Scheda Tecnica del Componente LED - Fase del Ciclo di Vita: Revisione 1 - Data di Rilascio: 2014-12-16 - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento tecnico si riferisce a una specifica revisione di un componente LED. Le informazioni principali indicano che il componente si trova nella fase "Revisione" del suo ciclo di vita, con numero di revisione 1. La data di rilascio per questa revisione è documentata come 16 dicembre 2014, alle ore 12:06:03. La scheda tecnica stabilisce che questa revisione ha un "Periodo di Scadenza" designato come "Per Sempre", suggerendo che questa versione dei dati del componente è intesa come riferimento definitivo e permanente per questo particolare ciclo di revisione. Il documento funge da riferimento tecnico ufficiale per ingegneri, specialisti degli acquisti e personale di controllo qualità coinvolti nella progettazione, approvvigionamento e produzione di prodotti che utilizzano questo componente.

2. Parametri e Specifiche Tecniche

Sebbene l'estratto fornito si concentri sui metadati amministrativi, una scheda tecnica completa per un componente LED includerebbe tipicamente i seguenti parametri tecnici dettagliati. Queste sezioni sono fondamentali per una corretta progettazione del circuito e della gestione termica.

2.1 Caratteristiche Fotometriche e di Colore

Questa sezione definisce l'emissione luminosa e le proprietà cromatiche del LED. I parametri chiave includono la lunghezza d'onda dominante o la temperatura di colore correlata (CCT), che determina il colore della luce emessa (es. bianco freddo, bianco caldo o colori specifici come rosso o blu). Il flusso luminoso, misurato in lumen (lm), indica la potenza luminosa totale percepita emessa. Altre metriche importanti sono le coordinate di cromaticità (es. sul diagramma CIE 1931), che definiscono precisamente il punto colore, e l'indice di resa cromatica (CRI), che misura la capacità della sorgente luminosa di rivelare fedelmente i colori degli oggetti rispetto a una sorgente di luce naturale. L'angolo di visione, specificato in gradi, descrive la distribuzione angolare dell'intensità luminosa.

2.2 Parametri Elettrici

Le specifiche elettriche sono fondamentali per pilotare correttamente il LED e garantirne la longevità. La tensione diretta (Vf) è la caduta di tensione ai capi del LED quando emette luce a una corrente di prova specificata. È cruciale per progettare l'alimentazione e il circuito di limitazione della corrente. La corrente diretta (If) è la corrente operativa raccomandata, tipicamente fornita come valore nominale e un massimo assoluto. Superare la corrente massima può causare danni permanenti. La tensione inversa (Vr) specifica la massima tensione che il LED può sopportare quando polarizzato nella direzione non conduttrice. Può essere fornita anche la resistenza dinamica per una modellazione più avanzata in applicazioni di dimmerazione pulsata o analogica.

2.3 Caratteristiche Termiche

Le prestazioni e la durata del LED sono fortemente influenzate dalla temperatura. La temperatura di giunzione (Tj) è la temperatura del chip semiconduttore stesso e deve essere mantenuta al di sotto di un valore massimo specificato, spesso 125°C o 150°C. La resistenza termica, da giunzione ad ambiente (RθJA) o da giunzione a case (RθJC), quantifica quanto facilmente il calore può allontanarsi dal chip LED. Un valore di resistenza termica più basso indica una migliore dissipazione del calore. Un adeguato dissipatore è essenziale per mantenere una bassa temperatura di giunzione, il che preserva l'emissione luminosa, rallenta lo spostamento del colore e prolunga notevolmente la vita operativa.

3. Sistema di Binning e Classificazione

A causa delle variazioni di produzione, i LED vengono suddivisi in bin di prestazione. Questo sistema garantisce coerenza per l'utente finale.

