Scheda Tecnica LED SMD 17-215/R6C-AQ1R2B/3T - Rosso Brillante - 20mA - 2.35V Max - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il 17-215 è un LED a montaggio superficiale (SMD) progettato per applicazioni di indicazione generale e retroilluminazione. Utilizza un chip AIGaInP (Fosfuro di Alluminio Gallio Indio) per produrre un'emissione luminosa di colore rosso brillante. Questo componente è caratterizzato dalle sue dimensioni compatte, che facilitano una maggiore densità di impacchettamento sui circuiti stampati (PCB) e consentono la progettazione di apparecchiature finali più piccole. Il dispositivo è fornito su nastro da 8mm montato su bobine da 7 pollici di diametro, risultando pienamente compatibile con le attrezzature standard di assemblaggio automatico pick-and-place.

1.1 Caratteristiche Principali e Conformità

Il LED offre diverse caratteristiche chiave in linea con gli standard moderni di produzione e ambientali. È compatibile sia con i processi di saldatura a rifusione a infrarossi che a fase di vapore, comuni nell'assemblaggio elettronico di alto volume. Il prodotto è realizzato con materiali privi di piombo (Pb-free) ed è progettato per rimanere conforme alla direttiva RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose). Conformemente anche alle normative UE REACH e soddisfa i requisiti alogeni-free, con contenuto di Bromo (Br) e Cloro (Cl) ciascuno inferiore a 900 ppm e la loro somma inferiore a 1500 ppm.

1.2 Applicazioni Target

Le principali aree di applicazione per questo LED includono la retroilluminazione di pannelli strumenti, interruttori e simboli. È anche adatto per l'uso in dispositivi di telecomunicazione come telefoni e fax per l'indicazione di stato e la retroilluminazione della tastiera. Inoltre, può essere utilizzato per la retroilluminazione piatta di LCD e per applicazioni di indicazione generica dove è richiesta una piccola e affidabile sorgente di luce rossa.

2. Specifiche Tecniche e Interpretazione Oggettiva

Questa sezione fornisce un'analisi dettagliata e oggettiva dei parametri elettrici, ottici e termici del dispositivo come definiti nella scheda tecnica. Comprendere questi limiti è fondamentale per una progettazione del 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 per il funzionamento normale.

• Tensione Inversa (VR):5 V. Superare questa tensione in polarizzazione inversa può causare il breakdown della giunzione.
• Corrente Diretta Continua (IF):25 mA. La massima corrente continua che può essere applicata in modo continuativo.
• Corrente Diretta di Picco (IFP):60 mA. Questo è consentito solo in condizioni pulsate con un ciclo di lavoro di 1/10 a 1 kHz. Permette brevi periodi di luminosità più elevata.
• Dissipazione di Potenza (Pd):60 mW. La massima potenza che il package può dissipare, calcolata come Tensione Diretta (VF) * Corrente Diretta (IF).
• Scarica Elettrostatica (ESD):2000 V (Modello del Corpo Umano). Questo valore indica un livello moderato di sensibilità ESD; sono necessarie procedure di manipolazione appropriate.
• Temperatura di Esercizio (Topr):-40°C a +85°C. L'intervallo di temperatura ambiente entro il quale il dispositivo è specificato per funzionare.
• Temperatura di Magazzinaggio (Tstg):-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

Le Caratteristiche Elettro-Ottiche sono specificate a una temperatura di giunzione (Tj) di 25°C e una corrente diretta (IF) di 20 mA, che è la condizione di test standard.

