SMD LED 0201 Bianco/Giallo - Package 0.6x0.3x0.3mm - Tensione 2.6-3.2V - Potenza 96mW - Scheda Tecnica in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche per un LED (Light Emitting Diode) a montaggio superficiale (SMD) miniaturizzato nella dimensione del package 0201. Questi LED sono progettati per processi di assemblaggio automatizzato di schede a circuito stampato (PCB) e sono ideali per applicazioni con spazio limitato dove la densità dei componenti è critica. Il colore primario emesso per questo specifico codice articolo è un bianco con lente gialla, offrendo un punto di cromaticità specifico.

I vantaggi principali di questo componente includono la sua impronta estremamente ridotta, la compatibilità con attrezzature pick-and-place ad alto volume e l'idoneità per processi di saldatura a rifusione infrarossa (IR) senza piombo. È costruito per soddisfare gli standard di conformità RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose).

I mercati target e le applicazioni sono ampi, comprendendo apparecchiature di telecomunicazione, dispositivi per l'automazione d'ufficio, elettrodomestici, sistemi di controllo industriale e vari dispositivi elettronici di consumo. Usi tipici includono indicatori di stato, retroilluminazione per pannelli frontali e illuminazione di basso livello per segnali o simboli.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

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.

• Dissipazione di Potenza (Pd):96 mW. Questa è la massima quantità di potenza che il package LED può dissipare come calore senza superare i suoi limiti termici.
• Corrente Diretta di Picco (I_F(picco)):100 mA. Questa è la massima corrente diretta istantanea ammissibile, tipicamente specificata in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms) per prevenire il surriscaldamento.
• Corrente Diretta Continua (I_F):30 mA. Questa è la massima corrente diretta continua raccomandata per un funzionamento affidabile a lungo termine.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento (T_opr):-40°C a +85°C. L'intervallo di temperatura ambiente entro il quale il LED è progettato per funzionare correttamente.
• Intervallo di Temperatura di Conservazione (T_stg):-40°C a +100°C. L'intervallo di temperatura per conservare il dispositivo quando non alimentato.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

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

• Intensità Luminosa (I_V, Colore) garantisce che i LED dello stesso lotto di produzione abbiano proprietà elettriche e ottiche strettamente corrispondenti, il che è essenziale per applicazioni che richiedono un aspetto uniforme, come array di retroilluminazione o cluster di indicatori di stato.1500 - 2900 mcd (millicandela). Questo definisce la quantità di luce visibile emessa nella direzione di visione primaria. L'ampio intervallo indica che viene utilizzato un sistema di binning (vedi Sezione 3). La misurazione utilizza un sensore filtrato per corrispondere alla risposta fotopica standard CIE (occhio umano).
• Angolo di Visione (2θ_1/2):110 gradi (tipico). Questo è l'angolo totale a cui l'intensità luminosa scende alla metà del suo valore assiale di picco. Un angolo di 110° indica un pattern di emissione ampio e diffuso, adatto per l'illuminazione d'area piuttosto che per un fascio focalizzato.
• Coordinate di Cromaticità (x, y):(0.3100, 0.3100) tipico. Queste coordinate sul diagramma di cromaticità CIE 1931 definiscono il punto di colore preciso della luce bianca emessa. Questo punto corrisponde a un bianco con una specifica temperatura di colore correlata (CCT).
• Tensione Diretta (V_F):2.6 V (Min) - 3.2 V (Max) a 20mA. La caduta di tensione ai capi del LED quando conduce la corrente specificata. Questo intervallo è critico per la progettazione del circuito di pilotaggio.
• Corrente Inversa (I_R):10 μA (Max) a V_R= 5V. La piccola corrente di dispersione quando viene applicata una tensione inversa.Importante:Questo dispositivo non è progettato per funzionamento in polarizzazione inversa; questo parametro è solo per scopi di test.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nella produzione di massa, i LED vengono suddivisi in bin di prestazioni. Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfano specifici requisiti di tensione, luminosità e colore.

3.1 Binning della Tensione Diretta (V_F)

I LED sono categorizzati in base alla loro caduta di tensione diretta a 20mA.

• Bin D8: V_F= 2.6V a 2.9V
• Bin D9: V_F= 2.9V a 3.2V
• La tolleranza all'interno di ogni bin è ±0.10V.

