Scheda Tecnica LED SMD 48-213/T2D-AQ2R2QY/3C - 2.25x1.85x1.45mm - 3.2V - 95mW - Bianco Puro - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il 48-213/T2D-AQ2R2QY/3C è un LED a montaggio superficiale (SMD) in un compatto formato 1206. Questo LED monocromatico a luce bianca pura è progettato per applicazioni elettroniche moderne che richiedono un'alta densità di componenti e prestazioni affidabili. I suoi vantaggi principali includono un ingombro significativamente ridotto rispetto ai LED con piedini, consentendo progetti di circuiti stampati (PCB) più piccoli e una maggiore densità di impaccamento. Il componente è leggero, rendendolo adatto per applicazioni miniaturizzate e portatili. È conforme agli standard RoHS, EU REACH e senza alogeni (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm), garantendo la conformità ambientale e di sicurezza per i mercati globali.

1.1 Caratteristiche Principali e Applicazioni

Il LED è fornito su nastro da 8mm montato su bobina da 7 pollici di diametro, rendendolo pienamente compatibile con le attrezzature di assemblaggio automatico pick-and-place ad alta velocità. È progettato per resistere ai processi standard di saldatura a rifusione a infrarossi (IR) e in fase di vapore, comuni nella produzione di massa.

Applicazioni Tipiche:

• Apparecchiature di Telecomunicazione:Indicatori di stato e retroilluminazione per tasti o display in telefoni e fax.
• Elettronica di Consumo:Retroilluminazione piana per display a cristalli liquidi (LCD), retroilluminazione per interruttori e simboli su pannelli di controllo.
• Indicazione Generale:Qualsiasi applicazione che richieda una luce indicatrice bianca compatta, affidabile e luminosa.

2. Specifiche Tecniche e Interpretazione Approfondita

Questa sezione fornisce un'analisi dettagliata dei valori massimi assoluti e delle caratteristiche elettro-ottiche definite nella scheda tecnica. Comprendere questi parametri è fondamentale per un progetto di circuito affidabile e per garantire la longevità del LED.

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.

• Tensione Inversa (V_R):5V. Superare questa tensione in polarizzazione inversa può causare un'immediata rottura della giunzione.
• Corrente Diretta Continua (I_F):25mA. La corrente continua che può attraversare continuamente il LED.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):100mA. Questa è la massima corrente impulsiva, ammissibile solo in condizioni specifiche (ciclo di lavoro 1/10 a 1kHz). È utile per brevi impulsi ad alta luminosità ma non deve essere utilizzata per il funzionamento continuo.
• Dissipazione di Potenza (P_d):95mW. Questa è la massima quantità di potenza che il package può dissipare come calore, calcolata come V_F* I_F. Superare questo limite rischia surriscaldamento e degrado accelerato.
• Temperatura di Funzionamento & Stoccaggio:-40°C a +85°C (funzionamento), -40°C a +90°C (stoccaggio). Questi ampi intervalli rendono il LED adatto per ambienti industriali e automobilistici.
• Scarica Elettrostatica (ESD):150V (Modello del Corpo Umano). Questa è una tolleranza ESD relativamente bassa, indicando che il dispositivo è sensibile all'elettricità statica. Sono obbligatorie le corrette procedure di manipolazione ESD.
• Temperatura di Saldatura:Il LED 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 (Ta=25°C)

Questi sono i parametri di prestazione tipici in condizioni di test standard. I progettisti dovrebbero utilizzare i valori tipici (Typ.) o massimi/minimi come base per i loro progetti.

• Intensità Luminosa (I_v):Da 90 a 180 millicandela (mcd) con una corrente diretta (I_F) di 5mA. L'ampio intervallo è gestito attraverso un sistema di binning (dettagliato nella Sezione 3). L'angolo di visione (2θ_1/2) è tipicamente di 130 gradi, fornendo un pattern di luce ampio e diffuso.
• Tensione Diretta (V_FQuesta curva mostra la relazione non lineare tra corrente e tensione. La tensione diretta aumenta in modo logaritmico con la corrente. Per un funzionamento stabile, è obbligatorio un driver a corrente costante o una resistenza limitatrice di corrente, poiché un piccolo aumento della tensione oltre il VDa 2.7V a 3.2V a I_F=5mA. Questo parametro ha una tolleranza di ±0.05V. La tensione diretta è cruciale per calcolare il valore della resistenza limitatrice di corrente: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F.
• Corrente Inversa (I_R):Massimo 50µA a V_R=5V. La scheda tecnica nota esplicitamente che la condizione di tensione inversa è solo a scopo di test, e il LED non deve essere operato in polarizzazione inversa in un circuito reale.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nella produzione di massa, i LED vengono suddivisi in "bin" in base a parametri di prestazione 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

L'intensità luminosa è suddivisa in tre bin principali a I_F=5mA:

• Bin Q2:90 mcd (Min) a 112 mcd (Max)
• Bin R1:112 mcd (Min) a 140 mcd (Max)
• Bin R2:140 mcd (Min) a 180 mcd (Max)

Il codice prodotto "AQ2R2QY" indica che questo specifico componente proviene dai bin di intensità Q2 e R2. Si applica una tolleranza di ±11% all'interno di ciascun bin.

