Scheda Tecnica LED SMD 17-21 Rosso Profondo - Dimensione 1.6x0.8x0.6mm - Tensione 1.75-2.35V - Potenza 60mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche di un LED SMD Rosso Profondo nel compatto package 17-21. Questo componente è progettato per l'assemblaggio elettronico moderno, offrendo una significativa riduzione di dimensioni e peso rispetto ai LED tradizionali a telaio. I suoi vantaggi principali includono la possibilità di realizzare PCB più piccoli, una maggiore densità di componenti e, in definitiva, il contributo alla realizzazione di apparecchiature finali più compatte e leggere.

1.1 Caratteristiche Principali e Conformità

Il LED è fornito su nastro da 8mm avvolto su bobina da 7 pollici, risultando pienamente compatibile con le attrezzature automatiche pick-and-place. È qualificato per i processi di rifusione a infrarossi (IR) e a fase di vapore. Il dispositivo è di tipo monocromatico, emette una luce rossa profonda. È realizzato con materiali senza piombo ed è conforme alle principali normative ambientali e di sicurezza, tra cui la direttiva UE RoHS, i regolamenti UE REACH e i requisiti senza alogeni (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

1.2 Applicazioni Target

Questo LED è adatto per una varietà di applicazioni di indicazione e retroilluminazione. Usi comuni includono la retroilluminazione di cruscotti e interruttori, indicatori di stato e retroilluminazione di tastiere in dispositivi di telecomunicazione come telefoni e fax, retroilluminazione piatta per LCD e applicazioni generiche di indicazione dove è richiesta una piccola e affidabile sorgente di luce rossa.

2. Parametri Tecnici: Interpretazione Oggettiva Approfondita

Le sezioni seguenti forniscono un'analisi dettagliata e oggettiva delle caratteristiche elettriche, ottiche e termiche del LED basata sui parametri della scheda tecnica. Tutti i valori 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 in queste condizioni non è garantito e dovrebbe essere evitato nella progettazione del circuito.

• Tensione Inversa (VR):5V. Superare questa tensione in direzione inversa può causare la rottura della giunzione.
• Corrente Diretta Continua (IF):25 mA. Questa è la massima corrente DC raccomandata per un funzionamento affidabile a lungo termine.
• Corrente Diretta di Picco (IFP):60 mA. Questo è consentito solo in condizioni pulsate con un duty cycle di 1/10 a 1 kHz. Non è per uso continuo.
• Dissipazione di Potenza (Pd):60 mW. Questa è la massima potenza che il package può dissipare senza superare i suoi limiti termici.
• Scarica Elettrostatica (ESD) Modello Corpo Umano (HBM):2000V. Questo indica la sensibilità del dispositivo all'elettricità statica; devono essere seguite le corrette procedure di manipolazione ESD.
• 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 Conservazione (Tstg):-40°C a +90°C. L'intervallo di temperatura per conservare il dispositivo quando non alimentato.
• Temperatura di Saldatura (Tsol):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

Questi parametri definiscono l'emissione luminosa e il comportamento elettrico del LED in condizioni operative normali (IF=20mA, Ta=25°C).

• Intensità Luminosa (Iv):Varia da un minimo di 36,00 mcd a un massimo di 90,00 mcd. Il valore tipico non è specificato, indicando che le prestazioni sono gestite attraverso un sistema di binning (vedi Sezione 3).
• Angolo di Visione (2θ1/2):Il tipico angolo di visione totale a metà intensità è di 140 gradi, fornendo un pattern di emissione ampio.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λp):La tipica lunghezza d'onda alla quale la potenza ottica in uscita è massima è di 639 nanometri (nm), collocandola nella regione del rosso profondo dello spettro.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd):La lunghezza d'onda del colore percepito varia da 625,5 nm a 637,5 nm. Anche questo è gestito tramite binning.
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ):La tipica larghezza a metà altezza (FWHM) dello spettro di emissione è di 20 nm.
• Tensione Diretta (VF):Varia da 1,75V a 2,35V a 20mA. Questo parametro è binnato.
• Corrente Inversa (IR):Massimo di 10 μA quando viene applicata una tensione inversa di 5V. La scheda tecnica nota esplicitamente che il dispositivo non è progettato per il funzionamento inverso; questo parametro di test è solo per l'assicurazione della qualità.

