Scheda Tecnica LED Giallo-Verde RF-GSB170TS-BC - 2.0x1.25x0.7mm - 1.8-2.4V - 72mW

1. Panoramica del prodotto

1.1 Descrizione generale

Il presente documento specifica il diodo a emissione luminosa (LED) giallo-verde RF-GSB170TS-BC. Il dispositivo è realizzato utilizzando un chip giallo-verde e confezionato in un compatto formato a montaggio superficiale di dimensioni 2.0 mm x 1.25 mm x 0.7 mm. È progettato per applicazioni generali di indicazione ottica e illuminazione dove sono richiesti un ampio angolo di visione e un basso consumo energetico.

1.2 Caratteristiche

• Angolo di visione estremamente ampio: 140° tipico
• Adatto a tutti i processi di assemblaggio SMT e saldatura a rifusione
• Livello di sensibilità all'umidità: Livello 3 (secondo lo standard JEDEC)
• Conforme RoHS – privo di sostanze pericolose

1.3 Applicazioni

• Indicatori ottici e lampade di stato
• Retroilluminazione di interruttori e illuminazione di simboli
• Retroilluminazione di display
• Apparecchiature elettroniche generiche

2. Parametri tecnici

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

I seguenti parametri sono misurati nelle condizioni di test specificate. La tolleranza per la tensione diretta è ±0.1 V, per la lunghezza d'onda dominante ±2 nm e per l'intensità luminosa ±10%.

• Larghezza di banda spettrale a metà altezza:Tipica 15 nm
• Tensione diretta (VF):Disponibile nei bin B0, C0, D0. Valori a 20 mA: B0 min/tip/max = 1.8/2.0/2.0 V; C0 = 2.0/2.2/2.4 V; D0 = 2.2/2.2/2.4 V
• Lunghezza d'onda dominante (λD):Disponibile nei bin A10 (560.0–562.5 nm), A20 (562.5–565.0 nm), B10 (565.0–567.5 nm), B20 (567.5–570.0 nm), C10 (570.0–572.5 nm), C20 (572.5–575.0 nm)
• Intensità luminosa (IV):Disponibile nei bin C00 (18–28 mcd), D00 (28–43 mcd), E00 (43–65 mcd), F00 (65–100 mcd)
• Angolo di visione (2θ1/2):140° tipico
• Corrente inversa (IR) a VR=5V:Massimo 10 μA
• Resistenza termica (RTHJ-S):Massimo 450 °C/W

2.2 Valori massimi assoluti (Ts=25°C)

• Dissipazione di potenza (Pd): 72 mW
• Corrente diretta (IF): 30 mA
• Corrente diretta di picco (IFP, duty 1/10, impulso 0.1ms): 60 mA
• Scarica elettrostatica (HBM): 2000 V
• Temperatura di funzionamento (Topr): -40 ~ +85°C
• Temperatura di stoccaggio (Tstg): -40 ~ +85°C
• Temperatura di giunzione (Tj): 95°C

La progettazione deve garantire che la temperatura di giunzione non superi mai 95°C. Una corretta gestione termica e resistori limitatori di corrente sono essenziali per un funzionamento affidabile.

3. Sistema di binning

3.1 Bin di lunghezza d'onda

La lunghezza d'onda dominante è suddivisa in sei bin che coprono l'intervallo da 560 nm a 575 nm. Ogni bin ha un'ampiezza di 2.5 nm per garantire la consistenza del colore. I bin sono denominati A10, A20, B10, B20, C10 e C20.

3.2 Bin di intensità luminosa

L'intensità luminosa è suddivisa in quattro bin: C00 (18–28 mcd), D00 (28–43 mcd), E00 (43–65 mcd) e F00 (65–100 mcd). Ciò consente ai clienti di selezionare il livello di luminosità appropriato per la loro applicazione.

3.3 Bin di tensione diretta

La tensione diretta a 20 mA è raggruppata in tre bin: B0 (1.8–2.0 V), C0 (2.0–2.4 V) e D0 (2.2–2.4 V). Si noti che il valore tipico per C0 e D0 è 2.2 V, mentre per B0 è 2.0 V.

4. Curve di prestazione

4.1 Tensione diretta vs. corrente diretta

Come mostrato in Fig. 1-6, la tensione diretta aumenta con la corrente diretta in modo non lineare. A 20 mA la tensione diretta tipica è di circa 2.2 V (per i bin C0/D0) o 2.0 V (per il bin B0). A correnti inferiori la tensione diretta diminuisce di conseguenza.

4.2 Intensità relativa vs. corrente diretta

La Fig. 1-7 illustra che l'intensità relativa aumenta quasi linearmente con la corrente diretta fino a circa 15 mA, poi inizia a saturarsi. L'utilizzo del LED oltre i 20 mA produce rendimenti decrescenti nell'emissione luminosa e aumenta la temperatura di giunzione.