3.2 Binning della Tensione Diretta

La tensione diretta è raggruppata e binnata per aiutare nella progettazione dell'alimentazione e nella regolazione della corrente. I bin (Gruppo Q) sono definiti con passi di 0.1V:

• Bin 29:2.7V a 2.8V
• Bin 30:2.8V a 2.9V
• Bin 31:2.9V a 3.0V
• Bin 32:3.0V a 3.1V
• Bin 33:3.1V a 3.2V

La tolleranza per la tensione diretta all'interno di un bin è di ±0.05V.

3.3 Binning delle Coordinate di Cromaticità

Per i LED bianchi, la coerenza del colore è critica. Le coordinate di cromaticità (CIE x, y) definiscono il punto colore preciso sul diagramma CIE 1931. La scheda tecnica definisce sei bin (da A1 a A6), ciascuno rappresentante una piccola area quadrilatera sulla carta dei colori. Il colore del prodotto è garantito rientrare nel poligono specificato con una tolleranza di ±0.01 in entrambe le coordinate x e y. Questo stretto controllo garantisce una variazione di colore visibile minima tra LED diversi in un array o retroilluminazione.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fornisce diverse curve caratteristiche che illustrano il comportamento del LED in condizioni variabili. Queste sono essenziali per considerazioni di progettazione avanzate.

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

This curve shows the non-linear relationship between current and voltage. The forward voltage increases logarithmically with current. For stable operation, a constant current driver or a current-limiting resistor is mandatory, as a small increase in voltage beyond the nominal V_Fnominale può causare un grande, potenzialmente distruttivo, aumento della corrente.

4.2 Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta

L'emissione luminosa è approssimativamente proporzionale alla corrente diretta. Tuttavia, l'efficienza (lumen per watt) può diminuire a correnti molto elevate a causa dell'aumento della generazione di calore all'interno del chip. Operare vicino alla massima corrente continua (25mA) può ridurre l'affidabilità a lungo termine.

4.3 Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente

L'emissione luminosa di un LED diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Questa curva quantifica questa derating. Per applicazioni che operano ad alte temperature ambiente, la corrente di pilotaggio potrebbe dover essere ridotta per mantenere la luminosità o prevenire il surriscaldamento.

4.4 Curva di Derating della Corrente Diretta

Questa è una curva critica per la gestione termica. Definisce la massima corrente diretta continua ammissibile in funzione della temperatura ambiente. All'aumentare della temperatura, la massima corrente sicura diminuisce per mantenere la temperatura di giunzione entro limiti sicuri e prevenire la fuga termica.

4.5 Distribuzione Spettrale

La curva spettrale mostra la potenza relativa emessa su diverse lunghezze d'onda. Un LED bianco puro utilizza tipicamente un chip blu InGaN combinato con un fosforo giallo. Lo spettro mostrerà un picco nella regione blu (intorno a 450nm) e un'ampia emissione nella regione gialla/verde dal fosforo, che si combinano per produrre luce bianca.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il LED è conforme alle dimensioni standard del package 1206 (pollici) o 3216 (metrico). Le dimensioni chiave (in mm) sono:

• Lunghezza Totale: 2.25 ±0.20
• Larghezza Totale: 1.85 ±0.20
• Altezza Totale: 1.45 ±0.10
• Dimensioni Terminali: 0.72 ±0.10 (altezza), 1.20 x 0.60 (impronta)

Le tolleranze sono di ±0.1mm salvo diversa specificazione. Un segno del catodo è chiaramente indicato sul package per un corretto orientamento della polarità durante l'assemblaggio.

5.2 Layout Consigliato dei Pad

La scheda tecnica include un land pattern suggerito (progetto dei pad) per il layout del PCB. La dimensione consigliata del pad è 1.40mm x 1.10mm. Si sottolinea che questo è solo a titolo di riferimento e le dimensioni dei pad dovrebbero essere ottimizzate in base alla specifica pasta saldante, stencil e processo di assemblaggio utilizzati dal produttore.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

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

6.1 Requisito di Limitazione della Corrente

Obbligatorio:Una resistenza limitatrice di corrente esterna deve essere sempre utilizzata in serie con il LED. Il LED è un dispositivo pilotato a corrente e la sua tensione diretta ha un coefficiente di temperatura negativo. Senza una resistenza, anche un piccolo aumento della tensione di alimentazione o una diminuzione del V_Fdovuta al riscaldamento può causare un aumento incontrollato della corrente, portando a un guasto immediato.

