Scheda Tecnica LED SMD 16-213/R6C-AQ2R2B/3T - Rosso Brillante - 20mA - 1.75-2.35V - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il 16-213 è un LED a montaggio superficiale (SMD) progettato per applicazioni ad alta densità e miniaturizzate. Utilizza la tecnologia a semiconduttore 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 (PCB) rispetto ai componenti tradizionali con piedini, contribuendo a design di prodotto finale più piccoli e a ridotti requisiti di stoccaggio.

1.1 Vantaggi Principali

• Miniaturizzazione:Le dimensioni ridotte del package consentono una maggiore densità di impacchettamento e permettono la progettazione di apparecchiature elettroniche più compatte.
• Leggerezza:Ideale per applicazioni in cui il peso è un fattore critico.
• Compatibilità:Confezionato su nastro da 8mm su bobine da 7 pollici, è pienamente compatibile con le attrezzature standard di assemblaggio automatico pick-and-place.
• Conformità Ambientale:Il prodotto è senza piombo, conforme agli standard RoHS, EU REACH e Halogen-Free (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm).
• Compatibilità di Processo:Adatto sia per processi di saldatura a rifusione a infrarossi (IR) che a fase di vapore.

1.2 Applicazioni Target

Questo LED è particolarmente adatto per una varietà di funzioni di indicazione e retroilluminazione, tra cui:

• Retroilluminazione di cruscotti e interruttori nei controlli automobilistici e industriali.
• Indicatori di stato e retroilluminazione di tastiere in dispositivi di telecomunicazione come telefoni e fax.
• Retroilluminazione piana per pannelli LCD, interruttori e simboli.
• Applicazioni generiche di indicazione.

2. Valori Massimi Assoluti

I seguenti valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Il funzionamento in queste condizioni non è garantito.

3. Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi parametri sono misurati a una temperatura ambiente (T_a) di 25°C e a una corrente diretta (I_F) di 20mA, salvo diversa specificazione. Rappresentano le prestazioni tipiche del dispositivo.

Note:

1. Tolleranza dell'Intensità Luminosa: ±11%
2. Tolleranza della Lunghezza d'Onda Dominante: ±1nm
3. Tolleranza della Tensione Diretta: ±0.05V

4. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire coerenza nelle prestazioni dell'applicazione, i LED vengono selezionati (binnati) in base a parametri chiave. Il 16-213 utilizza un sistema di binning a tre codici.

4.1 Binning dell'Intensità Luminosa (CAT)

Questo codice indica l'intensità luminosa minima e massima a I_F=20mA.

4.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante (HUE)

Questo codice definisce l'intervallo di purezza del colore della luce rossa emessa.

4.3 Binning della Tensione Diretta (REF)

Questo codice raggruppa i LED in base alla caduta di tensione diretta a I_F=20mA, aspetto critico per il calcolo della resistenza di limitazione e la progettazione dell'alimentazione.

5. Analisi delle Curve di Prestazione

Le seguenti curve tipiche forniscono informazioni sul comportamento del dispositivo in condizioni variabili. Tutte le curve sono misurate a T_a=25°C salvo diversa indicazione.

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

Questa curva mostra la relazione esponenziale tra tensione applicata e corrente risultante. La tensione diretta (V_F) è tipicamente compresa tra 1,75V e 2,35V alla corrente operativa standard di 20mA. I progettisti devono utilizzare una resistenza di limitazione in serie per prevenire la fuga termica, poiché un piccolo aumento della tensione oltre il ginocchio della curva provoca un grande, e potenzialmente distruttivo, aumento della corrente.

5.2 Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta

L'intensità luminosa aumenta approssimativamente in modo lineare con la corrente diretta fino alla corrente massima nominale. Operare al di sopra del valore massimo assoluto (25mA continui) ridurrà la durata e l'affidabilità.

5.3 Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente

L'emissione luminosa del LED diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. La curva mostra l'intensità luminosa relativa che diminuisce al crescere della temperatura ambiente da -40°C a +85°C. Questo derating deve essere considerato nei progetti in cui il LED opera in ambienti ad alta temperatura o a correnti di pilotaggio elevate.