• Intensità Luminosa (Iv):Varia da un minimo di 72,00 mcd a un massimo di 180,00 mcd, con un valore tipico fornito. L'intensità effettiva fornita è soggetta a una tolleranza di ±11% ed è ulteriormente categorizzata in bin (vedi Sezione 3).
• Angolo di Visione (2θ1/2):130 gradi (tipico). Questo ampio angolo di visione rende il LED adatto per applicazioni in cui la visibilità da angoli fuori asse è importante.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λp):632 nm (tipico). La lunghezza d'onda alla quale la potenza ottica in uscita è massima.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd):Varia da 617,50 nm a 633,50 nm, con una tolleranza di ±1 nm. Questa è la singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano, che definisce il colore.
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ):20 nm (tipico). La larghezza dello spettro emesso a metà dell'intensità massima (FWHM).
• Tensione Diretta (VF):Varia da 1,75 V a 2,35 V a 20 mA, con una tolleranza di ±0,1 V. Questo parametro è cruciale per calcolare il valore della resistenza di limitazione della corrente.
• Corrente Inversa (IR):Massimo di 10 μA a una tensione inversa (VR) di 5 V.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nella produzione, i LED vengono suddivisi in bin di prestazioni in base a parametri chiave. Il 17-215 utilizza un sistema di binning a tre codici (es. /R6C nel numero di parte).

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

L'intensità luminosa è categorizzata in quattro bin: Q1, Q2, R1 e R2. Ogni bin definisce un intervallo specifico di valori minimi e massimi di intensità misurati in millicandele (mcd) a IF=20mA. Ad esempio, il bin Q1 copre 72,00-90,00 mcd, mentre il bin R2 copre 140,00-180,00 mcd. Ciò consente ai progettisti di selezionare un LED con un livello di luminosità garantito per la loro applicazione.

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

Il colore (lunghezza d'onda dominante) è suddiviso in quattro gruppi: E4, E5, E6 ed E7. Ogni bin copre un intervallo di 4 nm, da E4 (617,50-621,50 nm) a E7 (629,50-633,50 nm). Questo controllo rigoroso garantisce una tonalità di rosso uniforme all'interno di un lotto di produzione.

3.3 Binning della Tensione Diretta

La tensione diretta è suddivisa in tre gruppi: 0, 1 e 2. Il bin 0 copre 1,75-1,95 V, il bin 1 copre 1,95-2,15 V e il bin 2 copre 2,15-2,35 V, tutti misurati a IF=20mA. Conoscere il bin VF può aiutare a progettare circuiti di pilotaggio più precisi e a prevedere il consumo energetico.

4. Informazioni Meccaniche e sul Package

Il 17-215 è un package standard "SMD B". La scheda tecnica include un disegno dimensionale dettagliato. Le caratteristiche meccaniche chiave includono la lunghezza, larghezza e altezza complessive, nonché il layout dei pad e la marcatura di polarità. Il catodo è tipicamente indicato da una marcatura verde o da una tacca sul package. Tutte le dimensioni hanno una tolleranza standard di ±0,1 mm salvo diversa indicazione. L'ingombro compatto è un vantaggio primario, che consente layout PCB ad alta densità.

5. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

Una manipolazione e saldatura corretta sono essenziali per l'affidabilità.

5.1 Magazzinaggio e Sensibilità all'Umidità

I LED sono confezionati in una busta resistente all'umidità con essiccante. La busta non deve essere aperta finché i componenti non sono pronti per l'uso. Prima dell'apertura, le condizioni di magazzinaggio dovrebbero essere 30°C o meno e 90% UR o meno. Dopo l'apertura, i componenti hanno una "vita a terra" di 1 anno se conservati a 30°C/60% UR o meno. Se il tempo di magazzinaggio viene superato o l'essiccante indica assorbimento di umidità, è consigliato un trattamento di baking a 60 ±5°C per 24 ore prima della saldatura a rifusione.

5.2 Profilo di Saldatura a 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 per un massimo di 10 secondi; e velocità massime di riscaldamento e raffreddamento rispettivamente di 6°C/sec e 3°C/sec. La saldatura a rifusione non dovrebbe essere eseguita più di due volte. Durante il riscaldamento si deve evitare stress sul corpo del LED e il PCB non deve risultare deformato dopo la saldatura.