3.1 Binning della Lunghezza d'Onda e della Temperatura di Colore

I LED vengono classificati in base alla loro lunghezza d'onda dominante (per LED monocromatici) o alla temperatura di colore correlata (per LED bianchi). I bin sono definiti da piccoli intervalli sul diagramma di cromaticità (es. ellissi di MacAdam). Un binning più stretto si traduce in un aspetto del colore più uniforme tra più LED in un assemblaggio, ma può comportare un costo più elevato.

3.2 Binning del Flusso Luminoso

Anche l'emissione del flusso luminoso viene classificata. Uno schema di binning tipico potrebbe categorizzare i LED in base al loro flusso luminoso minimo a una corrente di prova standard. Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfino specifici requisiti di luminosità per la loro applicazione.

3.3 Binning della Tensione Diretta

La tensione diretta è un altro parametro soggetto a binning. Raggruppare i LED con Vf simile può semplificare la progettazione del driver, specialmente in stringhe collegate in serie, garantendo una distribuzione di corrente e una dissipazione di potenza più uniformi.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

I dati grafici forniscono una comprensione più approfondita del comportamento del LED in varie condizioni.

4.1 Curva Caratteristica Corrente-Tensione (I-V)

La curva I-V mostra la relazione tra la tensione diretta e la corrente che attraversa il LED. È non lineare, mostrando una tensione di soglia al di sotto della quale scorre pochissima corrente. La pendenza della curva nella regione operativa è correlata alla resistenza dinamica. Questo grafico è essenziale per selezionare la topologia del driver appropriata (corrente costante vs. tensione costante).

4.2 Curve di Dipendenza dalla Temperatura

Queste curve illustrano come i parametri chiave cambiano con la temperatura di giunzione. Tipicamente, mostrano il flusso luminoso relativo che diminuisce all'aumentare della temperatura. Anche la tensione diretta diminuisce con l'aumento della temperatura. Comprendere queste relazioni è fondamentale per progettare sistemi che mantengano prestazioni coerenti nell'intervallo di temperatura operativo.

4.3 Distribuzione Spettrale di Potenza (SPD)

Il grafico SPD traccia la potenza radiante emessa dal LED in funzione della lunghezza d'onda. Per i LED bianchi, mostra l'ampio spettro convertito dal fosforo sovrapposto al picco del LED blu di pompaggio. Questo grafico viene utilizzato per calcolare i dati colorimetrici e valutare metriche di qualità del colore come CRI e area del gamut.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

Le specifiche fisiche garantiscono un corretto layout del PCB e l'assemblaggio.

5.1 Disegno Dimensionale di Contorno

Un disegno meccanico dettagliato fornisce tutte le dimensioni critiche: lunghezza, larghezza, altezza, forma della lente e spaziatura dei terminali. Include le tolleranze per ogni dimensione. Questo disegno viene utilizzato per creare l'impronta sul PCB e verificare gli ingombri meccanici nel prodotto finale.

5.2 Layout dei Pad e Progetto della Maschera di Saldatura

Viene specificato il land pattern (impronta) PCB raccomandato, incluse dimensioni, forma e spaziatura dei pad. Vengono spesso fornite linee guida per le aperture della maschera di saldatura e il progetto dello stencil per pasta saldante (dimensione dell'apertura, spessore) per garantire la formazione affidabile del giunto saldato durante la rifusione.

5.3 Identificazione della Polarità

Il metodo per identificare l'anodo e il catodo è chiaramente indicato. Ciò viene tipicamente fatto tramite una marcatura sul corpo del componente (come una tacca, un punto o un angolo tagliato), un terminale più lungo o una forma specifica del pad sull'impronta (es. un pad quadrato per l'anodo).

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

Una corretta manipolazione e assemblaggio sono vitali per l'affidabilità.

