Scheda Tecnica LED SMD 12-215/R6C-AR1S1B/3C - Dimensione 1.7x1.7x0.7mm - Tensione 1.75-2.35V - Rosso Brillante - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche tecniche per il LED SMD (Surface Mount Device) della serie 12-215. Questo componente è un LED monocromatico di colore rosso brillante, progettato per i moderni processi di assemblaggio elettronico. I suoi principali vantaggi includono un ingombro significativamente ridotto rispetto ai LED a telaio con reofori, consentendo una maggiore densità di impacchettamento sui PCB, ridotti requisiti di stoccaggio e contribuendo infine a design di prodotto finale più compatti. La costruzione leggera lo rende inoltre ideale per applicazioni miniaturizzate e portatili.

1.1 Caratteristiche Principali e Conformità

Il LED è fornito su nastro da 8mm avvolto su bobina da 7 pollici di diametro, risultando pienamente compatibile con le attrezzature standard automatiche pick-and-place per la produzione di grandi volumi. È progettato per resistere sia ai processi di saldatura a rifusione a infrarossi che a fase di vapore. Il prodotto è realizzato con materiali privi di piombo ed è conforme alle principali normative ambientali e di sicurezza, tra cui la direttiva UE RoHS, il regolamento UE REACH e i requisiti senza alogeni (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). Il prodotto stesso è mantenuto entro specifiche conformi RoHS.

2. Parametri Tecnici: Interpretazione Oggettiva Approfondita

Questa sezione fornisce un'analisi dettagliata e oggettiva dei principali parametri di prestazione del LED come definiti nella scheda tecnica. Tutti i valori sono specificati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C salvo diversa indicazione.

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. I valori per questo LED sono: una tensione inversa massima (VR) di 5V; una corrente diretta continua (IF) di 25mA; una corrente diretta di picco (IFP) di 60mA ammissibile solo in condizioni pulsate (duty cycle 1/10 @ 1kHz); e una dissipazione di potenza massima (Pd) di 60mW. Il dispositivo può sopportare una scarica elettrostatica (ESD) di 2000V secondo il modello del corpo umano (HBM). L'intervallo di temperatura operativa va da -40°C a +85°C, con un intervallo di temperatura di stoccaggio leggermente più ampio da -40°C a +90°C. Il profilo di temperatura di saldatura è critico: per la rifusione, è specificato un picco di 260°C per un massimo di 10 secondi, mentre per la saldatura manuale, la temperatura della punta del saldatore non deve superare i 350°C per un massimo di 3 secondi per terminale.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Le caratteristiche elettro-ottiche definiscono le prestazioni del dispositivo in condizioni operative normali. Con una corrente diretta (IF) di 20mA, l'intensità luminosa (Iv) ha un tipico intervallo di bin da 112.0 mcd a 225.0 mcd. L'angolo di visione (2θ1/2) è ampio, pari a 130 gradi. L'emissione luminosa è nello spettro del rosso brillante, con una lunghezza d'onda di picco (λp) tipicamente a 632 nm e una lunghezza d'onda dominante (λd) che varia da 617.5 nm a 633.5 nm a seconda del bin. La larghezza di banda spettrale (Δλ) è tipicamente di 20 nm. La tensione diretta (VF) richiesta per ottenere 20mA varia da 1.75V a 2.35V. La corrente inversa (IR) è molto bassa, con un massimo di 10 μA quando viene applicato un bias inverso di 5V.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Il LED è classificato in bin per i parametri chiave per garantire coerenza nell'applicazione. Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfino specifici requisiti di luminosità e colore.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

L'intensità luminosa è suddivisa in tre codici bin: R1 (112.0 - 140.0 mcd), R2 (140.0 - 180.0 mcd) e S1 (180.0 - 225.0 mcd), tutti misurati a IF=20mA.

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: E4 (617.5 - 621.5 nm), E5 (621.5 - 625.5 nm), E6 (625.5 - 629.5 nm) ed E7 (629.5 - 633.5 nm), misurati a IF=20mA.

3.3 Binning della Tensione Diretta

La tensione diretta è suddivisa in tre codici: 0 (1.75 - 1.95 V), 1 (1.95 - 2.15 V) e 2 (2.15 - 2.35 V), misurati a IF=20mA. Il suffisso del numero di parte (es. /3C) probabilmente corrisponde a combinazioni specifiche di bin.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene i grafici specifici non siano dettagliati nel testo fornito, le tipiche curve delle caratteristiche elettro-ottiche per un tale LED includerebbero diversi grafici chiave essenziali per la progettazione.

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

Questa curva mostra la relazione tra la corrente che scorre attraverso il LED e la tensione ai suoi terminali. È non lineare, con una caratteristica tensione di "ginocchio" (intorno alla VF tipica) oltre la quale la corrente aumenta rapidamente con piccoli aumenti di tensione. Ciò evidenzia la necessità critica di un circuito limitatore di corrente (come una resistenza in serie o un driver a corrente costante) per prevenire la fuga termica e la distruzione.