4.3 Dipendenza dalla temperatura

La Fig. 1-8 mostra che l'intensità relativa diminuisce all'aumentare della temperatura ambiente. A 85°C l'intensità è circa il 20% inferiore rispetto a 25°C. La Fig. 1-9 indica che la corrente diretta massima consentita deve essere ridotta (derating) a temperature elevate dei terminali per mantenere la giunzione al di sotto di 95°C. Per temperature dei terminali superiori a 60°C, la corrente deve essere ridotta linearmente.

4.4 Distribuzione spettrale

La Fig. 1-11 presenta l'intensità relativa in funzione della lunghezza d'onda. Lo spettro di emissione ha un picco vicino a 570 nm con una larghezza di banda a metà altezza di circa 15 nm. Il colore è percepito come giallo-verde.

4.5 Diagramma di radiazione

La Fig. 1-12 mostra le caratteristiche di radiazione. L'angolo di visione (2θ1/2) è di 140°, indicando un fascio molto ampio adatto per applicazioni di indicazione che richiedono visibilità da una vasta gamma di angoli.

5. Dimensioni meccaniche e imballaggio

5.1 Dimensioni del package

Il package del LED misura 2.0 mm x 1.25 mm x 0.7 mm. La vista dall'alto mostra un corpo rettangolare con una lente circolare. La vista dal basso indica due pad di saldatura con marcatura di polarità. Disegni meccanici dettagliati sono forniti nel datasheet (Fig. 1-1 a 1-4). Tutte le dimensioni sono in millimetri con tolleranze di ±0.2 mm salvo diversa indicazione.

5.2 Pattern di saldatura

I pad di saldatura raccomandati sono mostrati in Fig. 1-5. Le dimensioni dei pad sono 3.20 mm x 1.20 mm con una spaziatura di 0.80 mm. Una corretta geometria dei pad garantisce una formazione affidabile del giunto di saldatura e una buona conduzione termica.

5.3 Marcatura di polarità

Il catodo è identificato da una tacca o marcatura sul package (Fig. 1-4). L'orientamento corretto deve essere rispettato durante l'assemblaggio per evitare danni da tensione inversa.

6. Linee guida per la saldatura e l'assemblaggio

6.1 Profilo di saldatura a rifusione

Il profilo di saldatura a rifusione raccomandato è mostrato in Fig. 3-1. Parametri chiave:

• Velocità media di salita (Tsmax a TP): max 3°C/s
• Preriscaldamento: da 150°C a 200°C, 60–120 s
• Tempo sopra 217°C (TL): 60–150 s
• Temperatura di picco (TP): 260°C
• Tempo entro 5°C dal picco (tp): max 10 s
• Velocità di raffreddamento: max 6°C/s
• Tempo totale da 25°C al picco: max 8 minuti

Non eseguire la saldatura a rifusione più di due volte. Se trascorrono più di 24 ore tra due cicli di saldatura, i LED potrebbero assorbire umidità e richiedere un'essiccazione prima della seconda rifusione.

6.2 Saldatura a mano

Se è necessaria la saldatura manuale, utilizzare un saldatore con temperatura della punta inferiore a 300°C e un tempo di contatto non superiore a 3 secondi. Si deve effettuare un solo tentativo di saldatura per LED.

6.3 Stoccaggio e essiccazione

I LED vengono spediti in sacchetti barriera all'umidità. Stoccaggio prima dell'apertura: ≤30°C, ≤75% UR, durata 1 anno. Dopo l'apertura: ≤30°C, ≤60% UR, utilizzabili entro 168 ore. Se il dessiccante è scaduto o l'indicatore di umidità mostra un cambiamento, essiccare i LED a 60±5°C per più di 24 ore prima dell'uso.

7. Informazioni sull'imballaggio

7.1 Nastro trasportatore e bobina

I LED sono confezionati in nastro trasportatore con passo di 4.0 mm, larghezza 8.0 mm. Una bobina contiene 4000 pezzi. Le dimensioni della bobina sono diametro esterno 178 mm, diametro interno 60 mm e foro centrale 13.0 mm.

7.2 Etichettatura

Ogni bobina è etichettata con numero di parte, numero di specifica, numero di lotto, codici bin per flusso, cromaticità, tensione diretta, lunghezza d'onda, quantità e data. Un esempio di etichetta è mostrato in Fig. 2-3.

7.3 Sacchetto barriera all'umidità

La bobina è posta all'interno di un sacchetto barriera all'umidità con un dessiccante e una scheda indicatrice di umidità. Il sacchetto viene quindi sigillato per mantenere bassa l'umidità durante lo stoccaggio e il trasporto.

