Scheda Tecnica LED SMD 15-215/R6C-AQ1R2L/2T - Rosso Brillante - 2.0x1.25x0.8mm - 2.0V - 0.06W - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il 15-215/R6C-AQ1R2L/2T è un LED a montaggio superficiale (SMD) progettato per applicazioni PCB ad alta densità. Utilizza un chip in AlGaInP per produrre un'emissione luminosa di colore rosso brillante. Il suo fattore di forma compatto consente un notevole risparmio di spazio sui circuiti stampati, rendendolo ideale per i moderni dispositivi elettronici miniaturizzati dove lo spazio sulla scheda è prezioso. Il componente è fornito su nastro da 8mm montato su bobina da 7 pollici di diametro, garantendo la compatibilità con le attrezzature standard di assemblaggio automatico pick-and-place.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

I vantaggi principali di questo LED includono le dimensioni eccezionalmente ridotte, la costruzione leggera e l'idoneità per la produzione automatizzata di grandi volumi. Queste caratteristiche si traducono direttamente in minori requisiti di stoccaggio, maggiore densità di impacchettamento sui PCB e, in definitiva, nella possibilità di realizzare design di prodotto finale più piccoli. Il dispositivo è conforme ai processi di saldatura senza piombo (Pb-free), RoHS, EU REACH e agli standard alogeni-free (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm), rendendolo adatto ai mercati globali con normative ambientali severe. Le sue applicazioni target sono varie, spaziando dall'illuminazione di fondo per quadranti, interruttori e LCD, agli indicatori di stato nelle apparecchiature di telecomunicazione e all'illuminazione generica.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

Questa sezione fornisce un'interpretazione dettagliata e oggettiva dei principali parametri elettrici, ottici e termici definiti nella scheda tecnica, cruciali 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 (V_R):5V. Superare questa tensione in polarizzazione inversa può causare la rottura della giunzione.
• Corrente Diretta (I_F):25mA in CC. Questa è la massima corrente continua consigliata per un funzionamento affidabile a lungo termine.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):60mA con un ciclo di lavoro di 1/10 e 1kHz. Questo valore consente brevi impulsi di corrente, utili negli schemi di multiplexing, ma la corrente media non deve superare I_F.
• Dissipazione di Potenza (P_d):60mW. Questo limite considera la potenza elettrica totale convertita in calore (V_F* I_F) alla giunzione.
• Temperatura di Funzionamento & Stoccaggio:-40°C a +85°C (funzionamento), -40°C a +90°C (stoccaggio). Questi ampi intervalli garantiscono la funzionalità in ambienti ostili.
• Temperatura di Saldatura:Picco di rifusione a 260°C per massimo 10 secondi; saldatura manuale a 350°C per massimo 3 secondi per terminale.
• Sensibilità ESD:Classe Human Body Model (HBM) di 2000V. Lo classifica come moderatamente sensibile; sono necessarie le precauzioni standard di manipolazione ESD.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi parametri sono specificati a una temperatura di giunzione (T_j) di 25°C e una corrente di prova di 20mA. Le prestazioni nel mondo reale varieranno con la temperatura e la corrente di pilotaggio.

• Intensità Luminosa (I_v):72,0 a 180,0 mcd (millicandela). L'ampio intervallo è gestito attraverso un sistema di binning (vedi Sezione 3). Il valore tipico non è dichiarato, implicando che la selezione si basi sul codice bin specifico.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):140 gradi (tipico). Questo ampio angolo di visione indica un diagramma di radiazione Lambertiano o quasi-Lambertiano, adatto per l'illuminazione d'area piuttosto che per fasci focalizzati.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λ_p):632 nm (tipico). Questa è la lunghezza d'onda alla quale l'emissione di potenza spettrale è massima.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):617,5 a 633,5 nm. Questa è la percezione monocromatica del colore del LED da parte dell'occhio umano ed è anch'essa gestita tramite binning.
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ):20 nm (tipico). Definisce l'intervallo di lunghezze d'onda emesse a metà dell'intensità di picco, indicando un colore rosso relativamente puro.
• Tensione Diretta (V_F):1,70 a 2,30 V a 20mA. Anche questo intervallo è soggetto a binning. Una V_Finferiore porta a un minor consumo energetico e a una minore generazione di calore per una data corrente.
• Corrente Inversa (I_R):10 μA massimo a V_R=5V. È auspicabile una bassa corrente di dispersione.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire colore e luminosità consistenti nella produzione, i LED vengono suddivisi in gruppi di prestazione o "bin". Il 15-215 utilizza tre criteri di binning indipendenti.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

L'intensità è suddivisa in quattro bin (Q1, Q2, R1, R2), con Q1 il più debole (72,0-90,0 mcd) e R2 il più brillante (140,0-180,0 mcd). I progettisti devono selezionare il bin appropriato in base alla luminosità richiesta per la loro applicazione, considerando che mischiare bin in un singolo prodotto può causare variazioni visibili di luminosità.

