LED Verde 3,2x1,25x1,1mm 3,0V 105mW Specifiche - Scheda Tecnica e Guida Progettuale

1. Panoramica del prodotto

Questo LED verde SMD è progettato per applicazioni generali di indicazione ottica e display. Ha un package compatto da 3,2mm x 1,25mm x 1,1mm (footprint standard PLCC-2) e utilizza un chip verde ad alta efficienza. Il LED offre un ampio angolo di visione di 140 gradi, rendendolo adatto per retroilluminazione e indicatori. Con una dissipazione massima di 105mW e una corrente diretta nominale di 30mA, offre prestazioni affidabili in un intervallo di temperatura operativa da -40°C a +85°C. Il dispositivo è conforme RoHS e ha un livello di sensibilità all'umidità di 3 (MSL-3).

2. Parametri tecnici - Analisi approfondita

2.1 Caratteristiche elettriche e ottiche (a Ts=25°C, IF=20mA)

Il LED è caratterizzato con una corrente diretta di 20mA. I parametri principali includono:

• Tensione diretta (VF):Il dispositivo è disponibile in più bin di tensione: G1 (2,8-2,9V), G2 (2,9-3,0V), H1 (3,0-3,1V), H2 (3,1-3,2V), I1 (3,2-3,3V), I2 (3,3-3,4V), J1 (3,4-3,5V). La VF tipica per il bin centrale (H1) è 3,0V. Questa suddivisione consente ai progettisti di selezionare la tensione esatta per ottimizzare il resistore di serie o l'equalizzazione della corrente.
• Lunghezza d'onda dominante (λD):L'emissione verde è centrata intorno a 520nm, con bin D20 (517,5-520nm), E10 (520-522,5nm), E20 (522,5-525nm), F10 (525-527,5nm), F20 (527,5-530nm). Questo controllo stretto della lunghezza d'onda garantisce un colore coerente tra i lotti di produzione.
• Intensità luminosa (IV):Sono specificati più bin di luminosità: 1AU (260-330mcd), 1AV (330-430mcd), 1CG (430-560mcd), 1CL (560-700mcd), 1CM (700-900mcd). Il bin più alto (1CM) fornisce un'ottima emissione luminosa per applicazioni ad alta visibilità.
• Larghezza di banda spettrale a metà altezza:30nm (tipica), che indica un colore verde relativamente puro.
• Angolo di visione (2θ1/2):140 gradi, che consente un'ampia copertura dell'illuminazione.
• Corrente inversa (IR):Massimo 10μA a VR=5V, garantendo bassa dispersione in polarizzazione inversa.
• Resistenza termica (RTHJ-S):450°C/W (tipica), importante per la gestione termica in progetti ad alta potenza.

2.2 Valori massimi assoluti

Il LED non deve essere utilizzato oltre questi limiti per evitare danni:

• Dissipazione di potenza (Pd): 105mW
• Corrente diretta (IF): 30mA (continua)
• Corrente diretta di picco (IFP): 60mA (impulso, duty 1/10, larghezza impulso 0,1ms)
• ESD (HBM): 1000V
• Temperatura operativa (Topr): -40°C ~ +85°C
• Temperatura di stoccaggio (Tstg): -40°C ~ +85°C
• Temperatura di giunzione (Tj): 95°C

È necessario prestare attenzione affinché la dissipazione di potenza non superi il valore massimo. La corrente diretta deve essere ridotta in base alla temperatura effettiva di giunzione, che deve rimanere al di sotto di 95°C.

3. Spiegazione del sistema di binning

Il LED è suddiviso in base a tre parametri: tensione diretta (VF), lunghezza d'onda dominante (λD) e intensità luminosa (IV). Ciò consente ai clienti di ordinare componenti con specifiche strette per prestazioni costanti in array o unità di retroilluminazione.

Bin di tensione:G1, G2, H1, H2, I1, I2, J1. Ogni bin copre un intervallo di 0,1V, consentendo una regolazione precisa della corrente.