5.3 Saldatura Manuale e Rework

Se è necessaria la saldatura manuale, la temperatura della punta del saldatore dovrebbe essere inferiore a 350°C, applicata per non più di 3 secondi per terminale, utilizzando un saldatore con capacità di 25W o inferiore. Dovrebbe essere osservato un intervallo di raffreddamento di almeno 2 secondi tra i terminali. Il rework è fortemente sconsigliato dopo la saldatura iniziale. Se inevitabile, dovrebbe essere utilizzato un saldatore a doppia testa per riscaldare simultaneamente entrambi i terminali e prevenire stress meccanico sulle giunzioni saldate e sul package del LED.

6. Confezionamento e Informazioni d'Ordine

Il prodotto è fornito su nastro portacomponenti su bobine da 7 pollici. Ogni bobina contiene 3000 pezzi. Il confezionamento include etichette che specificano informazioni critiche: Numero Prodotto Cliente (CPN), Numero Prodotto (P/N), Quantità Confezionata (QTY), Classe Intensità Luminosa (CAT), Classe Cromaticità/Lunghezza d'Onda Dominante (HUE), Classe Tensione Diretta (REF) e Numero di Lotto (LOT No). Questo sistema di etichettatura garantisce la tracciabilità e la corretta identificazione del componente.

7. Considerazioni per la Progettazione dell'Applicazione

7.1 Limitazione della Corrente e Protezione del Circuito

I LED sono dispositivi pilotati in corrente. Una resistenza di limitazione della corrente in serie è obbligatoria per prevenire danni. Anche un piccolo aumento della tensione diretta può causare un grande, potenzialmente distruttivo, aumento della corrente. Il valore della resistenza (R) può essere calcolato usando la Legge di Ohm: R = (Valimentazione - VF) / IF, dove VF è la tensione diretta dalla scheda tecnica (utilizzando il valore massimo per un progetto conservativo) e IF è la corrente diretta desiderata (da non superare 25 mA in continua).

7.2 Gestione Termica

Sebbene si tratti di un dispositivo a bassa potenza, operare alla corrente diretta massima o vicino ad essa genererà calore. La dissipazione di potenza (Pd = VF * IF) non deve superare 60 mW. Un'adeguata area di rame sul PCB attorno ai pad termici può aiutare a dissipare il calore e mantenere temperature di giunzione più basse, il che è benefico per l'affidabilità a lungo termine e la stabilità dell'output luminoso.

7.3 Restrizioni di Applicazione

Questo prodotto è progettato per applicazioni commerciali e industriali generali. Non è specificamente qualificato o garantito per l'uso in applicazioni ad alta affidabilità come militare/aerospaziale, sistemi di sicurezza automobilistica (es. airbag, frenatura) o apparecchiature mediche critiche per la vita. Per tali applicazioni, sono richiesti componenti con specifiche e livelli di qualificazione diversi.

8. Confronto Tecnico e Differenziazione

Il LED SMD 17-215, basato sulla tecnologia AIGaInP, offre vantaggi per l'emissione rossa. Rispetto a tecnologie più vecchie come il GaAsP, i LED AIGaInP forniscono tipicamente una maggiore efficienza luminosa, risultando in un'emissione più brillante a parità di corrente di pilotaggio, e una migliore purezza del colore (rosso saturo). Il package SMD offre significativi vantaggi rispetto ai LED a foro passante: un ingombro molto più piccolo, idoneità per l'assemblaggio automatizzato e una migliore affidabilità grazie all'assenza di fili di collegamento che possono rompersi sotto vibrazione. L'ampio angolo di visione di 130 gradi è un differenziatore chiave rispetto ai LED con angolo più stretto, rendendolo ideale per indicatori su pannelli che devono essere visti da varie angolazioni.

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Di quale resistenza ho bisogno per un'alimentazione a 5V?