6.2 Stoccaggio e Sensibilità all'Umidità

I componenti 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:La "vita a terra" è di 1 anno a ≤30°C e ≤60% UR. Le parti non utilizzate dovrebbero essere risigillate in una busta impermeabile.
• Essiccazione:Se l'indicatore dell'essiccante cambia colore o il tempo di stoccaggio viene superato, i LED devono essere essiccati a 60 ±5°C per 24 ore prima della saldatura a rifusione per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire danni da "popcorning" durante la rifusione.

6.3 Profilo di Saldatura a Rifusione

È specificato un profilo di rifusione senza piombo:

• Preriscaldamento:150-200°C per 60-120 secondi.
• Tempo Sopra Liquido (TAL):60-150 secondi sopra 217°C.
• Temperatura di Picco:260°C massimo, mantenuta per non più di 10 secondi.
• Velocità di Rampa:Massimo 6°C/sec riscaldamento, 3°C/sec raffreddamento.

Note Critiche:

• La saldatura a rifusione non dovrebbe essere eseguita più di due volte.
• Evitare stress meccanici sul corpo del LED durante il riscaldamento e il raffreddamento.
• Non deformare il PCB dopo la saldatura, poiché ciò può crepare il LED o le sue giunzioni saldate.

6.4 Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale, utilizzare un saldatore con una temperatura della punta inferiore a 350°C. Il tempo di contatto per terminale dovrebbe essere inferiore a 3 secondi. Utilizzare un saldatore con una potenza nominale di 25W o inferiore. Lasciare un intervallo minimo di 2 secondi tra la saldatura di ciascun terminale per prevenire un eccessivo accumulo di calore.

7. Confezionamento e Informazioni d'Ordine

7.1 Specifiche Bobina e Nastro

I LED sono forniti su nastro portante goffrato su bobine da 7 pollici.

• Larghezza Nastro Portante: 8mm.
• Passo Tasca: 4mm.
• Quantità per Bobina:3000 pezzi.
• Dimensioni Bobina:Diametro standard 7 pollici con dimensioni specifiche del mozzo e della flangia secondo EIA-481.

7.2 Spiegazione Etichetta

L'etichetta della bobina contiene informazioni critiche per la tracciabilità e la verifica:

• P/N:Numero prodotto completo (48-213/T2D-AQ2R2QY/3C).
• CAT:Classe Intensità Luminosa (es. Q2, R2).
• HUE:Coordinate di Cromaticità e Classe Lunghezza d'Onda Dominante.
• REF:Classe Tensione Diretta (es. dai bin del Gruppo Q).
• LOT No:Numero di lotto di produzione per la tracciabilità.

8. Considerazioni di Progettazione per l'Applicazione

8.1 Progettazione del Circuito

Calcolare sempre la resistenza in serie utilizzando la massima tensione diretta dalla scheda tecnica (3.2V) per garantire una sufficiente limitazione di corrente in tutte le condizioni. Per un'alimentazione di 5V e una corrente target di 5mA: R = (5V - 3.2V) / 0.005A = 360Ω. Sarebbe scelto il valore standard più vicino (360Ω o 390Ω). La potenza nominale della resistenza dovrebbe essere I²R = (0.005)²* 360 = 0.009W, quindi una resistenza standard da 1/10W o 1/8W è più che sufficiente.

8.2 Gestione Termica

Sebbene il package 1206 non abbia un pad termico dedicato, il calore viene dissipato attraverso i due terminali di saldatura. Assicurarsi che il PCB abbia un'adeguata area di rame collegata ai pad del LED, specialmente se si opera vicino alla corrente massima o ad alte temperature ambiente. Evitare di posizionare il LED vicino ad altri componenti che generano calore.

8.3 Progettazione Ottica

L'ampio angolo di visione di 130 gradi rende questo LED adatto per applicazioni che richiedono un'illuminazione ampia e diffusa piuttosto che un fascio focalizzato. Per applicazioni di indicazione, considerare l'intensità luminosa richiesta all'angolo di visione; la luminosità diminuisce verso i bordi del cono di visione.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Il LED 48-213, nel suo package 1206, offre un equilibrio tra dimensioni, luminosità e facilità di assemblaggio.

• vs. Package Più Grandi (es. 3528, 5050):Il 1206 è significativamente più piccolo, risparmiando spazio sulla scheda ma tipicamente offrendo una minore emissione luminosa totale a causa delle dimensioni ridotte del chip.
• vs. Package Più Piccoli (es. 0402, 0603):Il 1206 è più facile da maneggiare e saldare manualmente se necessario, e spesso può gestire correnti leggermente più elevate, risultando in una maggiore luminosità.
• vs. LED Non Binnati:La struttura di binning definita per intensità, tensione e colore fornisce prestazioni prevedibili, essenziale per applicazioni che richiedono un aspetto uniforme in array multi-LED o una luminosità coerente tra i lotti di produzione.

