Scheda Tecnica LED Top View Serie 67-21 - Package P-LCC-2 - 1.75-2.35V - 25mA - Rosso/Arancione/Verde/Blu/Giallo - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

La serie 67-21 rappresenta una famiglia di LED Top View progettati per applicazioni generiche di indicazione e retroilluminazione. Questi componenti sono alloggiati in un compatto package P-LCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier) con corpo bianco e finestra trasparente incolore. Questo design è ottimizzato per fornire un ampio angolo di visione, rendendo i LED particolarmente adatti per applicazioni in cui la luce deve essere visibile da varie angolazioni, come nei light pipe. La serie è disponibile in più colori di emissione, tra cui arancione tenue, verde, blu e giallo, con il modello specifico in questa scheda tecnica che è una variante rosso brillante basata su materiale chip AlGaInP. Un vantaggio chiave di questa serie è il suo basso requisito di corrente, che la rende una scelta eccellente per apparecchiature portatili alimentate a batteria o sensibili al consumo energetico.

1.1 Caratteristiche e Vantaggi Principali

Le caratteristiche principali dei LED della serie 67-21 contribuiscono alla loro versatilità e facilità d'uso nella moderna produzione elettronica. Il package a montaggio superficiale P-LCC-2 facilita il posizionamento automatizzato utilizzando attrezzature standard pick-and-place, migliorando significativamente l'efficienza e la coerenza dell'assemblaggio. Il package è progettato con un inter-riflettore che ottimizza l'accoppiamento e l'uscita della luce, migliorando luminosità e uniformità. Inoltre, questi LED sono costruiti con una composizione senza piombo (Pb-free) e sono conformi alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose), soddisfacendo gli standard ambientali e normativi contemporanei. La loro compatibilità con vari processi di saldatura, inclusi rifusione in fase di vapore, rifusione a infrarossi e saldatura a onda, offre flessibilità nella configurazione della linea di produzione. I componenti sono forniti su nastro da 8mm e bobina, lo standard per le linee di assemblaggio automatizzate, garantendo una movimentazione e un alimentazione fluide durante la produzione.

1.2 Applicazioni e Mercati Target

I LED della serie 67-21 trovano impiego in un ampio spettro di applicazioni grazie alle loro prestazioni affidabili e al fattore di forma compatto. Un mercato primario è quello delle telecomunicazioni, dove fungono da indicatori di stato e retroilluminazione per tasti o display in dispositivi come telefoni e fax. Sono anche comunemente impiegati per la retroilluminazione piatta di LCD e per l'illuminazione di interruttori e simboli su pannelli di controllo. Il loro ampio angolo di visione e l'efficiente accoppiamento della luce li rendono la scelta ideale per applicazioni con light pipe, dove la luce deve essere guidata dal LED a un punto visibile sull'esterno del dispositivo. Infine, la loro natura generica li rende adatti a innumerevoli altri ruoli di indicazione nell'elettronica di consumo, nei controlli industriali, negli interni automobilistici e negli elettrodomestici.

2. Analisi dei Parametri Tecnici

Questa sezione fornisce un'interpretazione dettagliata e oggettiva dei principali parametri elettrici, ottici e termici specificati nella scheda tecnica. Comprendere questi valori è cruciale per una corretta progettazione del circuito e per garantire l'affidabilità a lungo termine.

