Specifica LED Rosso Lontano PLCC 2835 - Dimensioni 2.8x3.5x0.65mm - Tensione Diretta 1.8-2.6V - Potenza 468mW - Documento Tecnico Italiano

1. Panoramica del prodotto

Questa specifica riguarda un diodo emettitore di luce (LED) ad alte prestazioni nel rosso lontano, in un contenitore standard PLCC-2 (2.8mm x 3.5mm x 0.65mm). Il dispositivo utilizza strati epitassiali in AlGaAs (Arseniuro di Gallio e Alluminio) su substrato di GaAs per ottenere un'emissione efficiente nella regione del rosso profondo (730-740 nm). Progettato principalmente per l'illuminazione orticola, la coltura di tessuti e l'illuminazione paesaggistica, questo LED combina un ampio angolo di visione (120 gradi) con una robusta affidabilità adatta all'assemblaggio SMT automatico.

Caratteristiche principali:

• Contenitore: PLCC-2, 2.8mm x 3.5mm x 0.65mm
• Lunghezza d'onda di picco: 730-740 nm (Rosso Lontano)
• Flusso radiante totale: 40-140 mW a 150 mA
• Tensione diretta: 1.8-2.6 V a 150 mA
• Angolo di visione: 120 gradi
• Livello di sensibilità all'umidità: MSL 3
• Conforme alla direttiva RoHS

2. Interpretazione approfondita dei parametri tecnici

2.1 Caratteristiche elettriche e ottiche (Ts=25°C)

Tutte le misurazioni vengono eseguite in un ambiente standardizzato con una temperatura del punto di saldatura di 25°C. Il LED viene testato a una corrente diretta di 150 mA salvo diversa indicazione.

• Tensione diretta (VF):Varia da 1.8 V (min) a 2.6 V (max) a 150 mA. Il valore tipico non è esplicitamente indicato ma rientra nell'intervallo di binning. La tolleranza di misura è ±0.1 V.
• Corrente inversa (IR):Inferiore a 10 µA a VR = 5 V, indicando un'ottima qualità della giunzione.
• Flusso radiante totale (Φe):40-140 mW a 150 mA. Questa è la potenza ottica totale misurata con una sfera integratrice. Tolleranza: ±10%.
• Angolo di visione (2θ1/2):120 gradi tipici (larghezza a metà altezza), che fornisce un'ampia distribuzione dell'emissione adatta per un'illuminazione uniforme.
• Lunghezza d'onda di picco (λp):730-740 nm, centrata nella regione del rosso lontano critica per la fotomorfogenesi delle piante (assorbimento del fitocromo Pfr). Tolleranza: ±1 nm.
• Resistenza termica (RTHJ-S):35°C/W tipica dalla giunzione al punto di saldatura, essenziale per i calcoli di gestione termica.

2.2 Valori massimi assoluti

Il superamento di questi limiti può causare danni permanenti. Il dispositivo deve essere utilizzato nell'area operativa sicura specificata.

• Dissipazione di potenza (PD): 468 mW
• Corrente diretta (IF): 180 mA (CC)
• Corrente diretta di picco (IFP): 300 mA (ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1 ms)
• Tensione inversa (VR): 5 V
• Scarica elettrostatica (ESD HBM): 2000 V
• Temperatura operativa (TOPR): da -40 a +85°C
• Temperatura di stoccaggio (TSTG): da -40 a +100°C
• Temperatura di giunzione (TJ): 115°C max

Derating: A temperature ambiente elevate, la corrente diretta deve essere ridotta secondo la curva temperatura di saldatura vs. corrente diretta (Fig. 1-10) per garantire che la temperatura di giunzione rimanga al di sotto di 115°C.

3. Spiegazione del sistema di binning

I LED vengono suddivisi in bin per tensione diretta, lunghezza d'onda di picco e flusso radiante totale a 150 mA. Ciò consente ai clienti di selezionare dispositivi con una dispersione parametrica ridotta per prestazioni di sistema costanti.

3.1 Bin della tensione diretta (VF)

Otto bin da B1 a E2 coprono l'intervallo 1.8-2.6 V con incrementi di 0.1 V:

• B1: 1.8-1.9 V
• B2: 1.9-2.0 V
• C1: 2.0-2.1 V
• C2: 2.1-2.2 V
• D1: 2.2-2.3 V
• D2: 2.3-2.4 V
• E1: 2.4-2.5 V
• E2: 2.5-2.6 V

3.2 Bin della lunghezza d'onda di picco (λp)

Due bin definiti:

• R25: 730-735 nm
• R26: 735-740 nm

3.3 Bin del flusso radiante totale (Φe)

Due bin di flusso luminoso:

• FR: 40-90 mW
• FR2: 90-140 mW

Nota: La combinazione dei bin di VF, lunghezza d'onda e flusso è elencata su ciascuna etichetta della bobina per la tracciabilità.

4. Analisi delle curve di prestazione

4.1 Tensione diretta vs. Corrente diretta (Fig. 1-7)

Il grafico mostra una tipica caratteristica I-V esponenziale. A 150 mA, VF è intorno a 2.0-2.2 V (intervallo medio). La curva è ripida, sottolineando la necessità di un pilotaggio a corrente regolata per evitare la fuga termica.