4.2 Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta

Questo grafico illustra come l'emissione luminosa aumenti con la corrente diretta. È generalmente lineare nell'intervallo operativo raccomandato ma saturerà a correnti più elevate. Operare al di sopra del valore massimo assoluto porta a un calo dell'efficienza e a una degradazione accelerata.

4.3 Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente

L'emissione luminosa di un LED diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Questa curva è cruciale per le applicazioni che operano in ambienti a temperatura elevata, poiché aiuta i progettisti a deratare la luminosità attesa o a implementare una gestione termica per mantenere le prestazioni.

4.4 Distribuzione Spettrale

Un grafico dell'intensità relativa rispetto alla lunghezza d'onda, che mostra il picco a ~632 nm e la larghezza di banda spettrale di ~20 nm, confermando l'emissione monocromatica rosso brillante.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package e Identificazione della Polarità

Il LED ha un package SMD rettangolare compatto. Un disegno dimensionato indica una dimensione del corpo di circa 1.7mm in lunghezza e larghezza, con un'altezza di circa 0.7mm (tolleranze specifiche sono ±0.1mm salvo diversa indicazione). La polarità è chiaramente marcata: il catodo è identificato da un segno distintivo sulla parte superiore del package e da uno smusso o tacca corrispondente su un lato nella vista inferiore. L'orientamento corretto della polarità durante l'assemblaggio è obbligatorio per il corretto funzionamento.

6. Linee Guida per la Saldatura e l'Assemblaggio

Una manipolazione e una saldatura corrette sono fondamentali per l'affidabilità.

6.1 Requisito di Limitazione della Corrente

È assolutamente necessaria una resistenza o un circuito limitatore di corrente esterno. La caratteristica I-V esponenziale del LED significa che un piccolo aumento della tensione può causare un grande e distruttivo aumento della corrente.

6.2 Stoccaggio e Sensibilità all'Umidità

I LED sono confezionati in una busta resistente all'umidità con essiccante. La busta non deve essere aperta fino al momento dell'uso. Prima dell'apertura, conservare a ≤30°C e ≤90% UR. Dopo l'apertura, la "vita a terra" è di 1 anno a ≤30°C e ≤60% UR. I componenti non utilizzati devono essere richiusi ermeticamente. Se l'indicatore dell'essiccante cambia colore o il tempo di stoccaggio viene superato, è necessario un trattamento di baking a 60±5°C per 24 ore prima della saldatura a rifusione.

6.3 Profilo di Rifusione

È specificato un profilo di rifusione senza piombo. I parametri chiave includono: una fase di pre-riscaldamento tra 150-200°C per 60-120 secondi; un tempo sopra il liquidus (217°C) di 60-150 secondi; una temperatura di picco non superiore a 260°C, mantenuta per un massimo di 10 secondi; e velocità massime di riscaldamento e raffreddamento rispettivamente di 6°C/sec e 3°C/sec. La rifusione non dovrebbe 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 Riparazione

Se è necessaria la saldatura manuale, utilizzare un saldatore con temperatura della punta <350°C, applicare calore a ciascun terminale per ≤3 secondi e utilizzare un saldatore a bassa potenza (<25W). Consentire un intervallo di raffreddamento >2 secondi tra un terminale e l'altro. La riparazione dopo la saldatura iniziale è sconsigliata. Se inevitabile, deve essere utilizzato un saldatore a doppia testa per riscaldare simultaneamente entrambi i terminali ed evitare danni ai bond interni dei fili a causa dello stress termico.

7. Confezionamento e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche della Bobina e del Nastro

I componenti sono consegnati su nastro portante goffrato su bobine da 7 pollici di diametro. Ogni bobina contiene 3000 pezzi. Sono fornite le dimensioni dettagliate per le tasche del nastro portante e per la bobina per garantire la compatibilità con gli alimentatori automatici.

7.2 Spiegazione dell'Etichetta

L'etichetta della bobina contiene diversi campi chiave: CPN (Numero Prodotto Cliente), P/N (Numero Prodotto), QTY (Quantità di Confezionamento), CAT (Classe/Intensità Luminosa/bin), HUE (Cromaticità/Lunghezza d'Onda Dominante/bin), REF (Classe/Tensione Diretta/bin) e LOT No (Numero di Lotto Tracciabile).

8. Suggerimenti per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo LED è ben adatto a vari ruoli di indicazione e retroilluminazione. Applicazioni comuni includono: retroilluminazione per cruscotti e interruttori automobilistici; indicatori di stato e retroilluminazione tastiera in dispositivi di telecomunicazione come telefoni e fax; retroilluminazione piatta per piccoli LCD, interruttori e simboli; e uso come indicatore generico nell'elettronica di consumo.