2.1 Valori Massimi Assoluti

I Valori Massimi Assoluti definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al LED. Queste non sono condizioni per il funzionamento normale. La tensione inversa massima (V_R) è di 5V, indicando che il LED può sopportare una polarizzazione inversa breve fino a questo livello. La corrente diretta continua (I_F) nominale è di 25 mA. Per il funzionamento in impulsi, è consentita una corrente diretta di picco (I_FP) di 60 mA con un ciclo di lavoro di 1/10 a 1 kHz. La dissipazione di potenza massima (P_d) è di 60 mW, calcolata dalla tensione e corrente dirette. Il dispositivo può gestire una scarica elettrostatica (ESD) di 2000V secondo il modello del corpo umano (HBM), che è un livello standard per la manipolazione di base dei componenti. L'intervallo di temperatura operativa (T_opr) va da -40°C a +85°C, e la temperatura di conservazione (T_stg) si estende leggermente da -40°C a +90°C.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Le Caratteristiche Elettro-Ottiche sono misurate in una condizione di test standard di 25°C di temperatura ambiente e una corrente diretta di 10 mA. Per la variante rosso brillante, l'intensità luminosa (I_v) ha un valore tipico, con un minimo di 36 mcd e un massimo di 90 mcd. L'angolo di visione (2θ1/2), definito come l'angolo in cui l'intensità scende alla metà del suo valore di picco, è un ampio 120 gradi. La lunghezza d'onda di picco (λ_p) è tipicamente di 632 nm, mentre la lunghezza d'onda dominante (λ_d) varia da 621 nm a 631 nm. La larghezza di banda spettrale (Δλ) è tipicamente di 20 nm. La tensione diretta (V_F) a 10 mA varia da un minimo di 1,75V a un massimo di 2,35V, con un valore tipico implicito in questo intervallo. La corrente inversa (I_R) è garantita essere di 10 μA o meno quando viene applicata una polarizzazione inversa di 5V.

2.3 Caratteristiche Termiche e di Saldatura

La gestione termica è affrontata indirettamente attraverso la curva di derating della corrente diretta, che mostra come la massima corrente diretta continua ammissibile deve essere ridotta all'aumentare della temperatura ambiente oltre i 25°C. La scheda tecnica specifica i profili di temperatura di saldatura per prevenire danni termici durante l'assemblaggio. Per la saldatura a rifusione, il LED può sopportare una temperatura di picco di 260°C per un massimo di 10 secondi. Per la saldatura manuale, è consentita una temperatura di 350°C alla punta del saldatore per un massimo di 3 secondi. Rispettare queste linee guida è essenziale per mantenere l'integrità del package plastico e dei bond interni dei fili.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nella produzione di massa, i LED vengono suddivisi in bin in base a parametri chiave. La serie 67-21 utilizza un sistema di binning per l'intensità luminosa, la lunghezza d'onda dominante e la tensione diretta.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

L'intensità luminosa è raggruppata in diversi bin identificati da codici come N2, P1, P2 e Q1. Ogni bin definisce un intervallo specifico di valori minimi e massimi di intensità misurati in millicandele (mcd) a 10 mA. Ad esempio, il bin Q1 copre intensità da 72 mcd a 90 mcd. I progettisti possono selezionare un codice bin specifico per garantire un livello di luminosità minimo per la loro applicazione.

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

Anche la lunghezza d'onda dominante, che si correla con il colore percepito, viene binnata. I bin, come FF1 e FF2, definiscono intervalli ristretti in nanometri (nm). Ad esempio, il bin FF1 copre lunghezze d'onda da 621 nm a 626 nm, e FF2 copre da 626 nm a 631 nm. Ciò consente un abbinamento preciso del colore tra più LED in un singolo prodotto, fondamentale per applicazioni che richiedono un aspetto uniforme.

3.3 Binning della Tensione Diretta

La tensione diretta è suddivisa in gruppi etichettati 0, 1 e 2 sotto un gruppo principale 'B'. Il Gruppo 0 copre da 1,75V a 1,95V, il Gruppo 1 da 1,95V a 2,15V e il Gruppo 2 da 2,15V a 2,35V. Conoscere il bin di tensione può essere importante per progettare circuiti di limitazione della corrente efficienti, specialmente in dispositivi alimentati a batteria dove ogni millivolt conta.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica include diverse curve caratteristiche tipiche che forniscono una visione più approfondita del comportamento del LED in condizioni variabili.

