Scheda Tecnica LED SMD 0201 Rosso AlInGaP - Dimensioni 0.6x0.3x0.25mm - Tensione 1.7-2.4V - Potenza 72mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche di un diodo a emissione luminosa (LED) a montaggio superficiale (SMD) miniaturizzato nel formato package 0201. Il dispositivo utilizza la tecnologia Fosfuro di Alluminio Indio Gallio (AlInGaP) per produrre una luce rossa. Le sue dimensioni estremamente compatte lo rendono adatto ai processi di assemblaggio automatizzato su circuito stampato (PCB) e alle applicazioni dove lo spazio è un fattore critico.

1.1 Vantaggi Principali

• Ingombro Miniaturizzato:Il package 0201 è uno dei formati standardizzati più piccoli per LED SMD, consentendo progetti PCB ad alta densità.
• Compatibilità con l'Automazione:Progettato per la compatibilità con attrezzature automatiche pick-and-place ad alta velocità e processi standard di saldatura a rifusione a infrarossi (IR).
• Conformità RoHS:Il dispositivo è fabbricato per rispettare le direttive sulla Restrizione delle Sostanze Pericolose (RoHS).
• Compatibilità con Circuiti Integrati:Le caratteristiche elettriche consentono l'interfacciamento diretto con le uscite dei circuiti integrati.

1.2 Mercati di Destinazione e Applicazioni

Questo LED è destinato a un'ampia gamma di elettronica di consumo e industriale dove sono richieste dimensioni ridotte e un'indicazione affidabile.

• Elettronica Portatile:Indicatori di stato in telefoni cellulari, tablet, laptop e dispositivi indossabili.
• Apparecchiature di Rete e Comunicazione:Luci di collegamento/attività su router, switch e modem.
• Elettrodomestici e Automazione d'Ufficio:Indicatori di alimentazione, modalità o funzione.
• Retroilluminazione dei Pannelli Frontali:Illuminazione per simboli, icone o pulsanti.
• Indicatori Luminosi Generici/Segnaletici:Qualsiasi applicazione che richieda un indicatore visivo compatto e luminoso.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

Questa sezione fornisce un'interpretazione oggettiva dei principali parametri elettrici, ottici e termici definiti nella scheda tecnica.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi sono i limiti di stress che non devono essere superati in nessuna condizione, nemmeno momentaneamente. Il funzionamento oltre questi limiti può causare danni permanenti.

• Dissipazione di Potenza (Pd):72 mW. Questa è la massima perdita di potenza ammissibile sotto forma di calore. Superarla può portare a surriscaldamento e riduzione della durata di vita.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):80 mA. Questo valore è ammissibile solo in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza dell'impulso 0.1ms). Non è per il funzionamento continuo in corrente continua.
• Corrente Diretta Continua (I_F):30 mA. Questa è la massima corrente diretta continua raccomandata per un funzionamento affidabile a lungo termine.
• Temperatura di Esercizio (T_opr):-40°C a +85°C. Il dispositivo è garantito per funzionare entro questo intervallo di temperatura ambiente.
• Temperatura di Conservazione (T_stg):-40°C a +100°C. Il dispositivo può essere conservato senza danni entro questo intervallo quando non è alimentato.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi parametri sono misurati in una condizione di test standard di 25°C di temperatura ambiente e una corrente diretta (I_F) di 20 mA, salvo diversa indicazione.

• Intensità Luminosa (I_V):170 - 340 mcd (min - max). Questa è la luminosità percepita del LED misurata da un sensore filtrato secondo la risposta dell'occhio umano (curva CIE). L'ampio intervallo indica che viene utilizzato un sistema di binning (vedi Sezione 3).
• Angolo di Visione (2θ_1/2):110° (tipico). Questo è l'angolo totale in cui l'intensità luminosa scende alla metà del suo valore di picco (sull'asse). Un angolo di 110° fornisce un cono di visione molto ampio.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_p):624 nm (tipico). Questa è la lunghezza d'onda nel punto più alto dello spettro di emissione ottica.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):617 - 630 nm. Questo valore è derivato dal diagramma di cromaticità CIE e rappresenta la singola lunghezza d'onda che meglio descrive il colore percepito (rosso).
• Larghezza a Mezza Altezza della Linea Spettrale (Δλ):15 nm (tipico). Questo indica la purezza spettrale; un valore più piccolo significa un colore più monocromatico.
• Tensione Diretta (V_F):1.7 - 2.4 V. La caduta di tensione ai capi del LED quando è pilotato a 20 mA. Anche questo intervallo è soggetto a binning.
• Corrente Inversa (I_R):100 μA (max) a V_R= 5V. Il dispositivo non è progettato per funzionare in polarizzazione inversa; questo parametro è solo per scopi di test di dispersione.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

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

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa (I_V)

I LED sono categorizzati in bin in base alla loro intensità luminosa misurata a 20 mA.