Note Importanti:La scheda tecnica specifica le tolleranze di produzione: Intensità Luminosa (±11%), Lunghezza d'Onda Dominante (±1nm) e Tensione Diretta (±0,1V). Queste si applicano ai valori binnati.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nella produzione di massa, i LED vengono selezionati (binnati) in base a parametri prestazionali chiave. Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfino specifici requisiti di luminosità e colore per la loro applicazione.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

I LED sono categorizzati in quattro bin (N2, P1, P2, Q1) in base alla loro intensità luminosa misurata a IF=20mA. Ad esempio, un LED del bin Q1 avrà un'intensità compresa tra 72,00 e 90,00 mcd.

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

Il colore percepito (tonalità) è controllato attraverso tre bin di lunghezza d'onda (E6, E7, E8). Un LED del bin E6 ha una lunghezza d'onda dominante tra 625,50 nm e 629,50 nm, risultando in una sfumatura di rosso leggermente diversa rispetto a un bin E8 (633,50 nm a 637,50 nm).

3.3 Binning della Tensione Diretta

La tensione diretta è suddivisa in tre gruppi (0, 1, 2). Questo è cruciale per progettare circuiti limitatori di corrente, specialmente quando si pilotano più LED in serie, per garantire una distribuzione uniforme della corrente. Un LED del bin 0 ha una VF tra 1,75V e 1,95V, mentre un LED del bin 2 è tra 2,15V e 2,35V.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene l'estratto PDF fornito indichi una sezione per "Curve Tipiche delle Caratteristiche Elettro-Ottiche", i grafici specifici (ad es., curva IV, intensità relativa vs. corrente, intensità relativa vs. temperatura, distribuzione spettrale) non sono inclusi nel contenuto testuale. In una scheda tecnica completa, queste curve sono essenziali per la progettazione. Tipicamente mostrano:

• Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva IV):Mostra la relazione non lineare, aiutando a determinare la resistenza dinamica e la tensione di pilotaggio necessaria per una data corrente.
• Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta:Dimostra come l'emissione luminosa aumenti con la corrente, mostrando spesso effetti di saturazione a correnti più elevate.
• Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Mostra la diminuzione dell'emissione luminosa all'aumentare della temperatura di giunzione, aspetto critico per la gestione termica.
• Distribuzione Spettrale Normalizzata:Un grafico che traccia l'intensità relativa rispetto alla lunghezza d'onda, confermando visivamente la lunghezza d'onda di picco (639nm) e la larghezza di banda spettrale (20nm).

I progettisti dovrebbero consultare la scheda tecnica completa con i grafici per modellare accuratamente il comportamento del LED in condizioni non standard (correnti o temperature diverse).

5. Informazioni Meccaniche e di Package

5.1 Dimensioni del Package e Polarità

Il LED utilizza l'impronta standard del package SMD 17-21. Le dimensioni chiave (in millimetri) sono critiche per la progettazione del land pattern sul PCB. Il package ha un catodo marcato per l'identificazione della polarità. Un tipico land pattern avrebbe due pad corrispondenti ai terminali anodo e catodo, con le dimensioni e la spaziatura consigliate per garantire una corretta saldatura e stabilità meccanica. Le dimensioni esatte dovrebbero essere prese dal disegno "Dimensioni del Package" nella scheda tecnica.

5.2 Sensibilità all'Umidità e Imballaggio

Il dispositivo è imballato in una busta barriera resistente all'umidità con essiccante per prevenire l'assorbimento di umidità atmosferica, che può causare il "popcorning" (crepe del package) durante il processo di rifusione ad alta temperatura. L'etichetta sulla busta contiene informazioni cruciali per la tracciabilità e l'applicazione: Numero Prodotto Cliente (CPN), Numero Prodotto (P/N), Quantità di Imballo (QTY) e i codici bin specifici per Intensità Luminosa (CAT), Lunghezza d'Onda Dominante (HUE) e Tensione Diretta (REF).

5.3 Specifiche del Nastro e della Bobina

I componenti sono forniti su nastro portante goffrato avvolto su una bobina da 7 pollici. Le dimensioni del nastro (dimensione tasca, passo) e della bobina (diametro mozzo, diametro flangia) sono standardizzate per essere compatibili con le attrezzature di assemblaggio automatico. La quantità caricata è specificata come 3000 pezzi per bobina.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

Il rispetto di queste linee guida è fondamentale per la resa di assemblaggio e l'affidabilità a lungo termine.