8. Test di affidabilità

Il LED è stato qualificato secondo i seguenti test (secondo gli standard JEDEC dove applicabili):

• Saldatura a rifusione (260°C max, 10 s, 2 volte): 0 guasti su 22 campioni
• Ciclo termico (da -40°C a 100°C, transizione 5 min, sosta 30 min, 100 cicli): 0 guasti
• Shock termico (da -40°C a 100°C, sosta 15 min, 300 cicli): 0 guasti
• Stoccaggio ad alta temperatura (100°C, 1000 ore): 0 guasti
• Stoccaggio a bassa temperatura (-40°C, 1000 ore): 0 guasti
• Test di vita (Ta=25°C, IF=20 mA, 1000 ore): 0 guasti

Criteri di accettazione: variazione della tensione diretta ≤ 1.1x limite superiore specifica, corrente inversa ≤ 2.0x limite superiore specifica, flusso luminoso ≥ 0.7x limite inferiore specifica.

9. Precauzioni di manipolazione

9.1 Compatibilità chimica

Il LED non deve essere esposto ad ambienti contenenti composti di zolfo superiori a 100 ppm. Il contenuto di alogeni (bromo e cloro) nei materiali circostanti deve essere individualmente inferiore a 900 ppm e combinato inferiore a 1500 ppm. I composti organici volatili (COV) possono penetrare nell'incapsulante siliconico e causare scolorimento. Evitare adesivi che emettono vapori organici.

9.2 Manipolazione meccanica

Utilizzare pinzette o strumenti appropriati per prelevare il LED dal lato. Non toccare o premere direttamente la superficie della lente in silicone in quanto potrebbe danneggiare i circuiti interni. Dopo la saldatura, evitare di piegare il PCB o applicare stress meccanico durante il raffreddamento.

9.3 Sovraccarico elettrico e ESD

I LED sono sensibili alle scariche elettrostatiche (ESD) e al sovraccarico elettrico (EOS). Utilizzare adeguate misure di protezione ESD (postazioni di lavoro con messa a terra, bracciali, imballaggio conduttivo). Il dispositivo può sopportare 2000 V HBM, ma è comunque necessario prestare attenzione.

9.4 Gestione termica

Per mantenere la temperatura di giunzione al di sotto di 95°C, progettare un'adeguata dissipazione termica nel layout del PCB. La corrente deve essere ridotta (derating) a temperature ambiente elevate. La resistenza termica di 450°C/W significa che 30 mA causeranno un aumento di temperatura di 13.5°C sopra il punto di saldatura, in condizioni ideali.

10. Note applicative

10.1 Applicazioni tipiche

L'ampio angolo di visione e il colore giallo-verde rendono questo LED ideale per indicatori di stato su elettronica di consumo, cruscotti automobilistici, pannelli di controllo industriali e dispositivi medici. Le sue dimensioni compatte si adattano a progetti con vincoli di spazio.

10.2 Considerazioni sul progetto del circuito

Utilizzare sempre un resistore limitatore di corrente in serie con il LED. Il valore del resistore può essere calcolato come R = (Vcc - VF) / IF, dove Vcc è la tensione di alimentazione. La tensione diretta varia con il bin; utilizzare il valore appropriato del bin o includere un margine. Per gli array in parallelo, assicurarsi che ogni LED abbia il proprio resistore per bilanciare la corrente. Si consiglia la protezione contro la tensione inversa (ad esempio, un diodo di blocco) se il circuito potrebbe subire polarizzazione inversa.

11. Principi di funzionamento

Un LED è una giunzione p-n a semiconduttore che emette luce quando gli elettroni si ricombinano con le lacune. L'energia rilasciata durante la ricombinazione determina la lunghezza d'onda della luce emessa. In questo dispositivo, il chip giallo-verde utilizza un materiale con un'energia di bandgap corrispondente a circa 560–575 nm. La luce viene estratta attraverso una lente trasparente in silicone che modella anche il diagramma di radiazione. L'ampio angolo di visione (140°) è ottenuto tramite una specifica geometria della lente e il posizionamento del chip.

12. Tendenze di sviluppo

Il mercato dei LED visibili continua ad evolversi verso una maggiore efficacia, pacchetti più piccoli e una migliore uniformità del colore. Le future generazioni di LED giallo-verde potrebbero raggiungere una maggiore efficacia luminosa (lm/W) attraverso strutture epitassiali migliorate e conversione di fosfori. La tendenza alla miniaturizzazione nei dispositivi portatili favorisce pacchetti ultra-compatti come questa dimensione 2.0×1.25 mm. Inoltre, una maggiore robustezza in ambienti ostili (alta temperatura, umidità) è un focus continuo.