Scheda Tecnica LED SMD Bicolore - Package 3.2x2.8x1.9mm - Tensione 2.0V - Potenza 75mW - Verde/Giallo - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche per una lampada LED bicolore compatta a montaggio superficiale. Il dispositivo è progettato per processi di assemblaggio automatizzato su circuito stampato (PCB) ed è adatto per applicazioni in cui lo spazio è un vincolo critico. Incorpora due distinti chip LED all'interno di un unico package, consentendo indicazioni multi-stato o miscelazione di colori con un ingombro minimo.

1.1 Caratteristiche Principali e Mercato di Riferimento

I principali vantaggi di questo componente includono la conformità alle direttive RoHS, l'utilizzo della tecnologia semiconduttore ad alta luminosità AlInGaP e un packaging compatibile con i formati standard a nastro e bobina per l'assemblaggio di massa. Il suo design è compatibile con i processi di saldatura a rifusione a infrarossi (IR). Le applicazioni target spaziano in un'ampia gamma di elettronica di consumo e industriale, inclusi ma non limitati a: apparecchiature di telecomunicazione (es. telefoni cellulari), dispositivi informatici portatili (es. notebook), hardware di rete, elettrodomestici, segnaletica interna, retroilluminazione per tastiere e funzioni di indicazione di stato.

2. Parametri Tecnici: Interpretazione Oggettiva Approfondita

2.1 Valori Massimi Assoluti

L'utilizzo del dispositivo oltre questi limiti può causare danni permanenti. I rating chiave includono una dissipazione di potenza massima di 75 mW per chip di colore, una corrente diretta continua di 30 mA e una corrente di picco di 80 mA in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms). La tensione inversa massima ammissibile è di 5 V. Il dispositivo è classificato per un intervallo di temperatura operativa da -30°C a +85°C e un intervallo di temperatura di conservazione da -40°C a +85°C.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Misurate a una corrente di prova standard di 20 mA e una temperatura ambiente di 25°C, la tensione diretta tipica (Vf) per entrambi i chip verde e giallo è di 2.0 V, con un intervallo specificato da 1.5 V (Min) a 2.4 V (Max). L'intensità luminosa (Iv) è una metrica di prestazione chiave. Per il chip verde, il valore tipico è 35.0 mcd (millicandela), con un minimo di 18.0 mcd. Il chip giallo mostra un'uscita tipica più alta a 75.0 mcd, con un minimo di 28.0 mcd. L'angolo di visione (2θ1/2), definito come l'angolo totale in cui l'intensità scende alla metà del valore assiale, è tipicamente di 130 gradi, indicando un pattern di visione ampio. La lunghezza d'onda dominante (λd) definisce il colore percepito. Per il verde, tipicamente si centra a 571 nm (intervallo 564-578 nm), e per il giallo a 589 nm (intervallo 582-596 nm). La semilarghezza della linea spettrale (Δλ) è tipicamente di 15.0 nm per entrambi i colori.

3. Spiegazione del Sistema di Classificazione in Bin

Il prodotto è classificato secondo bin di prestazione per garantire coerenza nell'applicazione. Vengono utilizzati due parametri di binning primari: Intensità Luminosa (Iv) e Lunghezza d'Onda Dominante (Tonalità).

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

Il LED verde è disponibile nei bin di intensità M (18.0-28.0 mcd), N (28.0-45.0 mcd) e P (45.0-71.0 mcd). Il LED giallo offre i bin N (28.0-45.0 mcd), P (45.0-71.0 mcd), Q (71.0-112.0 mcd) e R (112.0-180.0 mcd). Una tolleranza di +/-15% è applicata all'interno di ciascun bin.

3.2 Binning della Tonalità (Lunghezza d'Onda)

Per il LED verde, la lunghezza d'onda dominante è classificata come C (567.5-570.5 nm), D (570.5-573.5 nm) ed E (573.5-576.5 nm), con una tolleranza di +/-1 nm per bin. Questo controllo preciso garantisce la coerenza del colore tra i lotti di produzione, fondamentale per applicazioni che richiedono un aspetto uniforme.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene dati grafici specifici siano referenziati nel documento sorgente (es. Figura 1 per l'emissione spettrale, Figura 5 per l'angolo di visione), le curve tipiche per tali dispositivi illustrano importanti relazioni. La curva Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (I-V) mostra la relazione esponenziale caratteristica dei diodi. La curva Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta mostra tipicamente un aumento quasi lineare della luce emessa con la corrente fino a un certo punto, oltre il quale l'efficienza può diminuire. La curva di distribuzione spettrale mostrerebbe un singolo picco per ciascun chip monocromatico, con la semilarghezza che definisce la purezza del colore. Comprendere queste curve è essenziale per il design del circuito, in particolare per pilotare il LED alla massima efficienza e prevedere l'emissione luminosa in diverse condizioni operative.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package e Assegnazione dei Pin

