Scheda Tecnica LED Top View Serie 67-21 - Package 3.2x2.8x1.9mm - Tensione Diretta 1.75-2.35V - Colore Rosso Brillante - Documentazione in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

La serie 67-21 rappresenta una famiglia di LED Top View a montaggio superficiale progettati per applicazioni di indicazione e retroilluminazione. Questo modello specifico presenta un'emissione di colore rosso brillante ottenuta tramite tecnologia a chip AlGaInP. Il dispositivo è alloggiato in un compatto package P-LCC-2 con corpo bianco e finestra trasparente incolore, che contribuisce alle sue caratteristiche di ampio angolo di visione. Una caratteristica di progettazione chiave è il riflettore integrato all'interno del package, che ottimizza l'efficienza di accoppiamento della luce. Ciò rende il LED particolarmente adatto all'uso con light pipe, dove è fondamentale una trasmissione efficiente della luce dalla sorgente al punto di visualizzazione. Il basso requisito di corrente ne migliora ulteriormente l'idoneità per applicazioni sensibili al consumo energetico, come dispositivi elettronici portatili e cruscotti automobilistici.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

I vantaggi principali di questa serie di LED includono il suo ampio angolo di visione di 120 gradi, la compatibilità con i processi standard di posizionamento e saldatura automatizzati (inclusi riflusso a fase di vapore, a infrarossi e a onda) e la sua costruzione senza piombo e conforme alla RoHS. Il dispositivo è fornito su nastro da 8mm e bobina per assemblaggi ad alto volume. I suoi mercati target principali sono l'elettronica automotive (per retroilluminazione di cruscotti e interruttori), le apparecchiature di telecomunicazione (per indicatori in telefoni e fax), l'illuminazione generale di interruttori e simboli e come sorgente di retroilluminazione piatta per LCD. La combinazione di affidabilità, facilità di assemblaggio e prestazioni ottiche lo posiziona come un componente versatile per uso generico come indicatore.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

Le prestazioni del LED sono definite in condizioni di test standard con una temperatura ambiente (Ta) di 25°C. Una comprensione completa di questi parametri è essenziale per una corretta progettazione del circuito e la previsione delle prestazioni.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Il funzionamento a questi limiti non è garantito. I principali valori massimi assoluti sono: una tensione inversa (V_R) di 5V, una corrente diretta continua (I_F) di 25mA e una corrente diretta di picco (I_FP) di 100mA per funzionamento impulsivo con ciclo di lavoro 1/10 e frequenza 1kHz. La massima dissipazione di potenza (P_d) è di 100mW. Il dispositivo può operare in un intervallo di temperatura da -40°C a +85°C e può essere immagazzinato tra -40°C e +90°C. Il profilo di temperatura di saldatura è critico: per la saldatura a riflusso, è specificata una temperatura di picco di 260°C per un massimo di 10 secondi, mentre per la saldatura manuale, la temperatura della punta del saldatore non deve superare i 350°C per 3 secondi.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Il punto di funzionamento tipico per le specifiche fotometriche ed elettriche è a una corrente diretta di 20mA. L'intensità luminosa (I_v) ha un intervallo tipico da 140mcd a 360mcd, ulteriormente suddiviso in bin specifici (R2, S1, S2, T1). La lunghezza d'onda dominante (λ_d) per la variante rosso brillante è compresa tra 621nm e 631nm, con una lunghezza d'onda di picco tipica (λ_p) attorno a 632nm. La larghezza di banda spettrale (Δλ) è di circa 20nm. Dal punto di vista elettrico, la tensione diretta (V_F) a 20mA varia da 1.75V a 2.35V e la corrente inversa (I_R) è garantita inferiore a 10μA alla massima tensione inversa di 5V. Le tolleranze sono specificate come ±11% per l'intensità luminosa, ±1nm per la lunghezza d'onda dominante e ±0.1V per la tensione diretta.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza di luminosità e colore nelle applicazioni di produzione, i LED vengono suddivisi in bin in base a parametri chiave. Ciò consente ai progettisti di selezionare il grado appropriato per le esigenze della loro applicazione.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

