Scheda Tecnica LED SMD 17-21/R6C-AN2Q1B/3T - Rosso Brillante - 20mA - 2.35V Max - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche di un LED a montaggio superficiale (SMD) che emette luce di colore Rosso Brillante. Il componente utilizza un chip in AlGaInP incapsulato in resina trasparente. Il suo compatto package SMD offre vantaggi significativi per la progettazione elettronica moderna, consentendo una maggiore densità di componenti sulla scheda e contribuendo alla miniaturizzazione dell'apparecchiatura finale.

1.1 Caratteristiche e Vantaggi Principali

I principali vantaggi di questo LED derivano dal suo package e dalla conformità agli standard:

• Confezionamento Ottimizzato per l'Automazione:Fornito su nastro da 8mm avvolto su bobina da 7 pollici di diametro, risultando pienamente compatibile con le attrezzature automatiche di pick-and-place ad alta velocità.
• Compatibilità Robusta con i Processi di Produzione:Progettato per resistere ai processi standard di saldatura a rifusione a infrarossi (IR) e in fase di vapore, garantendo un fissaggio affidabile ai circuiti stampati (PCB).
• Conformità Ambientale:Il prodotto è privo di piombo (Pb-free) e conforme alla direttiva RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose).
• Efficienza in Termini di Spazio e Peso:Il formato SMD è significativamente più piccolo e leggero rispetto ai LED tradizionali con terminali. Questa riduzione delle dimensioni consente progetti PCB più compatti, una maggiore densità di componenti, minori requisiti di stoccaggio e, in definitiva, prodotti finali più piccoli.

1.2 Applicazioni Target

Questo LED è adatto per una varietà di applicazioni che richiedono una sorgente luminosa rossa compatta e affidabile, come indicatore o retroilluminazione. Casi d'uso tipici includono:

• Apparecchiature di Telecomunicazione:Indicatori di stato e retroilluminazione della tastiera in telefoni e fax.
• Elettronica di Consumo:Retroilluminazione uniforme per display a cristalli liquidi (LCD), retroilluminazione per interruttori e simboli su pannelli di controllo.
• Indicazione Generica:Qualsiasi applicazione che richieda una sorgente luminosa rossa brillante ed efficiente con un ingombro minimo.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

Questa sezione fornisce un'analisi dettagliata e oggettiva delle specifiche elettriche, ottiche e termiche del LED. Tutti i dati sono specificati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C salvo diversa indicazione.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Il funzionamento a questi limiti o oltre non è garantito e dovrebbe essere evitato nella progettazione del circuito.

• Tensione Inversa (V_R):5V. Superare questa tensione in direzione inversa può causare la rottura della giunzione.
• Corrente Diretta Continua (I_F):25mA. La massima corrente continua che può essere applicata in modo continuativo.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):60mA. Questo valore è ammissibile solo in condizioni di impulso con un ciclo di lavoro di 1/10 a 1kHz. Consente brevi periodi di luminosità più elevata.
• Dissipazione di Potenza (P_d):60mW. La massima potenza che il package può dissipare come calore, calcolata come Tensione Diretta (V_F) × Corrente Diretta (I_F).
• Temperatura di Funzionamento & Stoccaggio:-40°C a +85°C (funzionamento), -40°C a +90°C (stoccaggio).
• Scarica Elettrostatica (ESD):2000V (Modello del Corpo Umano). Procedure di manipolazione ESD corrette sono essenziali durante l'assemblaggio.
• 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

Questi sono i parametri di prestazione tipici misurati in condizioni di test standard (I_F= 20mA).

• Intensità Luminosa (I_v):Varia da un minimo di 36.0 mcd (millicandela) a un massimo di 90.0 mcd, con una tolleranza tipica di ±11%. Questo definisce la luminosità percepita del LED.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):Un tipico angolo ampio di 140 gradi. Questo è l'angolo a cui l'intensità luminosa è la metà dell'intensità a 0 gradi (sull'asse).
• Lunghezza d'Onda di Picco (λ_p):Tipicamente 632 nm. Questa è la lunghezza d'onda alla quale la distribuzione spettrale di potenza è massima.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):Specificata tra 617.5 nm e 633.5 nm. Questa lunghezza d'onda corrisponde al colore percepito della luce ed è più rilevante per la definizione del colore rispetto alla lunghezza d'onda di picco.
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ):Tipicamente 20 nm. Questo indica la purezza spettrale; una larghezza di banda più piccola significa un colore più monocromatico.
• Tensione Diretta (V_F):Varia da 1.75V a 2.35V a 20mA, con una tolleranza di ±0.1V. Questa è la caduta di tensione ai capi del LED durante il funzionamento.
• Corrente Inversa (I_R):Massimo di 10 μA con una polarizzazione inversa di 5V.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nella produzione di massa, i LED vengono suddivisi in bin di prestazione. Il numero di parte 17-21/R6C-AN2Q1B/3T contiene i codici di bin per i parametri chiave.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa (Codice: N2, P1, P2, Q1)