4.2 Intensità relativa vs. Corrente diretta (Fig. 1-8)

L'emissione luminosa aumenta quasi linearmente con la corrente fino a circa 120 mA, poi si satura leggermente a correnti più elevate a causa del riscaldamento della giunzione. A 150 mA, l'intensità relativa è circa il 90% del valore a 120 mA.

4.3 Dipendenza dalla temperatura (Fig. 1-9, 1-10, 1-11, 1-12)

• Flusso relativo vs. Temperatura di saldatura:All'aumentare della temperatura da 20°C a 100°C, il flusso luminoso relativo diminuisce di circa il 30% (tipico per LED AlGaAs).
• Corrente diretta massima vs. Temperatura:Per mantenere TJ ≤ 115°C, la corrente diretta consentita deve essere ridotta al di sopra di 60°C. Ad esempio, a 85°C, IF non deve superare 120 mA.
• Tensione diretta vs. Temperatura:VF diminuisce linearmente con la temperatura (circa -2 mV/°C), tipico per i LED.
• Lunghezza d'onda vs. Temperatura:La lunghezza d'onda di picco si sposta leggermente verso lunghezze d'onda più lunghe (spostamento verso il rosso) con l'aumento della temperatura, circa +0.03 nm/°C.

4.4 Distribuzione spettrale (Fig. 1-13)

Lo spettro di emissione è stretto (FWHM circa 20-25 nm) centrato a 730-740 nm. Il picco corrisponde al picco di assorbimento del fitocromo Pfr delle piante (730 nm), rendendolo ideale per il controllo del fotoperiodo in orticoltura.

4.5 Diagramma di radiazione (Fig. 1-14)

Il pattern di emissione è di tipo Lambertiano, con intensità relativa che scende al 50% a ±60 gradi dall'asse, confermando l'angolo di visione di 120 gradi.

5. Informazioni meccaniche e sull'imballaggio

5.1 Dimensioni del contenitore

Il contenitore PLCC-2 ha un ingombro in vista dall'alto di 2.80 mm x 3.50 mm, con un'altezza di 0.65 mm. La vista dal basso mostra due pad anodo/catodo (A: Anodo, C: Catodo) con marcatura di polarità sulla parte superiore. Tolleranze ±0.2 mm salvo diversa indicazione.

5.2 Pattern di saldatura

I pad di saldatura consigliati sono forniti in Fig. 1-5. Il pattern include due pad rettangolari con dimensioni 1.90 mm x 2.10 mm (anodo) e 2.10 mm x 1.90 mm (catodo) per abbinarsi ai terminali inferiori.

5.3 Identificazione della polarità

Sulla superficie superiore è presente un chiaro segno di polarità (tacca o punto). Il catodo è tipicamente il pad più grande (vedere Fig. 1-4).

6. Linee guida per saldatura e assemblaggio

6.1 Profilo di saldatura a rifusione

Il profilo di rifusione raccomandato (Fig. 3-1) è conforme agli standard JEDEC. Parametri chiave:

• Velocità di salita: max 3°C/s
• Preriscaldamento: 150-200°C per 60-120 s
• Tempo sopra 217°C (TL): max 60 s
• Temperatura di picco (TP): 260°C per max 10 s
• Velocità di raffreddamento: max 6°C/s
• Tempo totale da 25°C a TP: ≤8 minuti

Sono consentiti solo due cicli di rifusione. Saldatura a mano: temperatura del saldatore<300°C,<3 secondi, una sola volta.

6.2 Gestione dell'umidità

I LED sono sensibili all'umidità (MSL 3). Prima di aprire il sacchetto in alluminio: conservare a<30°C / 75% UR, utilizzare entro 1 anno. Dopo l'apertura:<30°C / 60% UR, utilizzare entro 24 ore. Se superato, essiccare a 60±5°C per ≥24 ore prima dell'uso.

6.3 Precauzioni per pulizia e manipolazione

L'incapsulante in silicone è morbido; evitare pressioni meccaniche sulla lente. Utilizzare solo alcol isopropilico per la pulizia; la pulizia a ultrasuoni non è consigliata. Devono essere evitati adesivi che rilasciano vapori organici. Sono obbligatorie precauzioni antistatiche (sensibilità ESD 2000 V HBM).

7. Informazioni su imballaggio e ordinazione

7.1 Specifiche dell'imballaggio

Ogni bobina contiene 4000 pezzi (max). Le dimensioni del nastro trasportatore sono specificate in Fig. 2-1, con indicatore della direzione di alimentazione e marcatura di polarità. Dimensioni della bobina: diametro 178 mm (con mozzo 13.5 mm), larghezza 10.5 mm. Imballaggio in sacchetto antistatico e scatola di cartone (Fig. 2-2 to 2-5).

7.2 Informazioni sull'etichetta

Ogni bobina è etichettata con Numero Parte, Numero Specifica, Numero Lotto, Codice Bin (inclusi bin VF, bin lunghezza d'onda, bin flusso), Quantità e Codice Data.