Bin di lunghezza d'onda:D20, E10, E20, F10, F20. Ogni bin copre 2,5nm, garantendo coerenza del colore all'interno di un lotto di produzione.

Bin di intensità:1AU, 1AV, 1CG, 1CL, 1CM. Questi bin vanno da 260mcd a 900mcd, coprendo un'ampia gamma di requisiti di luminosità.

4. Analisi delle curve di prestazione

4.1 Tensione diretta vs. Corrente diretta

La curva I-V tipica mostra che a IF=20mA, la VF è circa 3,0V. All'aumentare della corrente, la tensione aumenta in modo non lineare. A correnti elevate, è necessaria un'attenta gestione termica a causa dell'autoriscaldamento.

4.2 Corrente diretta vs. Intensità relativa

L'intensità luminosa relativa aumenta con la corrente diretta, ma non linearmente a causa del riscaldamento della giunzione. A IF=30mA, l'intensità è circa 1,5 volte quella a IF=20mA (basata sulla curva tipica).

4.3 Temperatura del pin vs. Intensità relativa e corrente diretta

Con l'aumento della temperatura del LED, l'intensità relativa diminuisce. La resistenza termica di 450°C/W significa che a 20mA l'aumento della temperatura di giunzione rispetto all'ambiente è modesto. Tuttavia, alla corrente massima e alla temperatura ambiente, la giunzione può avvicinarsi al limite di 95°C, richiedendo dissipazione o riduzione della corrente.

4.4 Corrente diretta vs. Lunghezza d'onda dominante

La lunghezza d'onda dominante si sposta leggermente con la corrente. Tipicamente, i LED verdi mostrano un piccolo spostamento verso il blu a correnti più elevate. La deriva è entro pochi nanometri, accettabile per la maggior parte delle applicazioni di indicatori.

4.5 Intensità relativa vs. Lunghezza d'onda

La distribuzione spettrale mostra un singolo picco intorno a 520nm con una larghezza a metà altezza di 30nm, confermando un'emissione verde pura. Non sono presenti picchi secondari.

4.6 Diagramma di radiazione

Il LED emette con una distribuzione di tipo lambertiano, con intensità che si riduce a metà a 70° dall'asse ottico. Questo ampio fascio lo rende ideale per retroilluminazione o insegne.

5. Informazioni meccaniche e di imballaggio

5.1 Dimensioni del package

Il LED è alloggiato in un package da 3,20mm x 1,25mm x 1,10mm. La vista dall'alto mostra una forma rettangolare con due terminali (anodo e catodo) come indicato. La vista dal basso mostra la disposizione dei pad: un pad da 1,20mm x 0,60mm per il terminale 1 (catodo) e un pad da 1,20mm x 0,45mm per il terminale 2 (anodo). Il pattern di saldatura consigliato è 5,00mm x 2,00mm per una corretta dissipazione del calore e stabilità meccanica. La polarità è indicata da un segno sul package.

5.2 Polarità e pattern di saldatura

La marcatura di polarità è mostrata in Fig.1-4. Il catodo è solitamente indicato da una tacca o un punto. Il pattern di saldatura consigliato (Fig.1-5) garantisce un buon collegamento termico ed elettrico. Tutte le dimensioni hanno una tolleranza di ±0,2mm se non diversamente specificato.

6. Linee guida per saldatura e assemblaggio

6.1 Profilo di saldatura a rifusione SMT

Il profilo di rifusione standard (basato su JEDEC J-STD-020) include:

• Preriscaldo: da 150°C a 200°C per 60-120 secondi
• Tempo sopra 217°C (TL): 60-150 secondi
• Temperatura di picco (TP): 260°C, con massimo 10 secondi sopra 255°C
• Raffreddamento: massimo 6°C/s
• Tempo totale da 25°C al picco: massimo 8 minuti

La saldatura a rifusione non deve superare due passaggi. Se tra un passaggio e l'altro trascorrono più di 24 ore, il LED può assorbire umidità e danneggiarsi. Si consiglia l'essiccazione a 60±5°C per 24 ore se le condizioni di stoccaggio vengono superate.