R: Utilizzando il VF massimo di 2,35V e un IF target di 20mA: R = (5V - 2,35V) / 0,020A = 132,5 Ohm. Una resistenza standard da 130 o 150 Ohm sarebbe adatta. Verificare sempre la corrente effettiva nel proprio circuito.

D: Posso pilotare questo LED con un'alimentazione a 3,3V?

R: Sì. Utilizzando lo stesso calcolo con un VF tipico di ~2,0V: R = (3,3V - 2,0V) / 0,020A = 65 Ohm. Una resistenza da 68 Ohm è un valore comune. Assicurarsi che l'alimentazione possa fornire la corrente richiesta.

D: Perché esiste un sistema di binning?

R: Le variazioni di produzione causano lievi differenze nelle prestazioni. Il binning suddivide i LED in gruppi con parametri strettamente controllati (luminosità, colore, tensione), consentendo ai progettisti di ottenere risultati coerenti nei loro prodotti specificando i codici bin richiesti.

D: Come identifico il catodo?

R: Il catodo è tipicamente marcato. Fare riferimento al disegno dimensionale del package nella scheda tecnica, che mostra una marcatura verde o una tacca su un lato del corpo del componente. La polarità corretta è essenziale per il funzionamento.

10. Studio di Caso di Progettazione e Utilizzo

Scenario: Progettazione di un pannello indicatore di stato per un router di rete.Il pannello richiede più LED rossi brillanti per "Alimentazione" e "Attività" visibili frontalmente e lateralmente. Il 17-215 è una scelta eccellente grazie al suo ampio angolo di visione di 130 gradi. Il progettista seleziona il bin di intensità luminosa R1 (112-140 mcd) e il bin di lunghezza d'onda dominante E6 (625,5-629,5 nm) per garantire colore uniforme, sufficientemente brillante e coerente su tutti gli indicatori. Il layout PCB posiziona i LED con spaziatura adeguata e utilizza una resistenza di limitazione della corrente calcolata per ciascuno, collegata a un pin GPIO di un microcontrollore a 3,3V. Il package SMD consente un design del pannello compatto e a basso profilo. I componenti sono assemblati utilizzando il profilo di rifusione specificato e le buste sensibili all'umidità vengono aperte appena prima della produzione per prevenire difetti di saldatura legati all'umidità.

11. Principio Operativo

L'emissione di luce in questo LED si basa sull'elettroluminescenza in una giunzione p-n semiconduttrice realizzata con materiali AIGaInP. Quando viene applicata una tensione diretta che supera il potenziale intrinseco della giunzione, gli elettroni dalla regione di tipo n e le lacune dalla regione di tipo p vengono iniettati nella regione attiva. Quando questi portatori di carica si ricombinano, rilasciano energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica composizione della lega AIGaInP determina l'energia del bandgap, che definisce direttamente la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa—in questo caso, nello spettro rosso attorno a 632 nm. La lente in resina epossidica incapsula il chip, fornisce protezione meccanica e modella il fascio luminoso in uscita.

12. Tendenze Tecnologiche e Contesto

I LED SMD come il 17-215 rappresentano una tecnologia matura e ampiamente adottata. La tendenza del settore continua verso una maggiore efficienza (più lumen per watt), che consente un'emissione più brillante a parità di corrente o un consumo energetico inferiore a parità di luminosità. C'è anche una spinta verso la miniaturizzazione, con ingombri di package ancora più piccoli che stanno diventando comuni. Inoltre, i progressi nella tecnologia dei fosfori e nel design dei chip stanno espandendo la gamma di colori e migliorando la resa cromatica per i LED bianchi, sebbene per i LED rossi monocromatici, l'AIGaInP rimanga la tecnologia ad alta efficienza dominante. L'enfasi sulla conformità ambientale (RoHS, REACH, Alogeni-Free) è un aspetto permanente e critico della specificazione e della produzione dei componenti.