L'emissione luminosa è suddivisa in quattro bin: R2 (140-180 mcd), S1 (180-225 mcd), S2 (225-285 mcd) e T1 (285-360 mcd). Tutte le misurazioni sono effettuate a I_F=20mA. Selezionare un bin superiore (es. T1) garantisce un LED più luminoso, il che può essere necessario per applicazioni che richiedono alta visibilità o quando utilizzato dietro light pipe con elevata attenuazione.

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

Il colore (tonalità) è controllato suddividendo la lunghezza d'onda dominante in bin. Per questa serie rosso brillante, i bin sono raggruppati sotto il codice 'F', con sub-bin FF1 (621-626 nm) e FF2 (626-631 nm). Una distribuzione di lunghezza d'onda più stretta all'interno di un'applicazione garantisce un aspetto del colore uniforme su più indicatori.

3.3 Binning della Tensione Diretta

La tensione diretta è suddivisa in tre gruppi sotto il codice 'B': B0 (1.75-1.95V), B1 (1.95-2.15V) e B2 (2.15-2.35V). La conoscenza del bin V_Fè cruciale per progettare il circuito di limitazione della corrente, specialmente quando si pilotano più LED in serie, per garantire una distribuzione uniforme della corrente e della luminosità.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Le curve caratteristiche fornite offrono preziose informazioni sul comportamento del LED in condizioni non standard.

4.1 Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

La curva mostra che l'intensità luminosa è inversamente correlata alla temperatura di giunzione. Man mano che la temperatura ambiente sale da -40°C a +110°C, l'emissione relativa diminuisce. Alla massima temperatura operativa di +85°C, l'emissione è significativamente inferiore rispetto a 25°C. Questo derating termico deve essere considerato nei progetti in cui sono previste alte temperature ambientali, potenzialmente richiedendo la selezione di un bin di intensità superiore o un raffreddamento attivo.

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

La curva I-V è non lineare, tipica di un diodo. Al punto di funzionamento consigliato di 20mA, la tensione rientra nell'intervallo dei bin. La curva consente ai progettisti di stimare la caduta di tensione a diverse correnti di pilotaggio, essenziale per la progettazione dell'alimentazione.

4.3 Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta

Questa curva dimostra che l'emissione luminosa è approssimativamente proporzionale alla corrente diretta nel tipico intervallo operativo. Tuttavia, è vietato pilotare il LED al di sopra del valore massimo assoluto di 25mA, poiché ridurrebbe la durata e l'affidabilità a causa dell'eccessiva generazione di calore.

4.4 Diagramma di Radiazione e Distribuzione Spettrale

Il diagramma di radiazione conferma l'ampio angolo di visione di 120 gradi, mostrando un pattern di emissione di tipo Lambertiano. Il grafico della distribuzione spettrale mostra un singolo picco centrato attorno a 632nm, caratteristico dei LED rossi AlGaInP, con una larghezza di banda definita che garantisce la purezza del colore.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

Il package P-LCC-2 ha dimensioni di circa 3.2mm di lunghezza, 2.8mm di larghezza e 1.9mm di altezza (tolleranza ±0.1mm salvo diversa indicazione). Il disegno tecnico fornisce misure dettagliate per il corpo del LED, la lente e l'impronta critica del pad di saldatura. Un corretto design del pad è essenziale per una saldatura affidabile e un corretto allineamento durante il riflusso. La polarità è indicata dal marchio del catodo sul package. Il land pattern PCB consigliato garantisce una sufficiente formazione del filetto di saldatura e stabilità meccanica.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