Il dispositivo presenta un footprint SMD standard. Le dimensioni critiche includono una dimensione del corpo di circa 3.2 mm in lunghezza e 2.8 mm in larghezza, con un'altezza tipica di 1.9 mm. Le tolleranze sono tipicamente ±0.1 mm. Il package utilizza una lente trasparente. L'assegnazione dei pin è la seguente: i pin 1 e 3 sono assegnati al chip verde AlInGaP, mentre i pin 2 e 4 sono assegnati al chip giallo AlInGaP. Questa configurazione consente il controllo indipendente di ciascun colore.

5.2 Layout Consigliato dei Pad di Attacco sul PCB

Viene fornito un land pattern (footprint) consigliato per garantire una saldatura affidabile e un corretto allineamento meccanico. Questo pattern include tipicamente pad leggermente più grandi dei terminali del dispositivo per facilitare la formazione di un buon filetto di saldatura, fondamentale per la resistenza del giunto e la dissipazione termica.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Parametri di Saldatura a Rifusione IR

Per processi di assemblaggio senza piombo (Pb-free), è consigliato un profilo di rifusione specifico. La temperatura massima del corpo non deve superare i 260°C, e il tempo sopra i 260°C deve essere limitato a un massimo di 10 secondi. È consigliata una fase di pre-riscaldamento fino a 200°C. Il profilo deve essere caratterizzato per il design specifico del PCB, la pasta saldante e il forno utilizzati. Il dispositivo è qualificato per un massimo di due cicli di rifusione in queste condizioni.

6.2 Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale con saldatore, la temperatura della punta deve essere controllata a un massimo di 300°C, e il tempo di saldatura per piedino non deve superare i 3 secondi. La saldatura manuale deve essere eseguita una sola volta.

6.3 Conservazione e Manipolazione

I LED sono sensibili all'umidità (MSL 3). Quando conservati nella loro originale busta sigillata barriera all'umidità con essiccante, devono essere mantenuti a ≤30°C e ≤90% UR e utilizzati entro un anno. Una volta aperta la busta, i componenti devono essere conservati a ≤30°C e ≤60% UR. Si raccomanda di completare il processo di rifusione IR entro una settimana dall'apertura della busta. Per componenti conservati fuori dalla confezione originale per più di una settimana, è richiesta una procedura di baking (es. 60°C per almeno 20 ore) prima della saldatura per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire danni da "popcorning" durante la rifusione.

6.4 Pulizia

Se è richiesta la pulizia dopo la saldatura, devono essere utilizzati solo solventi specificati. È accettabile immergere il LED in alcol etilico o isopropilico a temperatura ambiente per meno di un minuto. Prodotti chimici non specificati potrebbero danneggiare il materiale del package.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

I componenti sono forniti su nastro portante goffrato da 8 mm di larghezza avvolto su bobine da 7 pollici (178 mm) di diametro, in conformità agli standard EIA-481. Ogni bobina contiene 3000 pezzi. Il nastro utilizza un nastro di copertura per sigillare le tasche dei componenti. Per quantità inferiori a una bobina intera, si applica una quantità minima di imballaggio di 500 pezzi per i lotti rimanenti.

8. Suggerimenti Applicativi

8.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo LED bicolore è ideale per l'indicazione multi-stato. Ad esempio, in un router di rete, il chip verde potrebbe indicare "alimentazione accesa/operazione normale", mentre il chip giallo potrebbe indicare "attività dati" o "allarme sistema". Nell'elettronica di consumo, può fungere da indicatore combinato di carica/stato. Le sue piccole dimensioni lo rendono adatto per la retroilluminazione di tastierini in miniatura o icone su dispositivi portatili.

8.2 Considerazioni di Progettazione

Limitazione di Corrente:Utilizzare sempre una resistenza di limitazione di corrente in serie per ciascun chip LED. Il valore della resistenza può essere calcolato usando la Legge di Ohm: R = (V_alimentazione - Vf_LED) / I_desiderata. Utilizzando la Vf tipica di 2.0V e una corrente desiderata di 20 mA con un'alimentazione di 5V, R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 Ω.