6.1 Profilo di Rifusione

Viene fornito un profilo di temperatura di rifusione raccomandato. Questo include parametri chiave: velocità di rampa di preriscaldamento, temperatura e tempo di stabilizzazione, temperatura di picco, tempo sopra il liquidus (TAL) e velocità di raffreddamento. Viene specificata la massima temperatura corporea ammissibile durante la saldatura per prevenire danni al package del LED o ai materiali di attacco interno del die.

6.2 Precauzioni per la Manipolazione e lo Stoccaggio

I LED sono sensibili alle scariche elettrostatiche (ESD). Le procedure di manipolazione dovrebbero includere l'uso di postazioni di lavoro e braccialetti collegati a terra. Le raccomandazioni per lo stoccaggio prevedono tipicamente di conservare i componenti nelle loro originali buste barriera all'umidità con essiccante, in un ambiente controllato (intervallo specifico di temperatura e umidità) per prevenire l'assorbimento di umidità, che può causare il fenomeno del "popcorning" durante la rifusione.

7. Informazioni su Imballaggio e Ordinazione

Questa sezione dettaglia come vengono forniti i componenti e come specificarli.

7.1 Specifiche di Imballaggio

Vengono fornite le specifiche del nastro e della bobina, inclusi diametro della bobina, larghezza del nastro, passo delle tasche e orientamento del componente. Queste informazioni sono necessarie per le macchine pick-and-place automatizzate. Le quantità per bobina sono standard (es. 2000 o 4000 pezzi).

7.2 Nomenclatura del Numero di Modello

Viene spiegato il sistema di codifica del numero di parte. Tipicamente include codici per il tipo di package, colore/lunghezza d'onda, bin del flusso luminoso, bin della tensione diretta e talvolta caratteristiche speciali. Comprendere questa nomenclatura è essenziale per ordinare accuratamente la variante del componente desiderata.

8. Note Applicative e Considerazioni di Progetto

Consigli pratici per implementare il LED in un progetto reale.

8.1 Circuiti Applicativi Tipici

Vengono mostrati schemi per circuiti di pilotaggio di base. Per indicatori a bassa potenza, è comune un semplice resistore in serie con una sorgente di tensione. Per applicazioni di maggiore potenza o di precisione, sono raccomandati driver a corrente costante (che utilizzano regolatori lineari o convertitori switching) per garantire un'emissione luminosa stabile indipendentemente dalle variazioni di tensione di ingresso o temperatura.

8.2 Progetto della Gestione Termica

Vengono fornite indicazioni sul layout del PCB per la dissipazione del calore. Ciò include l'uso di via termici sotto il pad termico del LED (se presente), il collegamento a grandi piani di rame e potenzialmente l'aggiunta di un dissipatore esterno. Vengono spesso delineati calcoli per stimare la temperatura di giunzione in base alla dissipazione di potenza e alla resistenza termica.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Sebbene siano omessi i nomi specifici dei concorrenti, la scheda tecnica può evidenziare i principali vantaggi di questo componente. Questi potrebbero includere una maggiore efficienza luminosa (lumen per watt), una superiore coerenza cromatica grazie a un binning stretto, un intervallo di temperatura operativo più ampio, dati di affidabilità migliorati (es. valutazioni della vita L70) o dimensioni del package più compatte che consentono progetti ad alta densità. Il periodo di scadenza "Per Sempre" per questa revisione suggerisce un impegno per la disponibilità a lungo termine e la stabilità del progetto, il che è un vantaggio significativo per prodotti con cicli di vita lunghi.

10. Domande Frequenti (FAQ)

Vengono affrontate le comuni domande tecniche basate sui parametri.

• D: Cosa significa "Fase del Ciclo di Vita: Revisione"?
  
  R: Indica che i dati tecnici del componente sono stati formalmente aggiornati e rilasciati come una nuova revisione controllata. La Revisione 1 è il primo aggiornamento di questo tipo.
• D: Come devo interpretare "Periodo di Scadenza: Per Sempre"?
  