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

Il colore è suddiviso in quattro bin (E4, E5, E6, E7), che coprono l'intervallo da 617,5nm a 633,5nm. E4 rappresenta una lunghezza d'onda più corta, tendente al rosso-arancio, mentre E7 rappresenta una lunghezza d'onda più lunga, un rosso più profondo. Un aspetto cromatico uniforme richiede l'uso di LED dello stesso bin di lunghezza d'onda o di bin adiacenti.

3.3 Binning della Tensione Diretta

La tensione è suddivisa in sei bin (da 19 a 24), ciascuno che copre 0,1V da 1,70V a 2,30V. Sebbene meno critico per un semplice uso come indicatore con una resistenza limitatrice, il binning della tensione diventa importante in stringhe collegate in serie o in scenari di pilotaggio a tensione costante per garantire una distribuzione uniforme della corrente e della luminosità.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene l'estratto della scheda tecnica fornita menzioni "Curve Tipiche delle Caratteristiche Elettro-Ottiche", i grafici specifici non sono inclusi nel testo. Tipicamente, tali curve illustrerebbero le seguenti relazioni, cruciali per la progettazione avanzata:

• Curva I-V (Corrente-Tensione):Mostra la relazione esponenziale tra tensione diretta e corrente. La curva si sposta con la temperatura.
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta:Mostra come l'emissione luminosa aumenti con la corrente, solitamente con una relazione quasi-lineare entro l'intervallo di funzionamento prima che l'efficienza cali ad alte correnti.
• Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Mostra la riduzione dell'emissione luminosa all'aumentare della temperatura di giunzione. I LED rossi AlGaInP hanno tipicamente un effetto di quenching termico più pronunciato rispetto ad alcuni LED blu/bianchi.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico che mostra la potenza relativa emessa attraverso le lunghezze d'onda, centrata attorno alla lunghezza d'onda di picco (632 nm).

I progettisti dovrebbero consultare la scheda tecnica completa con i grafici per modellare accuratamente le prestazioni termiche e prevedere il comportamento in diverse condizioni di pilotaggio.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il LED ha un ingombro molto compatto. Le dimensioni chiave (in mm, tolleranza ±0,1mm se non specificato) includono una dimensione del corpo di circa 2,0mm di lunghezza, 1,25mm di larghezza e 0,8mm di altezza. La scheda tecnica include un disegno dimensionale dettagliato che mostra la posizione dell'identificatore del catodo (tipicamente una tacca o una marcatura verde sul package), il layout dei pad e il land pattern PCB consigliato. Il rispetto di queste dimensioni è essenziale per una corretta saldatura e allineamento.

5.2 Identificazione della Polarità

La polarità corretta è vitale. Il package include un marcatore visivo per identificare il terminale catodo (-). I progettisti devono assicurarsi che l'impronta PCB rispecchi questo orientamento per prevenire un posizionamento errato da parte delle macchine automatiche.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

È necessaria una manipolazione corretta per prevenire danni a questi componenti miniaturizzati.

6.1 Profilo di Rifusione

Il componente è compatibile con la rifusione a infrarossi e a fase di vapore. È raccomandato un profilo senza piombo (Pb-free): preriscaldamento tra 150-200°C per 60-120 secondi, un tempo sopra il liquidus (217°C) di 60-150 secondi, con una temperatura di picco non superiore a 260°C per un massimo di 10 secondi. La velocità massima di riscaldamento è di 6°C/sec e la velocità massima di raffreddamento è di 3°C/sec. La rifusione non dovrebbe essere eseguita più di due volte.

6.2 Stoccaggio e Sensibilità all'Umidità

I LED sono confezionati in una busta resistente all'umidità con essiccante. La busta non dovrebbe essere aperta finché i componenti non sono pronti per l'uso. Dopo l'apertura, la "vita a scaffale" è di 1 anno a ≤30°C e ≤60% UR. Se superata, è necessario un trattamento di baking a 60±5°C per 24 ore prima della saldatura per prevenire danni da "popcorning" durante la rifusione.

6.3 Saldatura Manuale e Rework

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). Si consiglia un intervallo minimo di 2 secondi tra la saldatura di ciascun terminale. Per il rework, è raccomandato un saldatore a doppia testa per riscaldare simultaneamente entrambi i terminali ed evitare stress meccanici. La fattibilità del rework senza danneggiare il LED dovrebbe essere verificata in anticipo.