6.1 Conservazione e Manipolazione

• Non aprire la busta anti-umidità fino al momento dell'uso.
• Dopo l'apertura, i LED non utilizzati devono essere conservati a ≤30°C e ≤60% di Umidità Relativa (UR).
• La "vita utile a terra" dopo l'apertura della busta è di 168 ore (7 giorni). I componenti non utilizzati dopo questo periodo devono essere ri-essiccati (60±5°C per 24 ore) e re-imballati con nuovo essiccante prima dell'uso.
• Seguire sempre le procedure di manipolazione sicura ESD (Scarica Elettrostatica).

6.2 Profilo di Rifusione

È specificato un profilo di rifusione senza piombo. I parametri chiave includono:

• Preriscaldamento:150-200°C per 60-120 secondi.
• Tempo Sopra Liquido (217°C):60-150 secondi.
• Temperatura di Picco:Massimo di 260°C.
• Tempo Entro 5°C dal Picco:Massimo di 10 secondi.
• Velocità Massima di Riscaldamento:6°C/secondo.
• Tempo Sopra 255°C:Massimo di 30 secondi.
• Velocità Massima di Raffreddamento:3°C/secondo.

Regola Critica:La rifusione non deve essere eseguita più di due volte sullo stesso LED.

6.3 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. Utilizzare un saldatore a bassa potenza (≤25W) e lasciare un intervallo di raffreddamento di ≥2 secondi tra un terminale e l'altro. La scheda tecnica sconsiglia vivamente la rilavorazione dopo che il LED è stato saldato. Se assolutamente necessario, deve essere utilizzato un saldatore a doppia testa specializzato per riscaldare simultaneamente entrambi i terminali durante la rimozione per evitare stress meccanici, e l'effetto sulle caratteristiche del LED deve essere verificato.

7. Suggerimenti Applicativi e Considerazioni di Progettazione

7.1 Limitazione di Corrente Obbligatoria

I LED sono dispositivi pilotati in corrente. La scheda tecnica avverte esplicitamente che un resistore limitatore di corrente in seriedeveessere utilizzato. La tensione diretta ha un coefficiente di temperatura negativo e una piccola variazione può causare un grande cambiamento nella corrente a causa della caratteristica esponenziale IV del diodo, potenzialmente portando a fuga termica e guasto.

7.2 Gestione Termica

Sebbene il package sia piccolo, il limite di dissipazione di potenza di 60mW deve essere rispettato. Operare ad alte temperature ambiente o alte correnti ridurrà l'emissione luminosa e la durata di vita. Assicurarsi di utilizzare un'adeguata area di rame sul PCB o via termiche se si opera vicino ai valori massimi.

7.3 Progettazione Ottica

L'angolo di visione di 140° fornisce un pattern di luce ampio e diffuso adatto per l'illuminazione di aree o indicatori che devono essere visibili da varie angolazioni. Per una luce più focalizzata, sarebbero necessarie lenti esterne o riflettori.

8. Confronto e Differenziazione Tecnica

Il principale elemento di differenziazione di questo LED 17-21 Rosso Profondo è la combinazione di un materiale semiconduttore specifico (AIGaInP) e un package SMD molto compatto.

• vs. LED Through-Hole più vecchi:Offre un enorme risparmio di spazio, riduzione del peso e compatibilità con l'assemblaggio automatico ad alta velocità, portando a un costo di produzione complessivo inferiore.
• vs. Altri LED SMD Rossi:L'uso della tecnologia AIGaInP offre tipicamente un'efficienza più elevata e una migliore stabilità delle prestazioni in funzione della temperatura rispetto ad alcuni altri sistemi di materiali per l'emissione rossa. Il colore rosso profondo specifico a 639nm può essere scelto per la sua distintività visiva o la sua efficacia in alcune applicazioni di sensori.
• vs. Package SMD più grandi (es., 3528, 5050):Il package 17-21 è significativamente più piccolo, consentendo design ultra-miniaturizzati ma generalmente con un'emissione luminosa totale inferiore a causa delle dimensioni ridotte del chip e dei limiti termici.