3.2 Binning dell'Intensità Luminosa (I_V)

I LED sono ordinati in base alla loro potenza ottica in uscita.

• Bin X1: I_V= 1500.0 mcd a 2100.0 mcd
• Bin X2: I_V= 2100.0 mcd a 2900.0 mcd
• La tolleranza all'interno di ogni bin è ±11%.

3.3 Binning del Colore (Cromaticità)

Questo è il binning più critico per la coerenza del colore. I LED vengono suddivisi in quadrilateri specifici sul diagramma di cromaticità CIE definiti da quattro punti di coordinate (x, y).

• Bin Definiti:Y2, W1, X1, W2. Ogni codice bin rappresenta una regione specifica sulla carta dei colori.
• Il punto di cromaticità tipico (0.3100, 0.3100) rientra in queste regioni definite.
• La tolleranza su ogni bin di tonalità (coordinata x, y) è ±0.01.

Questo binning multidimensionale (V_F, I_V, Color) ensures that LEDs from the same production batch have tightly matched electrical and optical properties, which is essential for applications requiring uniform appearance, such as backlighting arrays or status indicator clusters.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene nel datasheet siano referenziate curve grafiche specifiche, le loro implicazioni sono standard.

• Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V):Questa curva è esponenziale. La V_Fspecificata a 20mA è il punto di lavoro. Piccoli aumenti di tensione portano a grandi aumenti di corrente, rendendo necessaria una circuiteria di limitazione della corrente (ad es., una resistenza in serie o un driver a corrente costante) per prevenire la fuga termica.
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta:L'uscita luminosa è generalmente proporzionale alla corrente diretta entro l'intervallo di funzionamento. Tuttavia, l'efficienza può diminuire a correnti molto elevate a causa dell'aumento del calore.
• Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente:L'uscita luminosa del LED tipicamente diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Il funzionamento al limite superiore dell'intervallo di temperatura (85°C) risulterà in un'intensità luminosa inferiore rispetto a 25°C. Questo derating deve essere considerato nella progettazione termica.

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:

• Lunghezza Package: 0.6 mm (tolleranza ±0.2 mm)
• Larghezza Package: 0.3 mm (tolleranza ±0.2 mm)
• Altezza Package: 0.3 mm (tolleranza ±0.2 mm)

Il colore della lente è giallo, che filtra la luce bianca emessa per ottenere la cromaticità finale. Il catodo è tipicamente identificato da una marcatura o da una geometria specifica del pad sul nastro e sulla bobina.

5.2 Pattern di Piazzola PCB Raccomandato

Viene fornito un layout di piazzole di saldatura suggerito per la saldatura a rifusione infrarossa o a fase di vapore. Questo pattern è progettato per garantire la formazione affidabile del giunto di saldatura, il corretto auto-allineamento durante la rifusione e una sufficiente resistenza meccanica. Seguire il pattern di piazzola raccomandato è cruciale per prevenire l'effetto "tombstone" (componente in piedi) o giunti di saldatura scadenti, specialmente con componenti così miniaturizzati.

6. Guida alla Saldatura e all'Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione IR

Il componente è compatibile con processi di rifusione IR senza piombo (Pb-free) secondo J-STD-020B. Viene suggerito un profilo generico:

• Pre-riscaldamento:150-200°C per un massimo di 120 secondi per aumentare lentamente la temperatura e attivare il flussante.
• Temperatura di Picco:Massimo 260°C. Il tempo sopra il liquidus (tipicamente ~217°C per la saldatura senza piombo) deve essere controllato.
• Tempo Totale di Saldatura:Massimo 10 secondi alla temperatura di picco, con un massimo di due cicli di rifusione consentiti.

Nota:Il profilo ottimale dipende dall'assemblaggio PCB specifico (spessore scheda, numero di strati, altri componenti, pasta saldante). Il profilo fornito è un target; è necessaria una caratterizzazione del processo.

6.2 Saldatura Manuale (Se Necessaria)

Se è richiesta una riparazione manuale, è necessaria estrema cura:

• Temperatura del Saldatore:Massimo 300°C.
• Tempo di Contatto:Massimo 3 secondi per giunto.
• Limite:Un solo ciclo di saldatura. La massa termica è molto bassa, rendendolo suscettibile al surriscaldamento.

6.3 Pulizia

Se è richiesta una pulizia post-saldatura, dovrebbero essere utilizzati solo solventi specificati per evitare di danneggiare il package plastico o la lente.