Esempio di numero parte:RF-AL-T28352H0FR-00(codifica contenitore, colore e bin flusso/lunghezza d'onda).

8. Suggerimenti applicativi

Questo LED Rosso Lontano è ideale per:

• Fabbriche di piante:Illuminazione supplementare in fattorie verticali per promuovere fioritura e fruttificazione (interazione con il fitocromo).
• Coltura di tessuti:Sorgenti luminose monocromatiche per propagazione in vitro senza danni termici.
• Illuminazione paesaggistica:Illuminazione d'accento con tonalità rosso profondo per giardini o elementi architettonici.
• Illuminazione generale:Utilizzato in combinazione con LED blu/rosso profondo per creare apparecchi orticoli a spettro ampio.

Considerazioni di progettazione:

• Utilizzare sempre un resistore limitatore di corrente o un driver a corrente costante per prevenire sovracorrente.
• Assicurare un'adeguata dissipazione termica sui pad di saldatura per mantenere la temperatura di giunzione al di sotto di 115°C.
• Per array, considerare la caduta di tensione su tracce lunghe e il disallineamento nella condivisione della corrente a causa della dispersione dei bin VF.
• Evitare di esporre la lente in silicone ad alte concentrazioni di zolfo, cloro o bromo (limiti: S<100 ppm, singolo Br/Cl<900 ppm, totale Br+Cl<1500 ppm).

9. Confronto tecnico con tecnologie concorrenti

Rispetto ai LED rossi standard AlGaInP (630-660 nm), il LED AlGaAs Rosso Lontano offre una maggiore efficienza radiante nella banda 730-740 nm. Questa lunghezza d'onda è specificamente richiesta per la risposta del fitocromo Pfr, non ottenibile con LED rossi standard. L'AlGaAs mostra anche una migliore stabilità termica rispetto all'AlGaInP nella regione del rosso lontano, sebbene la gestione termica rimanga critica.

10. Domande frequenti

1. Posso pilotare questo LED a 200 mA?Il massimo assoluto è 180 mA continui. Pilotare a 200 mA potrebbe superare la temperatura di giunzione nominale se non si tiene conto della resistenza termica. Non raccomandato.
2. Qual è l'efficienza tipica (mW/mA)?A 150 mA, il flusso radiante è ~90 mW (tipico bin medio), dando ~0.6 mW/mA. L'efficienza diminuisce con la corrente a causa del droop.
3. Come seleziono il bin corretto per il mio progetto?Per una lunghezza d'onda precisa, scegliere R25 o R26. Per luminosità costante, selezionare FR o FR2. Per abbinamento di tensione in stringhe in serie, scegliere un bin VF stretto.
4. Questo LED è compatibile con le comuni apparecchiature SMT pick-and-place?Sì, il contenitore PLCC-2 è standard e può essere gestito dalla maggior parte delle macchine con l'ugello appropriato (evitando pressione sulla lente in silicone).

11. Caso studio applicativo pratico

Caso: Produzione di lattuga indoor
Una fabbrica di piante che utilizza LED blu (450 nm) al 20% e rosso lontano (730 nm) al 80% con un PPFD totale di 200 µmol/m²/s ha aumentato la resa di lattuga del 15% rispetto a uno spettro 70% rosso (660 nm) + 30% blu. La componente rosso lontano ha favorito l'espansione fogliare e accelerato il ciclo di crescita. I LED erano pilotati a 120 mA (per rimanere entro i limiti termici) e montati su PCB con nucleo in alluminio e vie termiche. Nessun guasto osservato dopo 10.000 ore.

12. Principio di funzionamento

Il LED si basa su una giunzione p-n a doppia eterostruttura (DH) in AlGaAs cresciuta su substrato di GaAs. Quando polarizzato direttamente, elettroni e lacune si ricombinano radiativamente nella regione attiva, emettendo fotoni con energia corrispondente al bandgap dell'AlGaAs (~1.7 eV, che dà ~730 nm). Il contenitore PLCC fornisce una cavità riflettente per estrarre la luce dalla parte superiore, mentre la lente in silicone protegge il chip e migliora l'estrazione della luce. L'ampio bandgap degli strati di rivestimento confina efficientemente i portatori, producendo un'elevata efficienza quantica interna.

13. Tendenze tecnologiche e prospettive

La domanda di LED Rosso Lontano sta crescendo rapidamente con l'espansione dell'agricoltura in ambiente controllato. Le innovazioni si concentrano sul miglioramento dell'efficienza di parete (attualmente ~25-35%) e sulla riduzione della resistenza termica attraverso imballaggi avanzati (ad es. substrati ceramici, flip-chip). Le tendenze future includono l'integrazione con sensori per il controllo dello spettro a circuito chiuso e strutture multi-giunzione che combinano emettitori blu e rosso lontano in un unico contenitore. Il sistema di materiali AlGaAs rimane dominante per i rossi profondi, con ulteriori miglioramenti previsti nel comportamento di droop.