8.2 Considerazioni di Progettazione

I progettisti devono considerare diversi fattori: 1) Implementare sempre una resistenza in serie o un driver a corrente costante in base alla tensione di alimentazione e al bin della tensione diretta del LED. 2) Tenere conto degli effetti termici sull'intensità luminosa, specialmente in spazi chiusi o ad alte temperature ambientali. 3) Assicurarsi che il layout delle piazzole sul PCB corrisponda alle dimensioni del package e consenta una corretta formazione del filetto di saldatura. 4) Seguire rigorosamente le linee guida sulla sensibilità all'umidità e sul profilo di rifusione per prevenire la rottura del package o la delaminazione.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto ai vecchi LED a foro passante, questo tipo SMD offre una drastica riduzione di dimensioni e peso, consentendo moderni design miniaturizzati. L'ampio angolo di visione di 130 gradi fornisce una buona visibilità fuori asse, vantaggiosa per indicatori su pannelli. L'uso del materiale semiconduttore AlGaInP è tipico per LED rossi e ambra ad alta efficienza, offrendo una buona luminosità. La conformità agli standard ambientali moderni (senza piombo, senza alogeni) è un differenziatore chiave per i prodotti destinati a mercati globali con normative severe.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Perché una resistenza limitatrice di corrente è obbligatoria?

R: La tensione diretta del LED ha un coefficiente di temperatura negativo e una curva I-V ripida. Senza una resistenza, qualsiasi piccolo aumento della tensione di alimentazione o diminuzione della VF dovuta al riscaldamento provoca un aumento esponenziale della corrente, portando a un guasto immediato.

D: Cosa significano i codici bin (R1, E5, 0) per il mio design?

R: Specificano gli intervalli garantiti per luminosità (CAT), colore (HUE) e tensione (REF). Per un aspetto uniforme in un array multi-LED, specificare bin stretti per HUE e CAT. Per il design dell'alimentatore, il bin della tensione determina il calcolo del valore della resistenza.

D: Posso usare questo LED all'aperto?

R: L'intervallo di temperatura operativa si estende da -40°C a +85°C, che copre molte condizioni esterne. Tuttavia, l'esposizione prolungata alle radiazioni UV e all'umidità può degradare la resina epossidica nel tempo. Per ambienti ostili, considerare LED con rivestimento protettivo o specificamente classificati per uso esterno.

D: Quante volte posso rifondere questo LED?

R: La scheda tecnica afferma esplicitamente che la saldatura a rifusione non dovrebbe essere eseguita più di due volte. Ogni ciclo di rifusione sottopone il package a stress termico, potenzialmente indebolendo i bond interni o causando delaminazione.

11. Esempio Pratico di Caso d'Uso

Scenario: Progettazione di un pannello indicatore di stato con 10 LED rossi uniformi.

1. Selezione dei Parametri:Scegliere i bin per coerenza. Selezionare il bin HUE E6 (625.5-629.5 nm) e il bin CAT R2 (140.0-180.0 mcd) per un colore e una luminosità bilanciati. Assumere il bin VF 1 (1.95-2.15V).

2. Progettazione del Circuito:Utilizzando un'alimentazione a 5V. Per il caso peggiore VF_min (1.95V), la resistenza in serie richiesta R = (Valimentazione - VF) / IF = (5V - 1.95V) / 0.020A = 152.5Ω. Per VF_max (2.15V), R = (5V - 2.15V) / 0.020A = 142.5Ω. Selezionando una resistenza standard da 150Ω si mantiene la corrente tra 19mA e 20.3mA, entro il limite di 25mA, e si garantisce una luminosità uniforme su tutte le unità.

3. Layout:Posizionare la resistenza da 150Ω in serie con ciascun LED. Seguire il disegno del package per il land pattern da 1.7x1.7mm, assicurando il corretto orientamento del catodo.

4. Assemblaggio:Seguire rigorosamente le linee guida per lo stoccaggio in umidità e il profilo di rifusione senza piombo.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

I Diodi Emettitori di Luce (LED) sono dispositivi a semiconduttore che emettono luce attraverso l'elettroluminescenza. Quando una tensione diretta viene applicata alla giunzione p-n, gli elettroni del materiale di tipo n si ricombinano con le lacune del materiale di tipo p nella regione attiva (composta da AlGaInP in questo caso). Questo processo di ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La lunghezza d'onda specifica (colore) della luce emessa è determinata dall'energia della banda proibita del materiale semiconduttore utilizzato. Il package in resina epossidica serve a proteggere il chip semiconduttore, modellare il fascio luminoso in uscita (risultando nell'angolo di visione di 130°) e fornire la struttura meccanica per la saldatura.

13. Tendenze Tecnologiche

La tendenza generale nei LED SMD continua verso una maggiore efficienza (più lumen per watt), una maggiore densità di potenza in package più piccoli e un miglioramento della resa cromatica e della coerenza. C'è anche una forte spinta per un'adozione più ampia di materiali e processi produttivi ecologici. L'integrazione dell'elettronica di controllo (come driver a corrente costante) direttamente nei package LED è un'altra area in evoluzione, che semplifica la progettazione del circuito per l'utente finale. Per i LED di tipo indicatore, l'attenzione rimane sull'affidabilità, la miniaturizzazione e il rapporto costo-efficacia per l'assemblaggio automatizzato di grandi volumi.