• Codice Bin S1:Minimo 170.0 mcd, Massimo 240.0 mcd.
• Codice Bin S2:Minimo 240.0 mcd, Massimo 340.0 mcd.
• Tolleranza all'interno di ogni bin: ±11%.

3.2 Binning della Tensione Diretta (V_F)

I LED sono anche binnati in base alla loro caduta di tensione diretta a 20 mA, importante per l'accoppiamento di corrente in circuiti paralleli e il progetto dell'alimentazione.

• Codice Bin D2:Minimo 1.7 V, Massimo 2.0 V.
• Codice Bin D3:Minimo 2.0 V, Massimo 2.2 V.
• Codice Bin D4:Minimo 2.2 V, Massimo 2.4 V.
• Tolleranza all'interno di ogni bin: ±0.10 V.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene i dati grafici specifici siano riportati nella scheda tecnica, le tendenze di prestazione tipiche per tali LED sono descritte di seguito.

4.1 Caratteristica Corrente vs. Tensione (I-V)

Un LED presenta una curva I-V simile a un diodo. La tensione diretta (V_F) aumenta in modo logaritmico con la corrente. L'intervallo specificato di V_Fa 20 mA è critico per progettare il circuito di limitazione della corrente (solitamente una resistenza in serie).

4.2 Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta

L'emissione luminosa (I_V) è approssimativamente proporzionale alla corrente diretta (I_F) in un intervallo significativo. Tuttavia, l'efficienza può diminuire a correnti molto elevate a causa dell'aumento del calore. Operare a o al di sotto dei 20-30 mA raccomandati garantisce prestazioni ottimali e longevità.

4.3 Dipendenza dalla Temperatura

Le prestazioni del LED sono sensibili alla temperatura. Tipicamente, la tensione diretta (V_F) diminuisce con l'aumentare della temperatura di giunzione, mentre l'intensità luminosa diminuisce anch'essa. L'intervallo di temperatura operativa specificato da -40°C a +85°C definisce i limiti per le prestazioni garantite.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il dispositivo è conforme al profilo del package standard EIA 0201. Le dimensioni chiave (in millimetri) sono approssimativamente 0.6mm di lunghezza, 0.3mm di larghezza e 0.25mm di altezza. Le tolleranze sono tipicamente ±0.2mm. La lente è trasparente, con il chip AlInGaP che emette luce rossa.

5.2 Progetto Consigliato dei Pad PCB

Viene fornito un land pattern (impronta) per il PCB per garantire una corretta saldatura e stabilità meccanica durante la rifusione IR. Il progetto include tipicamente due pad rettangolari leggermente più grandi dei terminali del dispositivo per facilitare la formazione di un buon filetto di saldatura.

5.3 Identificazione della Polarità

Per il package 0201, la polarità è solitamente indicata da una marcatura sul corpo del componente o dalla struttura interna del nastro e della bobina di confezionamento. Il catodo è tipicamente identificato. I progettisti devono consultare il diagramma di orientamento del nastro per garantire un posizionamento corretto.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

6.1 Parametri di Saldatura a Rifusione

Il dispositivo è compatibile con processi di saldatura a rifusione a infrarossi (IR) senza piombo (Pb-free). Viene fornito un profilo suggerito secondo J-STD-020B, con i seguenti limiti chiave:

• Preriscaldamento:150-200°C per un massimo di 120 secondi.
• Temperatura di Picco:Massimo 260°C.
• Tempo Sopra il Liquido:Si raccomanda di rimanere entro i limiti del profilo standard per garantire una corretta formazione del giunto senza danni termici.

Nota:Il profilo effettivo deve essere caratterizzato per l'assemblaggio PCB specifico, considerando lo spessore del circuito, la densità dei componenti e le specifiche della pasta saldante.

6.2 Conservazione e Manipolazione

• Sensibilità all'Umidità:I dispositivi sono confezionati in sacchetti barriera all'umidità con essiccante. Una volta aperta la confezione originale, i componenti sono sensibili all'umidità ambientale.
• Vita Utile a Bordo:Si raccomanda di completare la rifusione IR entro 168 ore (7 giorni) dall'apertura della confezione secca se conservati a ≤ 30°C / 60% UR.
• Conservazione Prolungata:Per conservazioni oltre le 168 ore, i componenti dovrebbero essere ricotti (es. 60°C per 48 ore) prima della saldatura per prevenire il fenomeno del "popcorning" durante la rifusione.

6.3 Pulizia

Se è necessaria una pulizia post-saldatura, dovrebbero essere utilizzati solo solventi a base alcolica come alcol isopropilico (IPA) o alcol etilico. L'immersione dovrebbe avvenire a temperatura normale e per meno di un minuto. Prodotti chimici non specificati potrebbero danneggiare il package del LED.

7. Confezionamento e Ordinazione

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

I componenti sono forniti su nastro portante goffrato da 12mm di larghezza, avvolto su bobine da 7 pollici (178mm) di diametro.