6.2 Saldatura manuale e rilavorazione

La saldatura manuale con saldatore deve essere limitata a 300°C per meno di 3 secondi. È consentita una sola rilavorazione. Per la rilavorazione, si consiglia un saldatore a doppia punta per evitare stress termici.

6.3 Precauzioni per la manipolazione

Evitare il montaggio su PCB deformati. Non applicare forza meccanica durante o dopo la saldatura. Non è consentito un raffreddamento rapido dopo la saldatura. Il LED è sensibile alle scariche elettrostatiche (Classe 1, 1000V HBM), pertanto è necessario utilizzare una protezione ESD adeguata durante la manipolazione e l'assemblaggio.

7. Informazioni sull'imballaggio e l'ordinazione

7.1 Imballaggio in nastro e bobina

I LED sono forniti in nastro trasportatore con 3000 pezzi per bobina (diametro 7 pollici). Dimensioni del nastro: larghezza 8,00mm, passo 4,00mm. La bobina ha un diametro di 178mm, diametro del mozzo 60mm e foro del fuso 13,0mm. Un'etichetta include numero parte, numero specifica, numero lotto, codice bin (per flusso, cromaticità, tensione, lunghezza d'onda), quantità e codice data.

7.2 Sacco barriera all'umidità e scatola

Ogni bobina è sigillata in un sacco barriera all'umidità con un essiccante e una cartolina indicatrice di umidità. Il sacco viene poi imballato in una scatola di cartone per la spedizione. Condizioni di stoccaggio: prima di aprire il sacco, conservare a ≤30°C e ≤75% UR per un massimo di 1 anno. Dopo l'apertura, utilizzare entro 168 ore a ≤30°C e ≤60% UR. L'essiccazione a 60±5°C per ≥24 ore è necessaria se l'indicatore di umidità mostra esposizione o se il tempo di stoccaggio viene superato.

8. Raccomandazioni applicative

8.1 Applicazioni tipiche

• Indicatori ottici su dispositivi elettronici (es. LED di stato, retroilluminazione pulsanti)
• Retroilluminazione di interruttori e simboli in prodotti automobilistici o consumer
• Insegne generali e retroilluminazione display
• Illuminazione decorativa dove sono richieste dimensioni compatte e ampio angolo

8.2 Considerazioni di progettazione

• Limitazione della corrente:Utilizzare sempre un resistore in serie per limitare la corrente a ≤30mA. Senza resistore, piccole variazioni di tensione possono causare grandi variazioni di corrente e danni.
• Gestione termica:Per corrente massima o temperatura ambiente elevata, considerare l'area di rame del PCB per la dissipazione del calore. La resistenza termica di 450°C/W richiede un layout attento per mantenere la temperatura di giunzione sotto 95°C.
• Protezione ambientale:Evitare l'esposizione a composti di zolfo (>100PPM), bromo (>900PPM), cloro (>900PPM) e COV che potrebbero fuoriuscire da adesivi o materiali di riempimento. Questi possono causare scolorimento e degradazione dell'emissione luminosa.
• Funzionamento in parallelo:Se più LED vengono utilizzati in parallelo, ciascuno deve avere il proprio resistore in serie per bilanciare la corrente.

9. Confronto tecnico

Rispetto ai LED verdi standard in package PLCC-2 simili, questo dispositivo offre un ampio angolo di visione (140°) e multipli bin di luminosità fino a 900mcd. La suddivisione stretta della lunghezza d'onda (±2,5nm per bin) garantisce una coerenza del colore superiore, fondamentale per assemblaggi multi-LED. La bassa resistenza termica di 450°C/W (tipica) è competitiva per un package da 3,2x1,25mm, consentendo correnti di pilotaggio più elevate quando adeguatamente dissipato. Inoltre, la classificazione MSL-3 e la conformità RoHS lo rendono adatto per assemblaggio SMT automatizzato.