  R: Significa che questa specifica revisione della scheda tecnica non ha una data di obsolescenza pianificata ed è intesa per rimanere il riferimento valido indefinitamente per questa revisione del prodotto.
• D: La data di rilascio è il 2014. Questo prodotto è obsoleto?
  
  R: Non necessariamente. La data di rilascio indica quando è stata pubblicata questa revisione della scheda tecnica. Il componente stesso potrebbe ancora essere in produzione e ampiamente utilizzato, specialmente in applicazioni industriali e automobilistiche dove i cicli di progettazione sono lunghi. Il periodo di scadenza "Per Sempre" supporta questo.
• D: Come seleziono la resistenza di limitazione della corrente corretta?
  
  R: Utilizza la formula R = (Valimentazione - Vf) / If, dove Vf è la tensione diretta dalla scheda tecnica (utilizzando il valore tipico o massimo a seconda del margine di progetto) e If è la corrente diretta desiderata. Assicurati che la potenza nominale del resistore sia sufficiente: P = (If)^2 * R.

11. Esempi di Applicazione Pratica

Sulla base dei parametri tecnici, ecco alcuni casi d'uso ipotetici.

Caso 1: Retroilluminazione per un Pannello di Controllo Industriale:Una matrice di questi LED potrebbe essere utilizzata dietro un diffusore per fornire un'illuminazione uniforme e affidabile per pulsanti e display. La disponibilità a lungo termine (revisione "Per Sempre") è fondamentale poiché questi pannelli possono essere prodotti per decenni. Il progettista selezionerebbe un bin specifico di temperatura di colore per coerenza e utilizzerebbe un array di driver a corrente costante per garantire una luminosità uniforme e compensare eventuali variazioni della tensione diretta.

Caso 2: Indicatore di Stato in un Router di Rete:Un singolo LED, pilotato da un semplice pin GPIO e una resistenza in serie, fornisce un feedback visivo sullo stato. Il progettista si assicurerebbe che la corrente diretta sia impostata entro l'intervallo raccomandato per ottenere la luminosità desiderata mantenendo l'affidabilità a lungo termine. La robustezza ESD del componente e la capacità di resistere alla saldatura a rifusione sono fattori chiave per questa applicazione di assemblaggio automatizzato ad alto volume.

12. Principio di Funzionamento

Un LED è un diodo a semiconduttore. Quando viene applicata una tensione diretta, elettroni dal semiconduttore di tipo n e lacune dal semiconduttore di tipo p vengono iniettati nella regione attiva. Quando un elettrone si ricombina con una lacuna, l'energia viene rilasciata sotto forma di un fotone (luce). La lunghezza d'onda (colore) della luce emessa è determinata dal bandgap di energia dei materiali semiconduttori utilizzati nella regione attiva. I LED bianchi sono tipicamente creati utilizzando un chip LED blu ricoperto da un materiale fosforo. Il fosforo assorbe una porzione della luce blu e la riemette come uno spettro più ampio di lunghezze d'onda più lunghe (giallo, rosso), mescolandosi con la luce blu rimanente per produrre il bianco.

13. Tendenze Tecnologiche

L'industria dei LED continua a evolversi. Le tendenze generali includono continui miglioramenti nell'efficienza luminosa, superando i 200 lumen per watt per alcuni LED bianchi ad alte prestazioni. C'è una forte attenzione al miglioramento della qualità del colore, con LED ad alto CRI (90+) e a spettro completo che diventano più comuni per applicazioni dove la resa cromatica accurata è critica. La miniaturizzazione continua, consentendo pitch di pixel sempre più piccoli nei display a visione diretta. In termini di intelligenza e controllo, l'integrazione di driver e circuiti di controllo direttamente nei package LED ("LED intelligenti") è una tendenza in crescita, che semplifica la progettazione del sistema. Inoltre, c'è un'enfasi crescente sulla sostenibilità, con valutazioni di vita più lunghe che riducono i rifiuti e processi di produzione più efficienti.