I LED sono raggruppati in base alla loro intensità luminosa misurata a 20mA. Il codice di bin nel numero di parte (es. Q1) specifica l'intervallo di intensità garantito per quell'unità specifica.

• Bin N2:36.0 – 45.0 mcd
• Bin P1:45.0 – 57.0 mcd
• Bin P2:57.0 – 72.0 mcd
• Bin Q1:72.0 – 90.0 mcd

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante (Codice: E4, E5, E6, E7)

I LED sono suddivisi in gruppi (A) e bin in base alla loro lunghezza d'onda dominante, che definisce la precisa tonalità di rosso.

• Bin E4:617.5 – 621.5 nm
• Bin E5:621.5 – 625.5 nm
• Bin E6:625.5 – 629.5 nm
• Bin E7:629.5 – 633.5 nm

3.3 Binning della Tensione Diretta (Codice: 0, 1, 2)

I LED sono raggruppati (B) e binnati in base alla loro caduta di tensione diretta a 20mA. Questo è fondamentale per progettare circuiti di limitazione della corrente, specialmente quando più LED sono collegati in parallelo.

• Bin 0:1.75 – 1.95 V
• Bin 1:1.95 – 2.15 V
• Bin 2:2.15 – 2.35 V

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica include diverse curve caratteristiche che illustrano il comportamento del dispositivo in condizioni variabili. Comprenderle è fondamentale per una progettazione ottimale del circuito.

4.1 Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta & Temperatura

L'emissione luminosa è direttamente proporzionale alla corrente diretta. Tuttavia, la relazione non è perfettamente lineare e l'efficienza può diminuire a correnti molto elevate. Inoltre, l'intensità luminosa diminuisce all'aumentare della temperatura ambiente. La curva di derating mostra che la massima corrente diretta ammissibile deve essere ridotta quando si opera sopra i 25°C per evitare di superare il limite di dissipazione di potenza e garantire l'affidabilità a lungo termine.

4.2 Tensione Diretta vs. Corrente Diretta

Questa curva IV mostra la relazione esponenziale tipica di un diodo. La tensione diretta aumenta con la corrente. La forma della curva è importante per comprendere la resistenza dinamica del LED e per i calcoli di gestione termica.

4.3 Distribuzione Spettrale e Diagramma di Radiazione

Il grafico della distribuzione spettrale conferma l'emissione rossa con un picco attorno a 632 nm e una larghezza di banda definita. Il diagramma di radiazione (grafico polare) rappresenta visivamente l'angolo di visione di 140 gradi, mostrando come l'intensità luminosa è distribuita spazialmente.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

Il LED è alloggiato in un compatto package SMD standard del settore. Il disegno dimensionato dettagliato è essenziale per creare la corretta impronta PCB (land pattern) nel software CAD. Le note meccaniche chiave includono:

• Tutte le tolleranze non specificate sono ±0.1mm.
• Il disegno definisce le dimensioni del corpo, le dimensioni dei terminali e il layout consigliato dei pad per garantire una corretta saldatura e stabilità meccanica.
• La polarità è indicata dal contorno del package o da una marcatura; l'orientamento corretto è cruciale per il funzionamento del circuito.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

Una corretta manipolazione e saldatura sono critiche per la resa e l'affidabilità.

6.1 Stoccaggio e Sensibilità all'Umidità

I LED sono confezionati in una busta barriera resistente all'umidità con essiccante. Per prevenire il fenomeno del "popcorning" (crepe del package dovute alla rapida espansione del vapore durante la rifusione), gli utenti devono attenersi a quanto segue:

• Non aprire la busta fino al momento dell'uso.
• Conservare le buste non aperte a ≤30°C e ≤90% UR.
• Dopo l'apertura, la "vita a banco" è di 1 anno a ≤30°C e ≤60% UR. Le parti non utilizzate devono essere risigillate.
• Se l'indicatore dell'essiccante cambia colore o viene superato il tempo di stoccaggio, è necessario un trattamento di essiccamento a 60±5°C per 24 ore prima della rifusione.

