Scheda Tecnica LED SMD 91-21SURC/S530-A6/TR7 - 2.0x1.25x1.1mm - 2.0V - 60mW - Rosso Brillante - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento fornisce le specifiche tecniche complete per un LED a montaggio superficiale (SMD) identificato dal codice 91-21SURC/S530-A6/TR7. Questo componente è un LED monocromatico rosso brillante, progettato per applicazioni elettroniche moderne che richiedono miniaturizzazione, affidabilità e assemblaggio efficiente.

Il vantaggio principale di questo LED risiede nel suo package compatto standard EIA, che misura circa 2.0mm x 1.25mm x 1.1mm. Questa piccola impronta consente riduzioni significative delle dimensioni del circuito stampato (PCB), permette una maggiore densità di componenti, riduce lo spazio di stoccaggio richiesto e contribuisce infine allo sviluppo di apparecchiature finali più piccole. Il suo peso ridotto lo rende inoltre una scelta ideale per applicazioni miniaturizzate e portatili. Inoltre, il package è pienamente compatibile con le attrezzature automatiche pick-and-place, garantendo elevata precisione di posizionamento e coerenza negli ambienti di produzione ad alto volume.

Il prodotto è conforme alle principali direttive ambientali e di sicurezza. È fabbricato come componente senza piombo (Pb-free). Il prodotto stesso rientra nelle specifiche della versione conforme RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose). È inoltre conforme ai regolamenti UE REACH e soddisfa i requisiti "halogen-free", con contenuto di Bromo (Br) e Cloro (Cl) ciascuno inferiore a 900 ppm e la loro somma inferiore a 1500 ppm.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

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 valori non sono per il funzionamento continuo.

• Tensione Inversa (V_R):5V. Superare questa tensione in polarizzazione inversa può causare la rottura della giunzione.
• Corrente Diretta Continua (I_F):25 mA. Questa è la massima corrente DC raccomandata per un funzionamento affidabile a lungo termine.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):60 mA. Questa corrente può essere applicata in condizioni pulsate con un ciclo di lavoro di 1/10 a 1 kHz.
• Dissipazione di Potenza (P_d):60 mW. Questa è la massima potenza che il package può dissipare a una temperatura ambiente (T_a) di 25°C. Può essere necessario un derating a temperature più elevate.
• Temperatura di Esercizio (T_opr):-40°C a +85°C. Il dispositivo è progettato per funzionare entro questo intervallo di temperatura ambiente.
• Temperatura di Conservazione (T_stg):-40°C a +100°C.
• Scarica Elettrostatica (ESD) Modello Corpo Umano (HBM):2000V. Devono essere seguite le corrette procedure di gestione ESD.
• Temperatura di Saldatura:Per la rifusione, è specificata una temperatura di picco di 260°C per un massimo di 10 secondi. 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 sono misurate in condizioni di prova standard di temperatura ambiente di 25°C e corrente diretta di 20 mA, salvo diversa indicazione. Questi parametri definiscono l'emissione luminosa e le prestazioni elettriche.

• Intensità Luminosa (I_v):Il valore tipico è 1232 mcd (millicandela), con un minimo di 802 mcd. Ciò indica un'emissione molto brillante per le sue dimensioni.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):25 gradi (tipico). Questo è un angolo di visione relativamente stretto, che concentra l'emissione luminosa in un fascio diretto in avanti.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λ_p):632 nm (tipico). Questa è la lunghezza d'onda alla quale la distribuzione spettrale di potenza è massima.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):624 nm (tipico). Questa è la singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano, che definisce il colore come rosso brillante.
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ):20 nm (tipico). Questa misura l'ampiezza dello spettro emesso a metà dell'intensità massima (FWHM).
• Tensione Diretta (V_F):2.0V (tipico), con un intervallo da 1.7V (min) a 2.4V (max) a 20 mA. È obbligatorio un resistore esterno limitatore di corrente per prevenire la fuga termica, poiché la V_Fdel LED ha un coefficiente di temperatura negativo.
• Corrente Inversa (I_R):Massimo di 10 µA a una tensione inversa di 5V.

2.3 Selezione e Binning del Dispositivo

Il LED utilizza un chip in materiale AlGaInP (Fosfuro di Alluminio Gallio Indio) per produrre il suo colore rosso brillante. La lente in resina è trasparente, il che massimizza l'emissione luminosa e preserva la purezza del colore. La scheda tecnica indica l'esistenza di un sistema di binning per i parametri chiave, sebbene i dettagli specifici dei codici bin non siano forniti nell'estratto. Tipicamente, tali sistemi prevedono una classificazione per:

• Intensità Luminosa (CAT):Raggruppa i LED in base alla loro emissione luminosa misurata.
• Lunghezza d'Onda Dominante / Tonalità (HUE):Raggruppa i LED in base al loro preciso punto colore.
• Tensione Diretta (REF):Raggruppa i LED in base alla loro V_F characteristics.

Questo binning consente ai progettisti di selezionare LED con prestazioni strettamente corrispondenti per applicazioni che richiedono coerenza, come array di retroilluminazione o gruppi di indicatori di stato.

3. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene i grafici specifici non siano dettagliati nel testo, le tipiche curve caratteristiche elettro-ottiche per un tale LED includerebbero:

• Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta (I_vvs. I_F):Questa curva mostra come l'emissione luminosa aumenti con la corrente, tipicamente in modo sub-lineare a correnti più elevate a causa del riscaldamento e del calo di efficienza.
• Tensione Diretta vs. Corrente Diretta (V_Fvs. I_F):Questa è la curva I-V del diodo, che mostra la relazione esponenziale. È cruciale per progettare il circuito di pilotaggio.
• Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente (I_vvs. T_a):Questa curva dimostra l'effetto di quenching termico, dove l'emissione luminosa diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Comprendere questo è fondamentale per la gestione termica in applicazioni ad alta potenza o ad alta temperatura ambiente.
• Distribuzione Spettrale di Potenza:Un grafico che mostra l'intensità della luce emessa su diverse lunghezze d'onda, centrato attorno a 632 nm con una larghezza di banda di ~20 nm.

4. Informazioni Meccaniche e sul Package

4.1 Dimensioni del Contorno del Package

Il LED è alloggiato in un package SMD standard. Le dimensioni chiave (tipiche, in mm, tolleranza ±0.1 salvo indicazione) includono una lunghezza del corpo di circa 2.0 mm, una larghezza di 1.25 mm e un'altezza di 1.1 mm. Il package include due terminali anodo/catodo per la saldatura. Un indicatore di polarità (probabilmente una tacca o un segno sul package) identifica il catodo. Per un corretto design del layout delle piazzole sul PCB, garantendo una saldatura e un allineamento adeguati, è necessario consultare i disegni meccanici dettagliati.

4.2 Imballaggio per Spedizione e Movimentazione

I componenti sono forniti in formato nastro e bobina compatibile con l'assemblaggio automatico. Sono confezionati su nastro largo 12 mm montato su una bobina da 7 pollici di diametro. Ogni bobina contiene 1000 pezzi. Per la sensibilità all'umidità, le bobine sono sigillate all'interno di una busta anti-umidità in alluminio insieme a un essiccante. Un'etichetta sulla busta fornisce informazioni critiche tra cui il numero del prodotto, il numero di lotto, la quantità e i suddetti codici di binning (CAT, HUE, REF).

5. Linee Guida per Saldatura, Assemblaggio e Movimentazione

5.1 Conservazione e Sensibilità all'Umidità

Questo LED è sensibile all'umidità. Prima di aprire la busta sigillata, deve essere conservato a ≤ 30°C e ≤ 90% UR. Dopo l'apertura, la "vita a terra" (tempo in cui i componenti possono essere esposti alle condizioni ambientali della fabbrica) è di 72 ore a ≤ 30°C e ≤ 60% UR. Le parti non utilizzate devono essere risigillate in una busta anti-umidità con essiccante fresco. Se l'indicatore dell'essiccante ha cambiato colore o il tempo di esposizione è stato superato, è necessario un trattamento di baking a 60 ± 5°C per 24 ore prima della saldatura.

5.2 Profilo di Rifusione

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

• Preriscaldamento:Rampa dall'ambiente a 150-200°C in 60-120 secondi (velocità di rampa max 3°C/sec).
• Rifusione:Il tempo sopra il liquidus (217°C) dovrebbe essere di 60-150 secondi. La temperatura di picco non deve superare i 260°C e il tempo entro 5°C dal picco deve essere al massimo di 10 secondi. Il tempo sopra i 255°C non deve superare i 30 secondi.
• Raffreddamento:Velocità di raffreddamento massima di 6°C/sec.

La rifusione non deve essere eseguita più di due volte sullo stesso componente. Non deve essere applicato alcuno stress meccanico al LED durante il riscaldamento o il raffreddamento.

5.3 Saldatura Manuale e Rilavorazione

Se la saldatura manuale è inevitabile, utilizzare un saldatore con temperatura della punta ≤ 350°C e applicare calore a ciascun terminale per ≤ 3 secondi. La potenza del saldatore dovrebbe essere ≤ 25W. Lasciare un intervallo di raffreddamento di almeno 2 secondi tra la saldatura di ciascun terminale. La rilavorazione è fortemente sconsigliata. Se assolutamente necessaria, dovrebbe essere utilizzato un saldatore a doppia testa specializzato per componenti SMD per riscaldare simultaneamente entrambi i terminali e rimuovere il componente senza danneggiare le piazzole del PCB o il componente stesso. L'impatto della rilavorazione sulle prestazioni del LED deve essere verificato.

6. Suggerimenti Applicativi e Considerazioni di Progettazione

6.1 Applicazioni Tipiche

Questo LED SMD compatto ad alta luminosità è adatto per un'ampia gamma di applicazioni, tra cui:

• Piccoli indicatori di stato in apparecchiature consumer e industriali per interni.
• Retroilluminazione piatta per pannelli LCD, interruttori a membrana e simboli.
• Indicatori e retroilluminazione in apparecchiature per l'automazione d'ufficio (stampanti, scanner).
• Indicatori per dispositivi alimentati a batteria (es. utensili portatili, dispositivi medici).
• Luci indicatrici in apparecchiature audio/video.
• Retroilluminazione per cruscotti automobilistici (indicatori secondari) e interruttori di controllo.
• Indicatori per apparecchiature di telecomunicazione (telefoni, fax).