10. Domande frequenti

D1: Qual è la corrente operativa consigliata per questo LED?
R: La corrente di test tipica è 20mA, offrendo un buon equilibrio tra luminosità e margine termico. La corrente continua massima assoluta è 30mA, ma la temperatura di giunzione deve essere mantenuta sotto 95°C.

D2: Posso utilizzare questo LED in applicazioni PWM (modulazione di larghezza di impulso)?
R: Sì, la corrente di picco può arrivare fino a 60mA con un duty cycle di 1/10 e larghezza di impulso di 0,1ms. Per PWM con duty cycle più alto, assicurare che la corrente media sia ≤30mA.

D3: Come scegliere il bin di tensione corretto per il mio progetto?
R: Se è necessario un intervallo di tensione stretto per mirror di corrente o connessione in serie, scegliere un bin specifico (es. H1 per 3,0-3,1V). Per uso generale, si consiglia il tipico 3,0V (H1).

D4: Qual è la durata di conservazione dopo l'apertura del sacco barriera all'umidità?
R: 168 ore a ≤30°C e ≤60% UR. Se non utilizzato entro questo tempo, essiccare a 60±5°C per almeno 24 ore prima della rifusione.

D5: Posso utilizzare questo LED all'aperto?
R: L'intervallo di temperatura operativa è da -40°C a +85°C, adatto per molte applicazioni esterne. Tuttavia, il dispositivo non è classificato per esposizione diretta all'acqua; potrebbe essere necessario un rivestimento protettivo aggiuntivo.

11. Esempio di progettazione pratica

Esempio: Retroilluminazione di un pulsante con due LED in parallelo.

• Luminosità desiderata: circa 500mcd per LED (utilizzando bin 1CG o 1CL).
• Tensione di alimentazione: 5V CC.
• Tensione diretta del LED (tipica): 3,0V a 20mA.
• Resistore in serie: R = (5V - 3,0V) / 0,04A (due LED in parallelo, ciascuno 20mA) = 50Ω. Scegliere un resistore da 51Ω, 1/4W.
• Verifica termica: A temperatura ambiente di 25°C, aumento della temperatura di giunzione = 20mA * 3,0V * 450°C/W = 0,027W * 450 = 12,15°C. Temperatura di giunzione = 37,15°C, ben al di sotto di 95°C. Anche a 85°C ambiente, giunzione = 97,15°C, leggermente superiore; considerare l'uso di un'area di pad più grande per ridurre la resistenza termica o ridurre la corrente a 18mA.

12. Principi di funzionamento

Il LED è un diodo a giunzione p-n realizzato in nitruro di gallio (GaN) o materiali semiconduttori composti III-V correlati che emettono luce verde quando polarizzati direttamente. La banda proibita determina la lunghezza d'onda. In questo caso, la lunghezza d'onda dominante intorno a 520nm corrisponde a una banda proibita di circa 2,38eV. Il dispositivo è incapsulato in silicone trasparente o resina epossidica che fornisce estrazione ottica e protezione meccanica. L'ampio angolo di visione è ottenuto mediante un incapsulante diffusivo o un design del package che diffonde la luce emessa.

13. Tendenze di sviluppo

I LED verdi continuano a migliorare in efficienza (lm/W) grazie a migliori tecniche di crescita epitassiale e design dei chip. Le tendenze future per i LED SMD in questo footprint includono maggiore efficacia luminosa, resistenza termica ridotta e bin di lunghezza d'onda più stretti per una migliore miscelazione dei colori in applicazioni RGB. Inoltre, l'integrazione di chip di protezione ESD all'interno del package sta diventando più comune per migliorare la robustezza. La domanda di LED miniaturizzati ad alta luminosità per dispositivi indossabili e IoT sta guidando ulteriori innovazioni nell'imballaggio e nella gestione termica.