6.2 Profilo di Saldatura a Rifusione

È specificato un profilo di rifusione senza piombo:

• Pre-riscaldamento:150–200°C per 60–120 secondi.
• Tempo Sopra Liquido (TAL):60–150 secondi sopra 217°C.
• Temperatura di Picco:Massimo 260°C, mantenuta per non più di 10 secondi. Il tempo sopra 255°C non deve superare i 30 secondi.
• Velocità di Riscaldamento/Raffreddamento:Massimo 3°C/sec in riscaldamento fino al picco, massimo 6°C/sec in raffreddamento dal picco.
• Importante:La rifusione non deve essere eseguita più di due volte. Evitare stress meccanici sul LED durante il riscaldamento e non deformare il PCB dopo la saldatura.

6.3 Saldatura Manuale e Rilavorazione

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 da ≤25W. Lasciare almeno un intervallo di 2 secondi tra la saldatura di ciascun terminale. La rilavorazione è fortemente sconsigliata. Se assolutamente inevitabile, deve essere utilizzato un saldatore a doppia testa specializzato per riscaldare simultaneamente entrambi i terminali e prevenire danni termo-meccanici alle giunzioni saldate o al chip del LED.

7. Confezionamento e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

I LED sono forniti su nastro portante goffrato con dimensioni fornite. Ogni bobina contiene 3000 pezzi. Sono specificate anche le dimensioni della bobina (diametro 7 pollici) per la compatibilità con gli alimentatori delle attrezzature automatizzate.

7.2 Spiegazione dell'Etichetta

L'etichetta della bobina contiene diversi campi chiave: Numero di Parte del Cliente (CPN), Numero di Parte del Produttore (P/N), Quantità di Confezionamento (QTY) e i codici di bin specifici per Intensità Luminosa (CAT), Lunghezza d'Onda Dominante/Tonalità (HUE) e Tensione Diretta (REF), insieme al Numero di Lotto di produzione.

8. Considerazioni per Applicazione e Progettazione

8.1 Imperativo di Progettazione del Circuito: Limitazione della Corrente

Questa è la regola di progettazione più critica.Un LED è un dispositivo guidato in corrente. La sua tensione diretta ha un coefficiente di temperatura negativo e varia da unità a unità (come mostrato nel binning). Pertanto, essodeveessere pilotato da una sorgente di corrente costante o, più comunemente, con una resistenza di limitazione della corrente in serie. Collegare il LED direttamente a una sorgente di tensione, anche una che corrisponda al suo V_Fnominale, comporterà un picco di corrente incontrollato che porta a un guasto immediato. Il valore della resistenza è calcolato usando la Legge di Ohm: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F.

8.2 Gestione Termica

Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa, una progettazione termica efficace prolunga la durata e mantiene la luminosità. Assicurarsi che i pad del PCB forniscano un adeguato rilievo termico ed evitare di posizionare il LED vicino ad altri componenti che generano calore. Rispettare la curva di derating della corrente diretta per ambienti ad alta temperatura.

8.3 Progettazione Ottica

L'ampio angolo di visione di 140 gradi rende questo LED adatto per applicazioni che richiedono un'illuminazione ampia o visibilità da più angolazioni. Per fasci focalizzati, sarebbero necessarie ottiche secondarie (lenti). La resina trasparente è ottimale per ottenere la massima emissione luminosa possibile.

9. Confronto e Differenziazione Tecnologica

I principali fattori di differenziazione di questo componente sono la sua specifica combinazione di materiale, package e prestazioni:

• Tecnologia del Chip AlGaInP:Questo sistema di materiali è rinomato per produrre LED rossi, arancioni e ambra ad alta efficienza con eccellente luminosità e stabilità del colore rispetto alle tecnologie più datate.
• Vantaggio del Package SMD:Rispetto ai LED a foro passante, offre i suddetti vantaggi di dimensioni, peso e velocità di assemblaggio, che sono standard per i componenti SMD moderni.
• Binning Dettagliato:Il binning a tre parametri (intensità, lunghezza d'onda, tensione) consente ai progettisti di selezionare parti per applicazioni che richiedono una stretta coerenza in luminosità, colore o comportamento elettrico, riducendo la necessità di regolazioni del circuito sulla linea di produzione.