5.4 Curva di Derating della Corrente Diretta

Questa curva critica definisce la massima corrente diretta continua ammissibile in funzione della temperatura ambiente. Per garantire un funzionamento affidabile e prevenire il surriscaldamento, la corrente diretta deve essere ridotta quando si opera ad alte temperature ambiente.

5.5 Distribuzione Spettrale

Lo spettro è centrato attorno a una tipica lunghezza d'onda di picco (λ_p) di 632nm con una larghezza a metà altezza (FWHM) di circa 20nm, caratteristica dei LED rossi basati su AlGaInP. La lunghezza d'onda dominante (λ_d) definisce il colore percepito.

5.6 Diagramma di Radiazione

Il LED presenta un ampio angolo di visione di 120 gradi (2θ_1/2), fornendo un pattern di emissione ampio e uniforme adatto per l'illuminazione di aree e applicazioni di indicazione dove è richiesta un'ampia visibilità.

6. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

6.1 Dimensioni del Package

Il contorno fisico e le dimensioni critiche del package del LED sono forniti nella scheda tecnica. Le tolleranze sono tipicamente ±0,1mm salvo diversa specificazione. I progettisti devono fare riferimento al disegno esatto per la creazione dell'impronta.

6.2 Layout Consigliato dei Pad

È incluso un land pattern (impronta) consigliato per il design del PCB. Questo pattern è solo a titolo di riferimento e dovrebbe essere ottimizzato in base a specifici processi produttivi, volume di pasta saldante e requisiti di gestione termica.

6.3 Identificazione della Polarità

Il catodo è tipicamente contrassegnato sul dispositivo. L'orientamento corretto della polarità è essenziale durante l'assemblaggio per prevenire danni da polarizzazione inversa.

7. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

7.1 Profilo di Saldatura a Rifusione (Senza Piombo)

Il LED è compatibile con i processi standard di rifusione a infrarossi o a fase di vapore utilizzando saldatura senza piombo. Il profilo di temperatura consigliato include:

• Preriscaldamento: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.
• Velocità di Rampa in Salita:Massimo 3°C/secondo fino a 255°C, poi massimo 6°C/secondo fino al picco.
• Velocità di Rampa in Discesa:Massimo 6°C/secondo.

Critico:La saldatura a rifusione non dovrebbe essere eseguita più di due volte sullo stesso dispositivo.

7.2 Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale, è necessario prestare estrema attenzione:

• Utilizzare un saldatore con temperatura della punta non superiore a 350°C.
• Limitare il tempo di contatto a un massimo di 3 secondi per terminale.
• Utilizzare un saldatore con potenza nominale di 25W o inferiore.
• Lasciare un intervallo di raffreddamento di almeno 2 secondi tra la saldatura di ciascun terminale.
• Evitare di applicare stress meccanico al corpo del LED durante il riscaldamento.

7.3 Rilavorazione e Riparazione

La riparazione dopo che il LED è stato saldato è fortemente sconsigliata. Se inevitabile, deve essere utilizzato un saldatore specializzato a doppia testa per riscaldare simultaneamente entrambi i terminali, minimizzando lo stress termico. L'effetto sulle caratteristiche del LED deve essere verificato dopo la rilavorazione.

8. Conservazione e Sensibilità all'Umidità

I LED sono confezionati in una busta resistente all'umidità con essiccante.

• Prima dell'Apertura:Conservare a ≤30°C e ≤90% di Umidità Relativa (UR).
• Dopo l'Apertura (Vita a Banco):I dispositivi non utilizzati devono essere saldati entro 1 anno se conservati a ≤30°C e ≤60% UR. Se non utilizzati entro questo periodo, devono essere ricotti e riconfezionati.
• Procedura di Ricottura:Se l'indicatore dell'essiccante cambia colore o la vita a banco è superata, ricuocere a 60 ±5°C per 24 ore prima dell'uso.