6.2 Considerazioni di Progettazione Critiche

• Limitazione della Corrente:È OBBLIGATORIO un resistore in serie esterno per impostare la corrente diretta. Il circuito di pilotaggio deve essere progettato per prevenire picchi di corrente o il superamento dei valori massimi assoluti.
• Gestione Termica:Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa, assicurare un buon percorso termico attraverso le piazzole del PCB è importante per mantenere l'intensità luminosa e l'affidabilità a lungo termine, specialmente ad alte temperature ambiente o quando pilotato vicino alla corrente massima.
• Protezione ESD:Implementare un'adeguata protezione ESD sulle linee di ingresso e seguire le corrette procedure di movimentazione durante l'assemblaggio.
• Progettazione Ottica:L'angolo di visione di 25 gradi fornisce un fascio diretto. Per un'illuminazione più ampia, potrebbero essere necessarie ottiche secondarie (diffusori, guide luminose).

7. Affidabilità e Garanzia di Qualità

Il prodotto è sottoposto a una serie completa di test di affidabilità condotti con un livello di confidenza del 90% e una LTPD (Lot Tolerance Percent Defective) del 10%. Gli elementi di test chiave includono:

• Resistenza alla Rifusione (260°C/10s).
• Shock Termico (-10°C a +100°C).
• Cicli di Temperatura (-40°C a +100°C).
• Conservazione ad Alta Temperatura/Alta Umidità (85°C/85% UR, 1000 ore con bias).
• Conservazione ad Alta e Bassa Temperatura.
• Test di Vita in Funzionamento DC (1000 ore a 20 mA).

Questi test convalidano la robustezza del LED sotto vari stress ambientali e operativi, garantendo che soddisfi gli standard industriali per qualità e durata nei prodotti finali.

8. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto alle vecchie tecnologie LED a foro passante, questo LED SMD offre vantaggi significativi: un'impronta drasticamente più piccola, idoneità per l'assemblaggio automatico ad alta velocità e migliori prestazioni termiche grazie al montaggio diretto sul PCB. All'interno della categoria dei LED SMD, i suoi principali fattori di differenziazione sono la specifica combinazione di intensità luminosa molto elevata (1232 mcd tip.) da un minuscolo package da 2.0mm, un colore rosso brillante ben definito dalla tecnologia AlGaInP e una conformità completa agli standard ambientali (RoHS, REACH, Halogen-Free). L'angolo di visione stretto lo rende superiore per applicazioni che richiedono un fascio diretto piuttosto che un'emissione omnidirezionale.

9. Domande Frequenti (FAQ)

9.1 Quale valore di resistenza devo usare per pilotare questo LED a 20 mA da un'alimentazione di 5V?

Usando la Legge di Ohm: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Con una V_Ftipica di 2.0V, R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 Ω. Per tenere conto della V_Fmassima (2.4V) e garantire che la corrente non superi i 25 mA, calcolare per il caso peggiore: R_min= (5V - 1.7V) / 0.025A = 132 Ω. Un resistore standard da 150 Ω è un buon punto di partenza, fornendo circa 20 mA con un LED tipico. Verificare sempre la corrente effettiva nel circuito.

9.2 Posso utilizzare la PWM (Modulazione di Larghezza di Impulso) per regolare l'intensità luminosa di questo LED?

Sì, la PWM è un metodo efficace per regolare l'intensità luminosa dei LED. La corrente diretta durante l'impulso "on" non deve superare il valore nominale di corrente di picco (60 mA a ciclo di lavoro 1/10, 1 kHz). Per la regolazione, assicurarsi che la frequenza PWM sia sufficientemente alta (tipicamente >100 Hz) per evitare sfarfallio visibile.

9.3 Perché le procedure di conservazione e movimentazione sono così rigorose?

Il package in resina plastica può assorbire umidità dall'aria. Durante il processo di rifusione ad alta temperatura, questa umidità intrappolata può espandersi rapidamente, causando delaminazione interna o "popcorning", che incrina il package e distrugge il LED. Il livello di sensibilità all'umidità (MSL) e le procedure di baking prevengono questa modalità di guasto.

10. Principio di Funzionamento e Tecnologia

Questo LED si basa sulla tecnologia semiconduttrice AlGaInP. Quando viene applicata una tensione diretta che supera il potenziale di giunzione del diodo, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva dove si ricombinano. Nei materiali AlGaInP, questa ricombinazione rilascia energia principalmente sotto forma di fotoni nella regione del rosso-ambra dello spettro visibile. La specifica composizione della lega di Alluminio, Gallio, Indio e Fosforo determina l'esatta energia del bandgap e quindi la lunghezza d'onda dominante della luce emessa, che in questo caso è rosso brillante. La lente in resina epossidica trasparente incapsula il chip, fornisce protezione meccanica e modella il fascio di luce in uscita.