operativa fino a +85°C definiscono la finestra termica operativa. I progettisti devono assicurarsi che la temperatura di giunzione non superi il suo limite massimo, che è influenzato dal layout del PCB, dall'area di rame e dalle condizioni ambientali. Un adeguato dissipatore termico attraverso le piazzole del PCB è essenziale per mantenere l'affidabilità a lungo termine e prevenire il degrado dell'output luminoso.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Il prodotto è suddiviso in bin in base a tre parametri chiave per garantire la coerenza all'interno di un lotto di produzione e consentire ai progettisti di selezionare componenti che corrispondano alle loro specifiche esigenze di tolleranza.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

L'intensità luminosa è categorizzata in quattro codici di bin: Q1, Q2, R1 e R2. Il bin Q1 copre intensità da 72.00 mcd a 90.00 mcd. Q2 varia da 90.00 mcd a 112.00 mcd. R1 spazia da 112.00 mcd a 140.00 mcd. Il bin con output più alto, R2, include LED da 140.00 mcd a 180.00 mcd. Si applica una tolleranza di ±11% all'interno di ciascun bin.

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

La lunghezza d'onda dominante, che si correla con il colore percepito, è suddivisa in quattro codici: D8, D9, D10 e D11. D8 copre da 600.50 nm a 603.50 nm. D9 copre da 603.50 nm a 606.50 nm. D10 copre da 606.50 nm a 609.50 nm. D11 copre da 609.50 nm a 612.50 nm. Una tolleranza stretta di ±1 nm è mantenuta all'interno di ciascun bin.

3.3 Binning della Tensione Diretta

La tensione diretta è suddivisa in tre bin per aiutare nella progettazione della regolazione di corrente. Il bin 0 copre da 1.75V a 1.95V. Il bin 1 copre da 1.95V a 2.15V. Il bin 2 copre da 2.15V a 2.35V. È specificata una tolleranza di ±0.1V per ciascun bin.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento a tipiche curve delle caratteristiche elettro-ottiche. Sebbene i grafici specifici non siano forniti nel testo, le curve standard per tali LED includerebbero tipicamente la relazione tra corrente diretta (IF) e tensione diretta (VF), mostrando la caratteristica esponenziale IV del diodo. Un'altra curva cruciale rappresenterebbe l'intensità luminosa relativa in funzione della corrente diretta, illustrando come l'output luminoso aumenti con la corrente fino al valore massimo nominale. Un terzo grafico importante mostrerebbe la variazione dell'intensità luminosa con la temperatura ambiente, tipicamente dimostrando una diminuzione dell'output all'aumentare della temperatura. Infine, un grafico di distribuzione spettrale mostrerebbe la potenza radiante relativa in funzione della lunghezza d'onda, centrata attorno al picco di 611 nm, con la larghezza di banda di 17 nm chiaramente visibile. Queste curve sono essenziali affinché i progettisti possano prevedere le prestazioni in condizioni di prova non standard.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il LED è alloggiato in un package SMD standard. Le dimensioni chiave (in millimetri) sono le seguenti, con una tolleranza generale di ±0.1mm se non diversamente specificato: La lunghezza totale del package è di 2.0 mm. La larghezza è di 1.25 mm. L'altezza è di 0.8 mm. L'identificatore del catodo è tipicamente una tacca o una marcatura verde sul package. Il disegno dettagliato include la spaziatura delle piazzole (es. 1.5 mm tra i centri delle piazzole) e le raccomandazioni per il land pattern per garantire una corretta saldatura e stabilità meccanica.

5.2 Identificazione della Polarità

La polarità corretta è fondamentale per il funzionamento. Il package incorpora un marcatore visivo, come un angolo smussato o un punto colorato, per identificare il terminale catodico. I progettisti devono allineare questo marcatore con la corrispondente piazzola catodica sul layout del PCB per prevenire connessioni inverse, che potrebbero portare a guasti immediati o prestazioni degradate se viene superata la tensione inversa massima.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione

Per la saldatura a rifusione senza piombo (Pb-free), deve essere seguito un profilo di temperatura specifico. La zona di preriscaldamento dovrebbe salire dall'ambiente a tra 150°C e 200°C in 60-120 secondi. La zona critica di rifusione richiede che la temperatura sia superiore a 217°C (il punto di fusione della tipica lega senza piombo) per 60-150 secondi, con la temperatura di picco che non superi i 260°C per più di 10 secondi. La velocità massima di riscaldamento fino al picco dovrebbe essere di 6°C al secondo, e il tempo sopra i 255°C dovrebbe essere limitato a un massimo di 30 secondi. La velocità di raffreddamento non dovrebbe superare i 3°C al secondo. La saldatura a rifusione non dovrebbe essere eseguita più di due volte sullo stesso componente.