• Raccomandato:Alcool etilico o alcol isopropilico.
• Processo:Immergere a temperatura normale per meno di un minuto. Non utilizzare la pulizia ad ultrasuoni a meno che non sia verificato essere sicuro per il package.
• Evitare:Detergenti chimici non specificati o aggressivi.

7. Imballaggio e Manipolazione

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

I componenti sono forniti in nastro portatore goffrato standard del settore per la manipolazione automatizzata.

• Dimensione Bobina:Diametro 7 pollici (178 mm).
• Larghezza Nastro:12 mm.
• Quantità per Bobina:4000 pezzi (bobina piena).
• Quantità Minima d'Ordine (MOQ):500 pezzi per bobine parziali.
• L'imballaggio è conforme alle specifiche ANSI/EIA-481. Il nastro ha una copertura per proteggere i componenti.

7.2 Sensibilità all'Umidità e Conservazione

Il package plastico è sensibile all'umidità (MSL).

• Busta Sigillata (con essiccante):Conservare a ≤30°C e ≤70% UR. La durata di conservazione è di un anno dalla data di sigillatura della busta.
• Dopo l'Apertura della Busta:Inizia la \"vita utile a terra\". Conservare a ≤30°C e ≤60% UR.
• Limite Temporale Critico:I componenti devono essere sottoposti a saldatura a rifusione IR entro168 ore (7 giorni)dall'esposizione alle condizioni ambientali della fabbrica dopo l'apertura della busta.
• Conservazione Prolungata (Aperta):Conservare in un contenitore sigillato con essiccante o in un essiccatore a azoto.
• Vita Utile a Terra Superata:Se i componenti sono esposti per più di 168 ore, devono essere essiccati a circa 60°C per almeno 48 ore prima della saldatura per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire l'\"effetto popcorn\" (crepe del package durante la rifusione).

8. Linee Guida Applicative e Considerazioni di Progettazione

8.1 Progettazione del Circuito di Pilotaggio

A causa della caratteristica I-V esponenziale, una semplice resistenza in serie è il metodo di pilotaggio più comune per applicazioni indicatrici. Il valore della resistenza (R_serie) è calcolato come: R_serie= (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Utilizzare la V_Fmassima dal datasheet (3.2V) per garantire che la corrente non superi i 20mA anche con una parte a bassa V_F. Per applicazioni che richiedono luminosità costante o pilotaggio di più LED in serie, è raccomandato un driver a corrente costante.

8.2 Gestione Termica

Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa (96mW max), il minuscolo package ha una capacità limitata di dissipare calore. Assicurare un'adeguata area di rame sul PCB collegata alle piazzole termiche (se presenti) o ai giunti di saldatura per fungere da dissipatore di calore. Evitare di operare alla corrente massima assoluta (30mA CC) in alte temperature ambiente senza un'analisi termica.

8.3 Integrazione Ottica

L'ampio angolo di visione di 110° rende questo LED adatto per illuminare piccole aree o guide luminose. Per un accoppiamento ottimale della luce in una guida luminosa, considerare il pattern di emissione del LED e l'angolo di accettazione della guida. La lente gialla funge da diffusore/filtro colore integrato.

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

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

R: No. Devi utilizzare una resistenza di limitazione della corrente in serie. Collegare direttamente 5V causerebbe una sovracorrente catastrofica. Per un'alimentazione di 5V e un target di 20mA, utilizzando la V_Fmax di 3.2V, R = (5V - 3.2V) / 0.02A = 90Ω (utilizzare una resistenza standard da 91Ω o 100Ω).

D: Perché il binning del colore è così importante?

R: L'occhio umano è molto sensibile alle lievi differenze nel punto di bianco, specialmente quando più LED sono visti fianco a fianco. Utilizzare LED da bin di colore diversi può risultare in un aspetto visibilmente a chiazze o irregolare in un array.

D: Cosa succede se supero le 168 ore di vita utile a terra prima della saldatura?

R: L'umidità assorbita può trasformarsi in vapore durante il rapido riscaldamento della rifusione, potenzialmente causando delaminazione interna o crepe nel package plastico (\"effetto popcorn\"), portando a guasti immediati o latenti. L'essiccazione è obbligatoria per espellere questa umidità.

D: Questo LED è adatto per applicazioni esterne o automobilistiche?