8.1 Principio di Funzionamento

La luce è prodotta attraverso un processo chiamato elettroluminescenza all'interno del chip semiconduttore AIGaInP (Fosfuro di Alluminio Gallio Indio). Quando viene applicata una tensione diretta, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva della giunzione semiconduttore. Quando questi portatori di carica si ricombinano, rilasciano energia sotto forma di fotoni (luce). La composizione specifica della lega AIGaInP determina l'energia del bandgap, che definisce direttamente la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa - in questo caso, rosso profondo a circa 639 nm.

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Posso pilotare questo LED direttamente da un'alimentazione logica a 3,3V o 5V?

R: No. Devi sempre utilizzare un resistore limitatore di corrente in serie. Il valore del resistore richiesto è calcolato usando la Legge di Ohm: R = (V_alimentazione - VF_LED) / I_desiderata. Utilizzando la VF massima (2,35V) per un progetto conservativo con alimentazione a 3,3V e target di 20mA: R = (3,3 - 2,35) / 0,02 = 47,5Ω. Un resistore standard da 47Ω o 51Ω sarebbe appropriato.

D: Perché l'intensità luminosa è data come un intervallo con bin?

R: A causa delle variazioni intrinseche nel processo di produzione dei semiconduttori, i singoli LED hanno prestazioni leggermente diverse. Il binning li ordina in gruppi con valori minimi e massimi garantiti, consentendo ai progettisti di selezionare il grado di luminosità appropriato per le loro esigenze di costo e prestazioni.

D: Cosa succede se supero i 7 giorni di vita utile a terra dopo aver aperto la busta?

R: L'umidità assorbita può trasformarsi in vapore durante la rifusione, potenzialmente causando delaminazione interna o crepe. I componenti devono essere ri-condizionati mediante essiccazione a 60°C per 24 ore prima dell'uso.

D: Questo LED è adatto per l'illuminazione del cruscotto automobilistico?

R: Sebbene la "retroilluminazione del cruscotto" sia elencata come applicazione, la scheda tecnica include una sezione "Restrizioni Applicative". Avverte che applicazioni ad alta affidabilità come i sistemi di sicurezza automobilistici potrebbero richiedere un prodotto diverso, più rigorosamente qualificato. Per l'illuminazione non critica del cruscotto, può essere adatto, ma per indicatori critici per la sicurezza, dovrebbe essere reperito un prodotto specificamente qualificato secondo gli standard automobilistici (es., AEC-Q102).

10. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Scenario: Progettazione di un pannello indicatore di stato compatto.Un progettista necessita di più LED di stato rosso profondo su una scheda di controllo densamente popolata. Seleziona questo LED 17-21 per le sue piccole dimensioni. Specifica il bin di luminosità Q1 e il bin di lunghezza d'onda E7 per garantire un colore brillante e uniforme su tutti gli indicatori. Sul layout del PCB, utilizza il land pattern consigliato dalla scheda tecnica. Progetta il circuito di pilotaggio utilizzando un regolatore da 3,3V, un resistore limitatore di corrente da 51Ω per ogni LED (risultante in ~18-20mA) e posiziona piccoli pad di sollievo termico. Durante l'assemblaggio, assicura che la bobina sigillata in fabbrica venga utilizzata entro la vita utile a terra e segua il profilo di rifusione specificato. Ciò si traduce in un sistema indicatore affidabile e compatto.

11. Tendenze Tecnologiche

La tendenza generale nella tecnologia LED, inclusi gli indicatori, è orientata verso diverse aree chiave:

• Aumento dell'Efficienza:I continui miglioramenti nella scienza dei materiali mirano a produrre più luce (lumen) per unità di potenza elettrica in ingresso (watt), riducendo il consumo energetico e il carico termico.
• Miniaturizzazione:I package continuano a ridursi (ad es., da 17-21 a impronte ancora più piccole come 10-05) per consentire dispositivi elettronici sempre più piccoli.
• Maggiore Affidabilità e Robustezza:I miglioramenti nei materiali di packaging e nelle tecnologie di attacco del chip migliorano la durata di vita e la resistenza ai cicli termici e all'umidità.
• Integrazione:C'è una tendenza verso l'integrazione di più LED (es., RGB), IC di controllo e persino componenti passivi in un unico package modulare più intelligente.
• Standardizzazione e Conformità:Regolamenti ambientali più severi e diffusi (RoHS, REACH, senza alogeni) continuano a guidare i cambiamenti dei materiali in tutto il settore.