Gestione Termica:Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa, assicurare un'adeguata area di rame sul PCB attorno ai pad termici (se presenti) o ai terminali aiuta a dissipare il calore, specialmente in ambienti ad alta temperatura, mantenendo la longevità del LED e un'emissione luminosa stabile.

Protezione ESD:Il dispositivo è sensibile alle scariche elettrostatiche (ESD). Devono essere impiegati adeguati controlli ESD (braccialetti, postazioni di lavoro messe a terra, schiuma conduttiva) durante la manipolazione e l'assemblaggio.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto ai LED SMD monocromatici, questo dispositivo offre un risparmio di spazio combinando due funzioni in un unico package, riducendo l'area occupata sul PCB e il tempo di assemblaggio. L'uso della tecnologia AlInGaP offre tipicamente un'efficienza luminosa più alta e una migliore stabilità termica rispetto ad alcune altre tecnologie LED per questi specifici colori (verde e giallo), risultando in un'emissione più luminosa e più consistente nell'intervallo di temperatura operativa.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Posso pilotare contemporaneamente sia il LED verde che quello giallo alla loro massima corrente continua (30 mA ciascuno)?

R: Tecnicamente sì, ma devi considerare la dissipazione di potenza totale. Il funzionamento simultaneo a 30mA ciascuno comporterebbe una dissipazione di potenza combinata che potrebbe superare i limiti raccomandati se le tensioni dirette sono al limite superiore del loro intervallo. È più sicuro operare al di sotto dei valori massimi assoluti, magari a 20 mA ciascuno, e assicurare un adeguato design termico.

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

R: La lunghezza d'onda di picco (λp) è la lunghezza d'onda alla quale la distribuzione di potenza spettrale è massima. La lunghezza d'onda dominante (λd) è la singola lunghezza d'onda della luce monocromatica che corrisponde al colore percepito del LED quando confrontata con una luce bianca di riferimento. La λd è più rilevante per la specifica del colore in applicazioni centrate sull'uomo.

D: Perché le condizioni di conservazione dopo l'apertura della busta sono così importanti?

R: I package SMD possono assorbire umidità dall'aria. Durante il processo di saldatura a rifusione ad alta temperatura, questa umidità intrappolata può vaporizzarsi rapidamente, creando una pressione interna che può delaminare il package o crepare il die, un guasto noto come "popcorning". Le condizioni di conservazione specificate e le procedure di baking prevengono ciò.

11. Caso Pratico di Applicazione

Scenario: Progettazione di un Indicatore a Doppio Stato per un Dispositivo Portatile

Un progettista sta creando un lettore multimediale compatto con un singolo LED indicatore. I requisiti sono: verde fisso per "riproduzione", verde lampeggiante per "pausa" e giallo fisso per "carica/standby". L'uso di questo LED bicolore semplifica il design. Un microcontrollore con due pin GPIO può controllare indipendentemente i chip verde e giallo tramite semplici interruttori a transistor o direttamente se il GPIO può assorbire/sorgere corrente sufficiente. L'ampio angolo di visione di 130 gradi garantisce che lo stato sia visibile da varie angolazioni. Il progettista seleziona componenti dallo stesso bin di intensità e tonalità per garantire uniformità di colore e luminosità in tutte le unità prodotte.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

I Diodi Emettitori di Luce (LED) sono dispositivi a semiconduttore che emettono luce quando una corrente elettrica li attraversa. Questo fenomeno è chiamato elettroluminescenza. In un LED AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio), l'energia elettrica causa la ricombinazione di elettroni e lacune all'interno della regione attiva del semiconduttore, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). Il colore specifico della luce è determinato dall'energia del bandgap del materiale semiconduttore, che viene ingegnerizzata regolando le proporzioni degli elementi costitutivi. Un package LED bicolore ospita due di questi chip semiconduttori con bandgap diversi, elettricamente isolati ma che condividono una struttura meccanica comune.

13. Tendenze di Sviluppo

La tendenza generale nella tecnologia LED SMD continua verso una maggiore efficienza (più lumen per watt), consentendo display più luminosi o un consumo energetico inferiore. La miniaturizzazione rimane un driver chiave, permettendo un packaging più denso e nuovi fattori di forma nell'elettronica di consumo. C'è anche un focus sul miglioramento della resa cromatica e della coerenza, nonché sull'affidabilità migliorata in condizioni ambientali severe. L'integrazione, come combinare circuiti integrati di controllo con i LED in un unico package ("LED intelligenti"), è un'altra area in crescita per semplificare il design del sistema.