10. Domande Frequenti (FAQ)

D: Posso pilotare questo LED a 30mA per una luminosità maggiore?

R: No. Il Valore Massimo Assoluto per la corrente diretta continua è 25mA. Superare questo valore compromette l'affidabilità e può causare danni permanenti. Per una luminosità maggiore, selezionare un bin LED con intensità luminosa più alta (es. Q1) o utilizzare un funzionamento in impulso entro il limite I_FP rating.

D: La scheda tecnica mostra un V_Ftipico di 2.0V. Perché il mio circuito ha bisogno di un'alimentazione a 3.3V?

R: La tensione extra è necessaria per superare la caduta di tensione sulla resistenza di limitazione della corrente. Ad esempio, per pilotare il LED a 20mA da un'alimentazione a 3.3V con un V_Fdi 2.0V, serve una resistenza: R = (3.3V - 2.0V) / 0.020A = 65 Ohm. La resistenza dissipa la potenza in eccesso.

D: Come interpreto il numero di parte 17-21/R6C-AN2Q1B/3T?

R: Sebbene la convenzione di denominazione completa possa essere proprietaria, i segmenti chiave possono essere dedotti: "17-21" probabilmente si riferisce allo stile/dimensione del package. "R6C" può indicare il colore (Rosso) e il tipo di chip. "AN2Q1B" contiene i codici di bin: A (Gruppo Lunghezza d'Onda), N2 (Bin Intensità), Q1 (Bin Intensità), B (Gruppo Tensione). "3T" potrebbe riguardare il confezionamento su nastro o una revisione.

11. Caso di Studio Pratico di Progettazione

Scenario:Progettazione di un pannello indicatore di stato con 10 LED rossi identici, tutti alimentati da un'uscita stabile a 5V. L'uniformità della luminosità è importante.

Passaggi di Progettazione:

1. Selezione del Bin:Scegliere LED dallo stesso bin di intensità luminosa (es. tutti Q1: 72-90 mcd) e dallo stesso bin di lunghezza d'onda dominante (es. tutti E6: 625.5-629.5 nm) per garantire coerenza visiva.
2. Calcolo della Resistenza in Serie:Utilizzare lamassima V_Fdel bin (es. Bin 2: 2.35V) per un progetto in condizioni peggiori, garantendo che la corrente non superi mai 20mA. R = (5V - 2.35V) / 0.020A = 132.5 Ohm. Utilizzare il valore standard più vicino (130 o 150 Ohm). Una resistenza da 150 Ohm fornisce un margine di sicurezza: I_F= (5V - 2.35V) / 150 = ~17.7mA.
3. Layout PCB:Posizionare i LED utilizzando le dimensioni del package. Collegare ciascun LED con la propria resistenza in serie all'alimentazione a 5V. Evitare di collegare più LED in parallelo con una singola resistenza, poiché lievi variazioni di V_Fcauseranno uno squilibrio significativo della corrente e luminosità non uniforme.
4. Assemblaggio:Seguire precisamente le linee guida per la manipolazione dell'umidità e il profilo di rifusione per garantire l'integrità delle giunzioni saldate e prevenire danni.

12. Principio di Funzionamento

La luce è prodotta attraverso un processo chiamato elettroluminescenza all'interno del chip semiconduttore in AlGaInP. Quando viene applicata una tensione diretta che supera il potenziale interno della giunzione, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva rispettivamente dai materiali di tipo n e di tipo p. Questi portatori di carica si ricombinano, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica composizione di alluminio, gallio, indio e fosfuro negli strati del chip determina l'energia del bandgap, che definisce direttamente la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa – in questo caso, rosso brillante.

13. Tendenze Tecnologiche

La tendenza generale nella tecnologia LED continua verso una maggiore efficienza (più lumen per watt), un miglioramento della resa cromatica e un aumento della densità di potenza. Per LED SMD di tipo indicatore come questo, le tendenze includono un'ulteriore miniaturizzazione (es. package di dimensioni del chip), un'adozione più ampia di materiali ad alte prestazioni come InGaN per blu/verde e AlGaInP per rosso/arancione, e un'affidabilità migliorata in condizioni ambientali severe. L'integrazione con l'elettronica di pilotaggio (es. regolazione di corrente integrata o controller PWM) all'interno del package è anche uno sviluppo in corso per semplificare la progettazione del circuito dell'utente finale.