9. Confezionamento e Informazioni per l'Ordine

9.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

I dispositivi sono forniti su nastro portante goffrato da 8mm di larghezza avvolto su bobine da 7 pollici di diametro. Ogni bobina contiene 3000 pezzi.

9.2 Spiegazione dell'Etichetta

L'etichetta della bobina contiene diversi codici chiave:

• CPN:Numero di Parte del Cliente.
• P/N:Numero di Parte del Produttore (es., 16-213/R6C-AQ2R2B/3T).
• QTY:Quantità per bobina.
• CAT:Classe di Intensità Luminosa (es., Q2, R1, R2).
• HUE:Classe di Lunghezza d'Onda Dominante (es., E4, E5, E6, E7).
• REF:Classe di Tensione Diretta (es., 0, 1, 2).
• LOT No:Numero di lotto di produzione tracciabile.

10. Considerazioni di Progettazione per l'Applicazione

10.1 Calcolo della Resistenza di Limitazione della Corrente

Una resistenza in serie èobbligatoriaper impostare la corrente diretta. Il valore della resistenza (R_S) può essere calcolato usando la Legge di Ohm: R_S= (V_{Alimentazione}- V_F) / I_F. Utilizzare il V_Fmassimo dalla tabella di binning per un progetto conservativo per garantire che I_Fnon superi il valore desiderato. Deve essere calcolata anche la potenza nominale della resistenza: P_R= (I_F)² * R_S.

10.2 Gestione Termica

Sebbene il package sia piccolo, la dissipazione di potenza (fino a 60mW) può causare un significativo aumento della temperatura di giunzione, specialmente ad alte temperature ambiente o in spazi chiusi. Ciò riduce l'emissione luminosa e la durata. Assicurarsi di utilizzare un'adeguata area di rame sul PCB o via termiche per lo smaltimento del calore se si opera vicino ai valori massimi nominali.

10.3 Protezione dalle Scariche Elettrostatiche (ESD)

Sebbene sia classificato per 2000V HBM, durante l'assemblaggio e la manipolazione dovrebbero essere sempre seguite le normali precauzioni di gestione ESD per prevenire danni latenti.

11. Confronto Tecnico e Differenziazione

Il LED 16-213, basato sulla tecnologia AlGaInP, offre vantaggi distinti per applicazioni di indicazione rossa:

• vs. Tecnologie più Vecchie (es., GaAsP):L'AlGaInP fornisce una maggiore efficienza luminosa, risultando in un'emissione più brillante a parità di corrente, e una migliore purezza del colore (rosso più saturo).
• vs. LED Bianchi a Spettro Ampio con Filtro:Un LED rosso monocromatico è molto più efficiente nel produrre luce rossa pura rispetto al filtraggio della luce bianca, portando a un consumo energetico inferiore.
• vs. LED con Piede più Grandi:Il formato SMD consente l'assemblaggio automatizzato, riduce lo spazio sulla scheda e migliora l'affidabilità meccanica eliminando i piedini soggetti a piegatura e rottura.

12. Domande Frequenti (FAQ)

D1: Qual è la differenza tra Lunghezza d'Onda di Picco (λp) e Lunghezza d'Onda Dominante (λd)?

R1: La Lunghezza d'Onda di Picco è la lunghezza d'onda alla quale la distribuzione di potenza spettrale è massima. La Lunghezza d'Onda Dominante è la singola lunghezza d'onda della luce monocromatica che corrisponde al colore percepito del LED. λd è più rilevante per la specifica del colore nelle applicazioni di indicazione.

D2: Posso pilotare questo LED senza una resistenza di limitazione se la mia alimentazione è esattamente 2.0V?

R2:No.La tensione diretta ha una tolleranza e varia con la temperatura. Una tensione di alimentazione uguale al V_Fnominale può portare a una corrente eccessiva a causa della variazione da unità a unità o di un calo di temperatura. Una resistenza in serie è sempre necessaria per un funzionamento affidabile.

D3: Perché l'intervallo di temperatura di conservazione è più ampio dell'intervallo di funzionamento?