10. Domande Frequenti (FAQ)

10.1 Posso pilotare questo LED senza una resistenza limitatrice di corrente?

No.Questo è esplicitamente sconsigliato nella scheda tecnica. Il LED deve essere pilotato da una sorgente di corrente costante o, più comunemente, da una sorgente di tensione in serie con una resistenza limitatrice di corrente. Il collegamento diretto a una sorgente di tensione comporterà un guasto.

10.2 Perché l'intervallo di intensità luminosa è così ampio (90-180 mcd)?

Questo è l'intero intervallo possibile nella produzione. Le singole unità sono suddivise in bin più stretti (Q2, R1, R2). Quando si ordina, si specifica il codice bin (es. AQ2R2QY) per ottenere LED da specifici bin di intensità e colore, garantendo coerenza nel proprio prodotto.

10.3 Quante volte posso rifondere questo LED?

La scheda tecnica afferma che la saldatura a rifusione non dovrebbe essere eseguita più didue volte. Un terzo ciclo di rifusione rischia di danneggiare i bonding interni o il chip del LED a causa dello stress termico cumulativo.

10.4 Cosa significa "senza piombo" nel contesto della saldatura?

Significa che i terminali esterni del LED sono finiti con una placcatura senza piombo (tipicamente stagno). Il profilo di rifusione specificato (picco 260°C) è progettato per paste saldanti senza piombo (es. SAC305), che hanno un punto di fusione più alto rispetto alla saldatura tradizionale stagno-piombo.

11. Esempi Pratici di Progettazione e Utilizzo

11.1 Esempio 1: Indicatore di Stato Semplice

Scenario:Un indicatore di accensione per una scheda logica a 3.3V.
Progettazione:Utilizzare una corrente di pilotaggio di 5mA per una buona visibilità con basso consumo. R = (3.3V - 3.2V) / 0.005A = 20Ω. Poiché 3.2V è il V_Fmax, la corrente effettiva potrebbe essere leggermente più alta se il V_Fdel LED è inferiore. Una resistenza da 33Ω o 47Ω fornirebbe una corrente più conservativa e stabile. Collegare il LED con il catodo (lato segnato) a massa.

11.2 Esempio 2: Array di Retroilluminazione per un Piccolo LCD

Scenario:Retroilluminazione uniforme che richiede 10 LED.
Progettazione:Per garantire una luminosità uniforme, tutti i LED dovrebbero provenire dallo stesso bin di intensità luminosa (es. R2). Dovrebbero essere collegati in parallelo, ciascuno con la propria resistenza limitatrice di corrente dedicata. Non è consigliabile collegare più LED in parallelo a una singola resistenza a causa delle variazioni nel V_F, che possono causare una condivisione di corrente e luminosità non uniforme.

12. Principio di Funzionamento

Questo è un dispositivo fotonico a semiconduttore. Si basa su un chip di Nitruro di Gallio e Indio (InGaN). Quando viene applicata una tensione diretta che supera il potenziale di giunzione del diodo (V_F), gli elettroni e le lacune si ricombinano all'interno della regione attiva del semiconduttore, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). In un LED "bianco puro", il chip primario emette luce blu. Questa luce blu eccita uno strato di fosforo giallo che riveste il chip. La combinazione della luce blu del chip e della luce gialla del fosforo è percepita dall'occhio umano come luce bianca. Questo metodo è noto come generazione di luce bianca convertita da fosforo.

13. Tendenze Tecnologiche

I LED SMD in package come il 1206 rappresentano una tecnologia matura e ampiamente adottata. La tendenza generale del settore è verso:

• Aumento dell'Efficienza:Maggiore efficienza luminosa (più lumen per watt) attraverso miglioramenti nella progettazione del chip e nella tecnologia dei fosfori.
• Miniaturizzazione:Riduzione continua delle dimensioni del package (es. 0402, 0201) per dispositivi ultra-compatti, sebbene ciò spesso comporti un compromesso sulla massima potenza gestibile.
• Miglioramento della Qualità del Colore:Sviluppo di fosfori per ottenere valori più alti dell'Indice di Resa Cromatica (CRI) e punti colore più coerenti tra i lotti di produzione.
• Soluzioni Integrate:Crescita di LED con regolazione di corrente integrata (driver LED a corrente costante) o funzioni di protezione (ESD, polarità inversa) all'interno del package, semplificando la progettazione del circuito.

Il LED 48-213, con le sue specifiche ben definite, prestazioni affidabili e package standard, rimane un componente fondamentale e versatile nel panorama dell'optoelettronica, adatto per una vasta gamma di applicazioni di indicazione e retroilluminazione.