R: L'intervallo di temperatura di funzionamento (-40°C a +85°C) copre molti ambienti. Tuttavia, il datasheet specifica che è per \"apparecchiature elettroniche ordinarie\". Per applicazioni con elevati requisiti di affidabilità, stress ambientali estremi (UV, umidità, cicli termici) o funzioni critiche per la sicurezza (automotive, medicale, aviazione), la consultazione con il produttore e test di qualifica aggiuntivi sono essenziali. Questo LED di grado commerciale standard potrebbe non avere le necessarie certificazioni di affidabilità per tali usi.

10. Esempio di Progettazione e Caso d'Uso

Scenario: Indicatore di Stato su un Modulo Bluetooth Portatile

Un progettista sta creando un modulo audio Bluetooth compatto. Lo spazio sulla scheda è estremamente limitato. Hanno bisogno di un LED piccolo e a basso consumo per indicare lo stato \"alimentazione accesa\" e \"accoppiamento\".

• Scelta del Componente:Questo LED 0201 è selezionato per la sua impronta minima (0.6x0.3mm).
• Progettazione del Circuito:Il modulo funziona con una batteria Li-ion da 3.7V. Un pin GPIO del microcontrollore, in grado di erogare 20mA, piloterà il LED. Una resistenza in serie è calcolata: R = (3.7V - 2.9V_tip) / 0.02A = 40Ω. Viene scelta una resistenza da 39Ω, risultando in una corrente di ~20.5mA, che è entro le specifiche.
• Layout PCB:Viene utilizzato il pattern di piazzola raccomandato. Piccole connessioni di alleggerimento termico sono utilizzate sulle piazzole per facilitare la saldatura ma mantenere una certa connessione termica a un piano di massa per la dissipazione del calore.
• Assemblaggio:L'assemblaggio completo del PCB utilizza pasta saldante senza piombo e segue il profilo di rifusione JEDEC. I LED sono mantenuti nella loro busta sigillata fino a quando la linea di produzione è pronta, garantendo che la vita utile a terra non venga superata.
• Risultato:Un indicatore di stato affidabile e luminoso che consuma un'area minima sulla scheda e potenza, soddisfacendo tutti i requisiti di progettazione.

11. Introduzione al Principio Tecnico

Un LED è un diodo a semiconduttore. Quando una tensione diretta è applicata ai suoi terminali (anodo positivo rispetto al catodo), gli elettroni dal materiale semiconduttore di tipo n si ricombinano con le lacune del materiale di tipo p all'interno della regione attiva. Questa ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La lunghezza d'onda specifica (colore) della luce è determinata dal bandgap energetico dei materiali semiconduttori utilizzati.

Un LED \"bianco\", come in questo componente, è tipicamente creato utilizzando un chip LED blu o ultravioletto rivestito con uno strato di fosforo. La luce primaria dal chip eccita il fosforo, che poi ri-emette luce su uno spettro più ampio, combinando per produrre luce bianca. La lente gialla modifica ulteriormente questa uscita per ottenere le coordinate di cromaticità specificate sullo spettro della luce bianca.

12. Tendenze e Contesto del Settore

Il package 0201 rappresenta la tendenza in corso nell'elettronica verso la miniaturizzazione e l'aumento della densità funzionale sui PCB. Man mano che dispositivi di consumo come smartphone, indossabili e sensori IoT diventano più piccoli, cresce la domanda di componenti passivi e attivi ultra-piccoli.

Le tendenze chiave che influenzano tali componenti includono:

• Packaging Avanzato:Miglioramento delle prestazioni termiche e dell'affidabilità in impronte sempre più piccole.
• Maggiore Efficienza:Fornire più output luminoso (lumen) per unità di potenza elettrica in ingresso (watt), riducendo il consumo energetico e la generazione di calore.
• Binning più Stretto:Man mano che le applicazioni di display e illuminazione richiedono una maggiore uniformità del colore, le tolleranze sui bin di cromaticità e intensità continuano a stringersi.
• Compatibilità con l'Automazione:I componenti devono essere progettati per macchine pick-and-place ad alta velocità e precisione, con un imballaggio affidabile a nastro e bobina che è una parte critica della catena di fornitura.

Questo componente si colloca all'interno di questo ecosistema, consentendo design compatti fornendo al contempo i parametri di prestazione necessari per un'ampia gamma di applicazioni di indicatori e illuminazione di basso livello.