6.2 Istruzioni per Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale, è richiesta estrema cautela. La temperatura della punta del saldatore deve essere inferiore a 350°C. Il tempo di contatto per ciascun terminale deve essere limitato a 3 secondi o meno. La potenza del saldatore dovrebbe essere di 25W o inferiore. Dovrebbe essere lasciato un intervallo di almeno 2 secondi tra la saldatura dei due terminali per prevenire un accumulo eccessivo di calore. Si consiglia vivamente di utilizzare un saldatore a doppia testa per qualsiasi lavoro di riparazione per riscaldare simultaneamente entrambi i terminali ed evitare stress meccanici.

6.3 Stoccaggio e Sensibilità all'Umidità

Questo componente è sensibile all'umidità. La busta a tenuta d'umidità non deve essere aperta finché le parti non sono pronte per l'uso. Dopo l'apertura, i LED non utilizzati devono essere conservati in un ambiente a 30°C o meno e con un'umidità relativa (RH) del 60% o inferiore. La "vita a banco" dopo l'apertura della busta è di 168 ore (7 giorni). Se questo tempo viene superato o se l'indicatore di umidità (silica gel) ha cambiato colore, i componenti devono essere "baked" (essiccati) a 60°C ±5°C per 24 ore prima dell'uso per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire il fenomeno del "popcorning" durante la rifusione.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

I LED sono confezionati in nastro portacomponenti goffrato con una larghezza di 8 mm. Il nastro è avvolto su una bobina standard da 7 pollici (178 mm) di diametro. Ogni bobina contiene 3000 pezzi. Sono fornite le dimensioni dettagliate della bobina, incluso il diametro del mozzo e la larghezza della flangia, così come le dimensioni precise delle tasche del nastro portacomponenti e del nastro di copertura.

7.2 Spiegazione dell'Etichetta

L'etichetta della bobina contiene informazioni critiche per la tracciabilità e l'identificazione: CPN (Numero Prodotto Cliente), P/N (Numero Prodotto Produttore, es. 17-215/S2C-AQ1R2B/3T), QTY (Quantità di Imballo), CAT (Classe/Intensità Luminosa), HUE (Coordinate Cromatiche & Classe/Lunghezza d'Onda Dominante), REF (Classe/Tensione Diretta) e LOT No (Numero di Lotto di Produzione per tracciabilità).

7.3 Imballaggio Resistente all'Umidità

La bobina è sigillata all'interno di una busta a tenuta d'umidità in laminato di alluminio insieme a un pacchetto essiccante e una scheda indicatrice di umidità. Questo imballaggio garantisce che i componenti rimangano asciutti durante la spedizione e lo stoccaggio fino al momento dell'uso.

8. Raccomandazioni per la Progettazione Applicativa

8.1 Limitazione di Corrente e Protezione

Una resistenza limitatrice di corrente esterna è obbligatoria per un funzionamento sicuro. La tensione diretta del LED ha un coefficiente di temperatura negativo e una tolleranza di produzione. Un leggero aumento della tensione di alimentazione o una diminuzione della VF può causare un grande, potenzialmente distruttivo, aumento della corrente diretta. Il valore della resistenza deve essere calcolato in base alla tensione di alimentazione (Vs), alla massima tensione diretta (VF_max dal bin) alla corrente desiderata e alla corrente diretta target (IF, da non superare i 25 mA continui). La formula è R = (Vs - VF) / IF. Utilizzare la VF minima per il calcolo garantisce che la corrente non superi il limite nelle condizioni peggiori.

8.2 Considerazioni sul Layout del PCB

Il land pattern del PCB dovrebbe corrispondere all'impronta consigliata per garantire una corretta formazione del filetto di saldatura e resistenza meccanica. Un'adeguata area di rame collegata alle piazzole termiche (se presenti) o alle tracce anodo/catodo aiuta a dissipare il calore. Evitare di posizionare il LED vicino ad altre fonti di calore significative. Assicurarsi che la marcatura di polarità sulla serigrafia del PCB corrisponda chiaramente alla marcatura del package.

8.3 Restrizioni Applicative

Questo LED di grado commerciale standard non è specificamente progettato o qualificato per applicazioni ad alta affidabilità in cui un guasto potrebbe portare a lesioni gravi o perdite. Ciò include, ma non è limitato a, sistemi militari e aerospaziali, sistemi di sicurezza automobilistici (es. airbag, frenatura) e apparecchiature mediche di supporto vitale. Per tali applicazioni, devono essere reperiti componenti con appropriate qualifiche automobilistiche o mediche. Le specifiche in questo documento garantiscono le prestazioni solo quando il dispositivo è utilizzato entro i valori assoluti massimi dichiarati e le condizioni operative raccomandate.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto ai LED tradizionali con reofori, questo tipo SMD offre vantaggi significativi: un'impronta molto più piccola che consente layout ad alta densità, idoneità per l'assemblaggio automatizzato riducendo i costi di manodopera e un migliore accoppiamento termico al PCB attraverso i giunti di saldatura. All'interno del segmento dei LED SMD arancioni, questa parte specifica si differenzia per l'uso della tecnologia AlGaInP, che tipicamente offre una maggiore efficienza e una migliore purezza del colore rispetto alle tecnologie più vecchie come il GaAsP per i colori arancione/rosso. L'ampio angolo di visione di 130 gradi lo rende adatto per applicazioni che richiedono un'ampia visibilità, a differenza dei LED ad angolo stretto utilizzati per l'illuminazione focalizzata. La sua conformità agli standard alogeni-free e RoHS lo allinea con le moderne normative ambientali.