Il dispositivo è completamente compatibile con i processi di assemblaggio SMT standard. Per la saldatura a riflusso, è obbligatorio un profilo con una temperatura di picco non superiore a 260°C per 10 secondi per prevenire danni al package plastico e al die bond interno. Devono essere seguiti un tasso di riscaldamento e raffreddamento standard. Per la saldatura manuale, è necessario prestare estrema attenzione: utilizzare un saldatore con messa a terra con temperatura della punta inferiore a 350°C e limitare il tempo di contatto a 3 secondi per pad. Evitare stress meccanici sulla lente durante e dopo l'assemblaggio. La sensibilità all'umidità è gestita spedendo i componenti in sacchetti sigillati di alluminio anti-umidità con essiccante.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

I LED sono forniti su nastro portante da 8mm, con una quantità standard caricata di 2000 pezzi per bobina. Le dimensioni della bobina sono specificate per la compatibilità con gli alimentatori automatici. L'etichettatura sulla bobina include informazioni critiche: Numero di Parte (PN), Numero di Parte Cliente (CPN), quantità (QTY), numero di lotto (LOT NO) e i codici bin specifici per intensità luminosa (CAT), lunghezza d'onda dominante (HUE) e tensione diretta (REF). Questa tracciabilità è vitale per il controllo qualità e una produzione coerente.

8. Raccomandazioni Applicative

8.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo LED è ideale per indicatori di stato nell'elettronica di consumo, retroilluminazione per interruttori a membrana e legende di pannelli e illuminazione per light pipe in cruscotti automobilistici o pannelli di controllo industriali. Il suo ampio angolo di visione lo rende adatto per applicazioni in cui l'indicatore deve essere visibile da varie angolazioni.

8.2 Considerazioni di Progettazione

Utilizzare sempre una resistenza di limitazione della corrente in serie con il LED. Il valore della resistenza (R) può essere calcolato utilizzando R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Utilizzare il valore massimo di V_Fdal bin o dal datasheet per garantire che la corrente non superi i 20mA nelle condizioni peggiori. Per una luminosità uniforme in array multi-LED, considerare l'uso di piloti a corrente costante o il binning dei LED per una V_Fcoerente. Quando si utilizzano light pipe, assicurarsi che il materiale della pipe abbia un'alta trasmittanza per la luce rossa e progettare l'interfaccia per minimizzare le perdite ottiche.

9. Affidabilità e Garanzia di Qualità

Il prodotto è sottoposto a una serie completa di test di affidabilità con un livello di confidenza del 90% e una LTPD (Lot Tolerance Percent Defective) del 10%. Il portafoglio di test include resistenza alla saldatura a riflusso, cicli termici (-40°C a +100°C), shock termico, immagazzinamento ad alta e bassa temperatura, vita operativa in corrente continua a 20mA per 1000 ore e test ad alta temperatura/alta umidità (85°C/85% UR). Questi test convalidano la robustezza del LED per ambienti automotive e industriali impegnativi, garantendo stabilità delle prestazioni a lungo termine.

10. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto ai vecchi LED a foro passante, questo package SMD offre un significativo risparmio di spazio, una migliore idoneità per la produzione automatizzata e un'affidabilità migliorata eliminando la saldatura manuale. Nel panorama dei LED SMD, la serie 67-21 si differenzia per la sua geometria di package specifica ottimizzata per l'accoppiamento con light pipe e il suo ampio angolo di visione di 120 gradi, più ampio di molti LED SMD standard. La disponibilità di un binning preciso per intensità, colore e tensione fornisce un vantaggio per le applicazioni che richiedono un'elevata coerenza.

11. Domande Frequenti (FAQ)

D: Posso pilotare questo LED senza una resistenza di limitazione della corrente?

R: No. Un LED è un dispositivo pilotato in corrente. Collegarlo direttamente a una sorgente di tensione causerà un flusso di corrente eccessivo, distruggendolo istantaneamente. Utilizzare sempre una resistenza in serie o un driver a corrente costante.