R3: La classificazione di conservazione si applica al dispositivo in uno stato inattivo, non alimentato. L'intervallo di funzionamento è più stretto perché il funzionamento attivo genera calore alla giunzione del semiconduttore, e l'effetto combinato della temperatura ambiente e dell'autoriscaldamento deve essere limitato per garantire prestazioni e longevità.

D4: Come interpreto il numero di parte 16-213/R6C-AQ2R2B/3T?

R4: Sebbene la decodifica esatta possa essere proprietaria, tipicamente incorpora il codice prodotto base (16-213) seguito da codici che specificano i bin di prestazione (es., intensità luminosa 'R2', lunghezza d'onda dominante probabilmente entro 'E6/E7', e tensione diretta 'B2'), e possibilmente il tipo di confezionamento ('3T' può riferirsi a nastro e bobina).

13. Caso di Studio di Progettazione: Retroilluminazione di Interruttori per Cruscotto

Scenario:Progettazione della retroilluminazione per un interruttore del cruscotto automobilistico che richiede un'illuminazione rossa uniforme e affidabile in un ambiente con temperature ambiente fino a 70°C.

Passaggi di Progettazione:

1. Selezione della Corrente:Per garantire longevità ad alta temperatura, deratare la corrente. Dalla curva di derating, a 70°C ambiente, la massima I_Fammissibile è significativamente inferiore a 25mA. Selezionare I_F= 15mA fornisce un buon margine di sicurezza.
2. Calcolo della Resistenza:Utilizzando un'alimentazione automobilistica da 12V e il V_Fmassimo dal bin B2 (2.35V). R_S= (12V - 2.35V) / 0.015A ≈ 643Ω. Utilizzare una resistenza standard da 620Ω o 680Ω. Potenza: P = (0.015)² * 643 ≈ 0.145W. Una resistenza da 1/4W è sufficiente.
3. Selezione del Bin:Per un aspetto uniforme su più interruttori, specificare bin stretti per HUE (Lunghezza d'Onda Dominante, es., solo E6) e CAT (Intensità Luminosa, es., solo R1). Ciò garantisce colore e luminosità consistenti.
4. Layout:Posizionare il LED e la sua resistenza di limitazione vicini tra loro. Utilizzare il layout dei pad consigliato dalla scheda tecnica, eventualmente aggiungendo piccole connessioni di sbalzo termico per facilitare la saldatura.

14. Principio Tecnologico

Il LED è basato su un'eterostruttura a semiconduttore di Fosfuro di Alluminio Gallio Indio (AlGaInP). Quando una tensione diretta viene applicata attraverso la giunzione p-n, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva dove si ricombinano. L'energia rilasciata durante questa ricombinazione viene emessa come fotoni (luce). La specifica energia del bandgap della lega AlGaInP determina la lunghezza d'onda della luce emessa, che in questo caso è nello spettro rosso (circa 632nm). La lente in resina trasparente come l'acqua permette alla luce di uscire con assorbimento minimo, e la sua forma determina l'ampio angolo di visione di 120 gradi.

15. Tendenze del Settore

Il mercato per i LED indicatori SMD come il 16-213 continua a evolversi. Le tendenze chiave includono:

• Aumento dell'Efficienza:I continui miglioramenti nella scienza dei materiali mirano a fornire una maggiore efficienza luminosa (più luce emessa per unità di ingresso elettrico), consentendo un consumo energetico inferiore o indicatori più luminosi.
• Miniaturizzazione:La spinta verso prodotti finali più piccoli richiede package LED sempre più piccoli (es., dimensioni metriche 0402, 0201) mantenendo o migliorando le prestazioni ottiche.
• Affidabilità Migliorata:I miglioramenti nei materiali di incapsulamento e nelle tecnologie di attacco del die si concentrano sull'estensione della durata operativa e della robustezza contro i cicli termici e l'umidità.
• Integrazione:Una tendenza verso l'integrazione di più LED (es., cluster RGB) o la combinazione di LED con circuiti integrati di controllo (come chip driver) in package singoli per semplificare il design del circuito e risparmiare spazio sulla scheda.