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 (λp) è la lunghezza d'onda alla quale la potenza ottica emessa è massima. La lunghezza d'onda dominante (λd) è la singola lunghezza d'onda della luce monocromatica che corrisponde al colore percepito dell'output del LED. Per i LED con uno spettro simmetrico, sono spesso vicine, ma λd è più rilevante per le applicazioni basate sul colore.

D: Posso pilotare questo LED senza una resistenza limitatrice di corrente se uso una sorgente di tensione costante uguale alla sua VF tipica?

R: No. Questo è estremamente pericoloso e probabilmente distruggerà il LED. La VF ha una tolleranza e varia con la temperatura. Una cosiddetta sorgente di tensione "costante" deve avere un'impedenza di uscita che limiti attivamente la corrente, che è effettivamente ciò che fa una resistenza in serie.

D: Perché l'intervallo di temperatura di stoccaggio è più ampio di quello operativo?

R: L'intervallo operativo considera gli stress elettrici e termici attivi che possono accelerare i meccanismi di guasto. L'intervallo di stoccaggio è per componenti passivi dove solo la stabilità del materiale e l'ingresso di umidità sono le preoccupazioni primarie, consentendo una finestra di temperatura leggermente più ampia.

D: Cosa succede se supero i 7 giorni di vita a banco dopo aver aperto la busta?

R: Il componente assorbe umidità dall'aria. Durante la saldatura a rifusione, questa umidità può vaporizzarsi rapidamente, causando delaminazione interna o crepe ("popcorning"), portando a guasti immediati o latenti. È richiesto il "baking" come specificato per espellere questa umidità.

11. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Caso: Progettazione di un pannello indicatore di stato con luminosità uniforme.Un progettista necessita di 20 indicatori arancioni su un pannello di controllo. Per garantire uniformità visiva, dovrebbe specificare LED dello stesso bin di intensità luminosa (es. tutti R1) e dello stesso bin di lunghezza d'onda dominante (es. tutti D10). Pianifica di utilizzare un'alimentazione a 5V. Selezionando il caso peggiore VF_max di 2.35V dal bin 2 e una corrente target di 20 mA, il valore della resistenza in serie è R = (5V - 2.35V) / 0.020A = 132.5 Ohm. Il valore standard più vicino è 130 Ohm. La potenza dissipata nella resistenza è (5V-2.35V)*0.02A = 0.053W, quindi una resistenza standard da 1/8W (0.125W) è sufficiente. Il layout del PCB dovrebbe utilizzare il land pattern consigliato e tutti i LED dovrebbero essere posizionati sulla scheda e saldati in un'unica passata di rifusione per garantire una storia termica consistente.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

L'emissione di luce in questo LED si basa sul principio dell'elettroluminescenza in una giunzione p-n semiconduttrice realizzata in Fosfuro di Alluminio Gallio Indio (AlGaInP). Quando viene applicata una tensione diretta che supera il potenziale interno della giunzione, gli elettroni dalla regione di tipo n e le lacune dalla regione di tipo p vengono iniettati nella regione attiva. Lì, gli elettroni si ricombinano con le lacune, rilasciando energia. In un semiconduttore a bandgap diretto come l'AlGaInP, una parte significativa di questa energia viene rilasciata come fotoni (luce). La composizione specifica della lega AlGaInP determina l'energia del bandgap, che direttamente detta la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa. Per l'arancione brillante, il bandgap corrisponde a fotoni con una lunghezza d'onda attorno a 611 nm. La resina epossidica trasparente incapsulante protegge il chip semiconduttore, fornisce supporto meccanico e modella il fascio di luce in uscita.

13. Tendenze e Sviluppi Tecnologici

La tendenza generale nei LED SMD è verso una maggiore efficienza luminosa (più luce per watt elettrico), un miglioramento della coerenza del colore attraverso binning più stretti e un aumento dell'affidabilità in condizioni di temperatura e corrente più elevate. Il packaging continua a evolversi per una migliore gestione termica, consentendo correnti di pilotaggio più elevate in impronte più piccole. C'è anche una spinta verso opzioni spettrali più ampie all'interno di una singola piattaforma di package. Inoltre, l'integrazione con l'elettronica di controllo a bordo (es. driver a corrente costante, controller PWM) nei package LED è una tendenza in crescita, semplificando la progettazione del circuito per l'utente finale. La conformità ambientale, come i materiali alogeni-free e un'ulteriore riduzione delle sostanze pericolose, rimane un driver chiave di sviluppo in tutto il settore.