4.1 Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta

Questa curva mostra che l'uscita luminosa non è linearmente proporzionale alla corrente. Aumenta rapidamente a correnti più basse ma tende a saturarsi a correnti più elevate. Questa non linearità è importante per i progetti di dimmer PWM (Pulse Width Modulation), dove la corrente media controlla la luminosità.

4.2 Tensione Diretta vs. Corrente Diretta & Derating della Corrente Diretta

La curva V-I dimostra la relazione esponenziale del diodo. La curva di derating è critica per l'affidabilità; impone una riduzione della massima corrente diretta continua ammissibile all'aumentare della temperatura ambiente oltre i 25°C per prevenire surriscaldamento e degrado accelerato.

4.3 Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente & Distribuzione Spettrale

La curva intensità vs. temperatura mostra che l'uscita luminosa generalmente diminuisce all'aumentare della temperatura, una caratteristica della maggior parte dei LED. Il grafico della distribuzione spettrale conferma la natura monocromatica della luce, centrata attorno alla lunghezza d'onda di picco con la larghezza di banda specificata.

4.4 Diagramma di Radiazione

Questo grafico polare conferma visivamente l'ampio angolo di visione di 120 gradi, mostrando come l'intensità luminosa è distribuita spazialmente. Il pattern è tipicamente Lambertiano o quasi-Lambertiano per questo tipo di package.

5. Informazioni Meccaniche e di Imballaggio

5.1 Dimensioni e Tolleranze del Package

Il package del LED ha dimensioni specifiche, inclusa la dimensione del corpo, la spaziatura dei terminali e l'altezza complessiva. Il disegno indica un tipico footprint P-LCC-2. Salvo diversa indicazione, le tolleranze dimensionali sono ±0,1 mm, standard per componenti plastici stampati. Il catodo è tipicamente identificato da un marcatore sul package o da una forma specifica del terminale.

5.2 Specifiche del Nastro e della Bobina

Per l'assemblaggio automatizzato, i LED sono forniti su nastro portante da 8mm di larghezza avvolto su bobine. La scheda tecnica fornisce dimensioni dettagliate per la tasca del nastro, il passo e il mozzo della bobina. Ogni bobina contiene 2000 pezzi. Le dimensioni corrette della bobina sono necessarie per la compatibilità con i sistemi di alimentazione automatizzati sulle macchine di posizionamento.

5.3 Imballaggio Sensibile all'Umidità

I componenti sono imballati in una busta di alluminio resistente all'umidità con un essiccante all'interno. È inclusa una scheda indicatrice di umidità (HIC) per mostrare se l'umidità interna della busta ha superato i livelli sicuri. Questo imballaggio è essenziale per prevenire il fenomeno del \"popcorning\" o la delaminazione durante il processo di saldatura a rifusione ad alta temperatura, che può verificarsi se l'umidità viene assorbita dal package plastico.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

La manipolazione e la saldatura corrette sono vitali per la resa e l'affidabilità. I LED sono compatibili con i processi di saldatura a rifusione in fase di vapore, a infrarossi e a onda. Deve essere seguito il profilo di rifusione specificato con un picco di 260°C per 10 secondi. Per la saldatura manuale, un saldatore controllato a 350°C dovrebbe entrare in contatto con il terminale per non più di 3 secondi. I componenti devono essere conservati nelle loro buste originali a prova di umidità fino all'uso. Una volta aperta la busta, se l'indicatore di umidità mostra un avviso, le parti devono essere essiccate secondo le linee guida standard IPC/JEDEC prima della saldatura.

7. Test di Affidabilità

La scheda tecnica elenca una serie completa di test di affidabilità eseguiti in condizioni specifiche con un livello di confidenza del 90% e un LTPD (Lot Tolerance Percent Defective) del 10%. I test includono resistenza alla saldatura a rifusione, cicli termici (-40°C a +100°C), shock termico, conservazione ad alta e bassa temperatura, vita operativa in corrente continua a corrente elevata (20mA) e test ad alta temperatura/alta umidità (85°C/85% UR). Ogni test viene condotto per una durata specificata (es. 1000 ore) su un campione di 22 pezzi con zero guasti consentiti (Ac/Re = 0/1). Il superamento di questi test indica un prodotto robusto adatto per applicazioni impegnative.