7. Confezionamento e Informazioni d'Ordine

Il prodotto è fornito in formato di imballaggio protetto dall'umidità (MSP). I componenti sono posizionati in un nastro portante con tasche, avvolto su una bobina da 7 pollici di diametro. Ogni bobina contiene 2000 pezzi. La bobina e il nastro portante hanno dimensioni specifiche fornite nella scheda tecnica per la compatibilità con gli alimentatori automatici. Le etichette sulla bobina e sulla busta forniscono informazioni critiche: Numero Parte Cliente (CPN), Numero Prodotto (P/N), quantità (QTY) e i codici bin specifici per Intensità Luminosa (CAT), Lunghezza d'Onda Dominante (HUE) e Tensione Diretta (REF), insieme al Numero di Lotto.

8. Considerazioni per la Progettazione dell'Applicazione

8.1 La Limitazione di Corrente è Obbligatoria

I LED sono dispositivi pilotati in corrente.Una resistenza limitatrice di corrente esterna o un circuito di pilotaggio a corrente costante è assolutamente essenziale.La tensione diretta ha un coefficiente di temperatura negativo e una piccola variazione può causare un grande cambiamento nella corrente se pilotata direttamente da una sorgente di tensione, potenzialmente portando a fuga termica e guasto.

8.2 Gestione Termica

Sebbene piccolo, il LED genera calore alla giunzione. Per un funzionamento continuo alla corrente diretta massima (25mA) o vicino ad essa, dovrebbe essere utilizzata un'adeguata area di rame sul PCB (pad di raffreddamento termico) per condurre il calore lontano dal dispositivo e mantenere una temperatura di giunzione più bassa, preservando l'emissione luminosa e la longevità.

8.3 Restrizioni Applicative

La scheda tecnica dichiara esplicitamente che questo prodotto non è progettato o qualificato per applicazioni ad alta affidabilità come militare/aerospaziale, sistemi di sicurezza automobilistica o apparecchiature mediche di supporto vitale senza preventiva consultazione e approvazione. Per tali applicazioni, sono richiesti prodotti con specifiche e livelli di qualificazione diversi.

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

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

R: No. Il Valore Massimo Assoluto per la corrente diretta continua (I_F) è 25mA. Superare questo valore compromette l'affidabilità e può causare un guasto prematuro a causa dell'eccessiva temperatura di giunzione.

D: Quale valore di resistenza dovrei usare con un'alimentazione a 5V?

R: Usando la Legge di Ohm: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Utilizzare la V_Fmassima del proprio bin (es. 2,3V) per un progetto conservativo per assicurarsi che la corrente non superi i 20mA. R = (5 - 2,3) / 0,02 = 135 Ω. Una resistenza standard da 150 Ω fornirebbe circa 18mA, che è sicuro e conforme alle specifiche.

D: Perché l'intervallo di intensità luminosa è così ampio (72-180 mcd)?

R: Le variazioni di produzione causano una dispersione naturale delle prestazioni. Il sistema di binning (Q1, Q2, R1, R2) consente ai produttori di selezionare questi componenti e ai clienti di scegliere il grado di luminosità necessario per i loro obiettivi di costo e prestazioni.

10. Studio di Caso di Progettazione e Utilizzo

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

Un progettista sta creando un pannello di controllo che richiede 20 LED indicatori rossi brillanti identici. Per garantire una consistenza visiva:

1. Selezione del Bin:Specificano i bin R2 (140-180 mcd) per l'alta luminosità ed E6/E7 (625,5-633,5 nm) per un colore rosso profondo uniforme. Potrebbero anche specificare un bin di tensione stretto (es. 21 o 22) se i LED sono pilotati in una configurazione a tensione costante condivisa.
2. Progettazione del Circuito:È disponibile un'alimentazione a 5V. Utilizzando una corrente target di 20mA e una V_Ftipica di 2,0V, una resistenza limitatrice di corrente da 150 Ω è posta in serie con ciascun LED. La potenza nominale della resistenza è (5-2)^2 / 150 = 0,06W, quindi una resistenza standard da 1/8W (0,125W) è sufficiente.
3. Layout PCB:L'impronta PCB segue il land pattern consigliato dalla scheda tecnica. Un'ulteriore zona di rame è collegata ai pad del catodo e dell'anodo per favorire la dissipazione del calore, specialmente poiché i LED saranno montati vicini tra loro.
4. Assemblaggio:I LED sono ordinati su nastro e bobina. La ditta di assemblaggio utilizza le bobine fornite con macchine pick-and-place automatiche, seguendo il profilo di rifusione senza piombo specificato nella scheda tecnica.

Questo approccio sistematico, guidato dai parametri della scheda tecnica, garantisce un prodotto finale affidabile, uniforme e producibile.