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

R: 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 corrisponde al colore percepito del LED. Per la specifica del colore, la lunghezza d'onda dominante è più rilevante.

D: Come interpreto i codici bin sull'etichetta?

R: Il codice CAT corrisponde al bin dell'intensità luminosa (es. S1), il codice HUE al bin della lunghezza d'onda dominante (es. FF1) e il codice REF al bin della tensione diretta (es. B1). Questi garantiscono che riceviate LED con le specifiche caratteristiche di prestazione ordinate.

D: È necessario un dissipatore di calore?

R: Per il funzionamento normale a 20mA o inferiore, un dissipatore dedicato non è tipicamente necessario per un singolo LED. Tuttavia, la gestione termica attraverso un corretto layout del PCB (thermal relief pad, piazzole di rame) è una buona pratica, specialmente per array ad alta densità o applicazioni ad alta temperatura ambiente.

12. Esempi Pratici di Progettazione e Utilizzo

Esempio 1: Gruppo di indicatori per cruscotto:In un cruscotto automobilistico, più LED 67-21 (in rosso e altri colori della serie) possono essere montati su un singolo PCB. Ogni LED è abbinato a una light pipe dedicata per guidare la sua luce su un'icona specifica (es. spia motore, pressione olio). L'ampio angolo di visione garantisce che l'icona sia illuminata uniformemente sia per il conducente che per il passeggero. I LED sono pilotati tramite il sistema a 12V del veicolo utilizzando appropriate resistenze in serie, calcolate utilizzando il valore massimo di V_Fper garantire la coerenza della luminosità nell'intervallo di temperatura all'interno dell'auto.

Esempio 2: Pannello di controllo industriale:Un pannello operatore di macchina utilizza questi LED dietro pannelli in acrilico inciso per indicare gli stati della macchina (In funzione - Verde, Guasto - Rosso, Standby - Giallo). Il package bianco del LED minimizza la contaminazione del colore dal PCB. Il progettista seleziona LED dallo stesso bin di intensità e tensione per garantire una luminosità uniforme su tutti gli indicatori. Il package SMD consente un design del pannello molto piatto e compatto.

13. Principio di Funzionamento

Questo LED opera sul principio dell'elettroluminescenza in una giunzione p-n di semiconduttore. Il materiale del chip è Fosfuro di Alluminio Gallio Indio (AlGaInP). Quando viene applicata una tensione diretta che supera la soglia del diodo, gli elettroni dalla regione n e le lacune dalla regione p vengono iniettati nella regione attiva dove si ricombinano. Nell'AlGaInP, questa ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce) nella porzione rossa dello spettro visibile (circa 630nm). La composizione specifica degli strati di AlGaInP determina la lunghezza d'onda precisa della luce emessa. La lente epossidica trasparente incolore incapsula il chip, lo protegge dall'ambiente e modella la luce emessa nel pattern di radiazione desiderato.

14. Tendenze e Contesto del Settore

La tendenza nei LED indicatori continua verso una maggiore efficienza (più luce emessa per unità di input elettrico), dimensioni del package più piccole e un'affidabilità migliorata. C'è anche una crescente domanda di una maggiore coerenza di colore e luminosità (binning) per ragioni estetiche e funzionali nell'elettronica di consumo e automotive. Sebbene questa serie 67-21 sia un prodotto consolidato, le tecnologie LED più recenti possono offrire un'efficacia superiore. Tuttavia, la sua combinazione di un package collaudato, ampia disponibilità, caratteristiche ottiche specifiche per light pipe e dati di affidabilità completi ne garantisce la continua rilevanza in molte applicazioni di progettazione dove è richiesto un equilibrio tra prestazioni, costo e affidabilità comprovata. La spinta verso la miniaturizzazione e una maggiore integrazione nell'elettronica supporta anche l'uso di tali componenti SMD standardizzati e automatizzabili.