8. Considerazioni di Progettazione per l'Applicazione

8.1 Progettazione del Circuito

Una resistenza limitatrice di corrente è obbligatoria quando si pilota il LED da una sorgente di tensione. Il valore della resistenza (R) si calcola come R = (V_alimentazione - V_F) / I_F, dove V_F è la tensione diretta del LED (usare il valore massimo per un progetto sicuro) e I_F è la corrente diretta desiderata (da non superare i 25 mA in CC). Ad esempio, con un'alimentazione di 5V e una V_F di 2,35V a 20 mA, R = (5 - 2,35) / 0,02 = 132,5 Ω (usare un valore standard di 130 Ω o 150 Ω). Per la protezione dalla tensione inversa, specialmente in circuiti accoppiati in CA o scarsamente regolati, può essere considerato un diodo di protezione in parallelo, sebbene il LED stesso possa tollerare fino a 5V in inversa.

8.2 Gestione Termica

Sebbene il LED stesso abbia una bassa dissipazione di potenza, un corretto layout del PCB può favorire la dissipazione del calore. Assicurarsi che le piazzole di saldatura collegate al pad termico del LED (se presente) o ai terminali abbiano un'area di rame sufficiente per fungere da dissipatore. Evitare di operare alla corrente massima assoluta e alla temperatura massima simultaneamente; fare riferimento alla curva di derating.

8.3 Integrazione Ottica

Per applicazioni con light pipe, il LED deve essere posizionato accuratamente sotto la superficie di ingresso del tubo. L'ampio angolo di visione aiuta a catturare più luce nel tubo. Considerare potenziali perdite di luce e utilizzare barriere opache se necessario per prevenire diafonia tra indicatori adiacenti. La finestra trasparente e incolore garantisce una distorsione del colore minima.

9. Confronto e Differenziazione

Rispetto ai LED più semplici con terminali radiali, la serie 67-21 offre il significativo vantaggio della tecnologia a montaggio superficiale (SMT), consentendo un assemblaggio più piccolo, leggero e automatizzato. Il suo ampio angolo di visione di 120 gradi è superiore a molti LED SMT ad angolo più stretto, rendendolo particolarmente adatto per light pipe e indicazione ad ampia area. La bassa tensione diretta (specialmente nei bin inferiori) è vantaggiosa per il funzionamento a bassa tensione con batterie rispetto ad alcuni LED blu o bianchi che hanno una V_F più alta. Il sistema di binning completo fornisce una migliore coerenza di colore e luminosità rispetto a LED generici non binnati o binnati in modo approssimativo.

10. Domande Frequenti (FAQ)

10.1 Qual è la differenza tra lunghezza d'onda di picco e lunghezza d'onda dominante?

La lunghezza d'onda di picco (λ_p) è la lunghezza d'onda alla quale la distribuzione di potenza spettrale è massima. La lunghezza d'onda dominante (λ_d) è la singola lunghezza d'onda della luce monocromatica che corrisponderebbe al colore percepito del LED. Per LED a spettro stretto come questo rosso, sono spesso molto vicine, ma λ_d è più rilevante per la specifica del colore.

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

No. Un LED è un dispositivo pilotato in corrente. Collegarlo direttamente a una sorgente di tensione causerà un flusso di corrente eccessivo, superando rapidamente il valore massimo nominale (25 mA) e distruggendo il dispositivo. È sempre richiesta una resistenza in serie o un driver a corrente costante.