• Quantità per Bobina:4000 pezzi.
• Quantità Minima d'Ordine (MOQ):500 pezzi per quantità residue.
• Standard di Confezionamento:Conforme alle specifiche ANSI/EIA-481.

8. Raccomandazioni Applicative

8.1 Progetto del Circuito di Pilotaggio

LEDs are current-driven devices. To ensure uniform brightness, especially when multiple LEDs are connected in parallel, each LED should ideally have its own current-limiting resistor. Driving LEDs in series ensures identical current, promoting intensity matching.

8.2 Gestione Termica

Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa (72mW max), un corretto layout del PCB può aiutare a dissipare il calore. Garantire un'adeguata area di rame attorno ai pad di saldatura ed evitare il posizionamento in punti caldi localizzati sul PCB contribuisce all'affidabilità a lungo termine.

8.3 Verifica del Progetto

A causa delle dimensioni miniaturizzate, l'ispezione visiva dopo la saldatura potrebbe richiedere l'ingrandimento. Il test elettrico dovrebbe verificare che la tensione diretta e l'emissione luminosa rientrino negli intervalli previsti per i codici bin selezionati.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

La principale differenziazione di questo componente risiede nelle dimensioni del suo package. L'impronta 0201 è significativamente più piccola delle alternative comuni come i LED SMD 0402 o 0603. Ciò consente una maggiore densità di componenti e prodotti finali più compatti. Il compromesso può essere una dissipazione di potenza massima leggermente inferiore e la necessità di attrezzature di assemblaggio più precise rispetto ai package più grandi.

10. Domande Frequenti (FAQ)

10.1 Posso pilotare questo LED direttamente da un'uscita logica a 3.3V o 5V?

No. È sempre necessaria una resistenza di limitazione della corrente in serie. Il valore della resistenza (R) si calcola usando la Legge di Ohm: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Utilizzando il massimo V_F(2.4V) per un progetto conservativo, con un'alimentazione di 3.3V e un I_Fobiettivo di 20mA, R = (3.3 - 2.4) / 0.02 = 45Ω. Una resistenza standard da 47Ω sarebbe adatta.

10.2 Perché il binning è importante?

Il binning garantisce la coerenza di colore e luminosità all'interno di un lotto di produzione. Per applicazioni in cui più LED sono utilizzati fianco a fianco (es. un pannello indicatore), specificare gli stessi codici bin per intensità e tensione è cruciale per evitare differenze visibili di luminosità o tonalità di colore.

10.3 Cosa succede se supero la corrente continua massima assoluta?

Operare sopra i 30 mA CC aumenta la temperatura di giunzione oltre i limiti di sicurezza. Ciò accelera il deprezzamento del lumen (il LED si affievolisce nel tempo) e può portare a un guasto catastrofico. Progettare sempre i circuiti per operare entro la corrente diretta continua raccomandata.

11. Caso Pratico di Progetto

Scenario:Progettazione di un modulo sensore IoT compatto con un singolo LED di stato rosso. Lo spazio è estremamente limitato sul PCB a 4 strati.

Implementazione:Il LED 0201 è selezionato per il suo ingombro minimo. È posizionato vicino al bordo del circuito. Una resistenza da 47Ω, formato 0201, è posta in serie tra l'anodo del LED e un pin GPIO di un microcontrollore a 3.3V. Il GPIO è configurato come uscita open-drain, che assorbe corrente verso massa quando attivo. Il catodo è collegato al pin GPIO e l'anodo è collegato a 3.3V tramite la resistenza. Questa configurazione consente all'MCU di accendere il LED impostando il GPIO a livello basso. Il land pattern della scheda tecnica è utilizzato nel layout PCB. L'officina di assemblaggio è informata del livello di sensibilità all'umidità (MSL) del componente e della necessità di un profilo di rifusione controllato.

12. Principio di Funzionamento

Questo LED è basato sul materiale semiconduttore Fosfuro di Alluminio Indio Gallio (AlInGaP). Quando viene applicata una tensione diretta, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva della giunzione semiconduttore. La loro ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La composizione specifica della lega AlInGaP determina l'energia del bandgap, che corrisponde direttamente alla lunghezza d'onda (colore) della luce emessa—in questo caso, nello spettro rosso (~624 nm). La lente epossidica trasparente incapsula il chip semiconduttore e modella il fascio luminoso in uscita.

13. Tendenze Tecnologiche

La tendenza generale nei LED indicatori continua verso dimensioni di package più piccole (come 0201 e 01005) per supportare la miniaturizzazione dei dispositivi elettronici. C'è anche un focus sull'aumento dell'efficienza (più luce emessa per unità di potenza elettrica) e sul miglioramento dell'affidabilità in condizioni ambientali severe. Inoltre, l'integrazione con altri componenti passivi o driver in moduli multi-chip è un'area di sviluppo, sebbene LED discreti come questo rimangano essenziali per la flessibilità di progetto e il rapporto costo-efficacia in molte applicazioni.