10.3 Come interpreto l'etichetta sulla bobina o sulla busta?

L'etichetta include codici per CAT (Rank Intensità Luminosa), HUE (Rank Lunghezza d'Onda Dominante) e REF (Rank Tensione Diretta). Questi corrispondono direttamente ai codici bin delineati nelle sezioni 3.1, 3.2 e 3.3. Ad esempio, un'etichetta che mostra CAT: Q1, HUE: FF2, REF: 1 specifica un LED del bin di luminosità più alto (72-90 mcd), del bin di lunghezza d'onda superiore (626-631 nm) e del bin di tensione medio (1,95-2,15V).

10.4 Questo LED è adatto per uso esterno?

L'intervallo di temperatura operativa da -40°C a +85°C copre la maggior parte delle condizioni esterne. Tuttavia, il package non è specificamente classificato per essere impermeabile o ad alta resistenza ai raggi UV. Per l'esposizione diretta all'esterno, sarebbe necessaria una protezione ambientale aggiuntiva (rivestimento conformale, custodie sigillate) per proteggere da umidità, polvere e degrado dovuto alla luce solare.

11. Esempio Pratico di Caso d'Uso

Scenario: Progettazione di un pannello indicatore di stato per un router di rete.Il pannello ha più icone (Alimentazione, Internet, Wi-Fi) che devono essere illuminate. Lo spazio sul PCB è limitato. Il LED della serie 67-21 è una scelta ideale. Il suo package SMT P-LCC-2 risparmia spazio rispetto ai LED a foro passante. L'ampio angolo di visione di 120 gradi garantisce che le icone siano chiaramente visibili da varie angolazioni in una stanza. Per ogni icona è progettato un light pipe per guidare la luce dal LED montato sul PCB principale al pannello frontale. Il progettista seleziona LED dagli stessi bin di intensità (es. P2) e lunghezza d'onda (es. FF2) per garantire uniformità di luminosità e colore su tutti gli indicatori. Per ogni LED viene utilizzato un semplice circuito di pilotaggio con una resistenza limitatrice di corrente, collegato a un pin GPIO sul microcontrollore del router per il controllo individuale. Il basso consumo di corrente (es. 10 mA per LED) minimizza il carico sull'alimentatore del sistema.

12. Introduzione al Principio Tecnico

I Diodi Emettitori di Luce (LED) sono dispositivi a semiconduttore che emettono luce attraverso l'elettroluminescenza. Quando una tensione diretta viene applicata attraverso la giunzione p-n, gli elettroni dalla regione di tipo n si ricombinano con le lacune dalla regione di tipo p nello strato attivo. Questa ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica lunghezza d'onda (colore) della luce emessa è determinata dall'energia del bandgap del materiale semiconduttore utilizzato. Il LED rosso della serie 67-21 utilizza un chip AlGaInP (Fosfuro di Alluminio Gallio Indio), che è un sistema di materiale comune per produrre luce rossa, arancione e gialla ad alta efficienza. Il package plastico serve a proteggere il fragile die semiconduttore, fornire una struttura meccanica per i terminali e incorporare una lente o una cupola che modella il fascio luminoso in uscita, risultando nella caratteristica dell'ampio angolo di visione.

13. Tendenze e Sviluppi del Settore

Il settore dei LED continua a evolversi verso una maggiore efficienza, package più piccoli e una maggiore integrazione. Mentre la serie 67-21 rappresenta una tecnologia matura e affidabile, le tendenze nei LED indicatori includono lo sviluppo di fattori di forma ancora più piccoli (es. package chip-scale), una luminosità più elevata a correnti più basse e una più ampia adozione di LED multicolore (RGB) in un singolo package per l'indicazione dinamica del colore. C'è anche una crescente enfasi su un miglioramento della coerenza del colore e un binning più stretto direttamente dai produttori per ridurre le necessità di calibrazione per gli utenti finali. Inoltre, la spinta verso la sostenibilità spinge per un'ulteriore riduzione dell'uso di materiali e del consumo energetico durante l'intero ciclo di vita del componente. I principi di ampio angolo di visione, prestazioni affidabili e compatibilità con l'assemblaggio automatizzato visti nella serie 67-21 rimangono fondamentali per questi progressi.