Scheda Tecnica LED Mini Top View Serie 65-11 - Dimensioni 3.2x2.8x1.9mm - Tensione 2.75-3.65V - Potenza 110mW - Colore Bianco - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

La serie 65-11 rappresenta una famiglia di LED SMD (Surface-Mount Device) Mini Top View. Questo prodotto è progettato come un componente ottico indicatore compatto, che utilizza un chip semiconduttore InGaN (Indio Gallio Nitruro) per produrre un'emissione luminosa bianca pura. Il LED è incapsulato in un package in resina trasparente, che contribuisce alle sue prestazioni ottiche. Una caratteristica di design chiave è il riflettore interno integrato nel package. Questo riflettore ottimizza l'estrazione e l'efficienza di accoppiamento della luce, rendendo questo LED particolarmente adatto per applicazioni che coinvolgono guide luminose o light pipe, dove un trasferimento di luce direzionale efficiente è critico.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

I vantaggi primari di questa serie di LED derivano dal design del package e dalla selezione dei materiali. L'ampio angolo di visione di 120 gradi (tipico) garantisce un'elevata visibilità da varie angolazioni, essenziale per indicatori di stato su elettronica di consumo, cruscotti automobilistici e pannelli di controllo industriali. Il package SMT (Surface Mount Technology) consente un assemblaggio automatizzato ad alta velocità utilizzando processi standard di saldatura a rifusione IR (Infrarossi), riducendo significativamente i costi di produzione e migliorando l'affidabilità rispetto ai componenti a foro passante. Il prodotto è specificato come privo di piombo e conforme alla direttiva RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose), soddisfacendo le normative ambientali globali. I mercati target sono ampi, comprendendo retroilluminazione per LCD e tastiere (specialmente in dispositivi mobili), funzioni di indicatore generiche e illuminazione specializzata dove è richiesto l'accoppiamento in guide luminose in acrilico o policarbonato.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

Questa sezione fornisce un'interpretazione dettagliata e oggettiva dei principali parametri elettrici, ottici e termici specificati nella scheda tecnica. Comprendere questi limiti e caratteristiche è fondamentale per un design di circuito affidabile.

2.1 Valori Massimi Assoluti

I Valori Massimi Assoluti definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Queste non sono condizioni per il funzionamento normale.

• Tensione Inversa (V_R):5V. Superare questa tensione in direzione di polarizzazione inversa può causare la rottura della giunzione.
• Corrente Diretta Continua (I_F):30mA. Questa è la massima corrente continua che può essere applicata in modo continuativo.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):100mA. Questo valore di corrente impulsiva (con un ciclo di lavoro di 1/10 e frequenza di 1kHz) consente brevi condizioni di sovracorrente, utile per il multiplexing o per creare lampi più luminosi.
• Dissipazione di Potenza (P_d):110mW. Questa è la massima potenza che il package può dissipare come calore ad una temperatura ambiente (T_a) di 25°C. Superare questo limite rischia il thermal runaway.
• Scarica Elettrostatica (ESD):2000V (Modello del Corpo Umano). Questo valore indica un livello moderato di protezione ESD integrata, ma si raccomanda comunque la manipolazione con le precauzioni ESD standard.
• Temperatura di Funzionamento & Stoccaggio:-40°C a +85°C / -40°C a +90°C. Questi intervalli definiscono le condizioni ambientali per l'uso e lo stoccaggio non operativo.
• Temperatura di Saldatura:Il dispositivo può resistere alla saldatura a rifusione IR con una temperatura di picco di 260°C per 10 secondi, o alla saldatura manuale a 350°C per 3 secondi.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi parametri sono misurati in condizioni di test standard (T_a=25°C, I_F=20mA) e definiscono le prestazioni del dispositivo.

• Intensità Luminosa (I_V):715 a 1800 mcd (millicandela). Questa è la misura primaria della luminosità del LED. L'ampio intervallo indica che viene utilizzato un sistema di binning (vedi Sezione 3). Per la specifica viene utilizzata una corrente diretta tipica di 20mA.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):120 gradi (tipico). Questo è l'angolo totale a cui l'intensità luminosa scende alla metà del suo valore di picco. L'ampio angolo è il risultato del package top-view e del design della lente/riflettore diffondente.
• Tensione Diretta (V_F):2.75V a 3.65V. Questa è la caduta di tensione ai capi del LED quando è pilotato a 20mA. La variazione è dovuta alle tolleranze del processo semiconduttore ed è gestita attraverso il binning della tensione.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nella produzione di massa, i LED vengono suddivisi in gruppi di prestazioni o "bin". Questa scheda tecnica definisce i bin per l'intensità luminosa e la tensione diretta.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

I LED sono categorizzati in quattro bin (V1, V2, W1, W2) in base alla loro intensità luminosa misurata a 20mA. Ad esempio, un LED del bin V1 avrà un'intensità tra 715 e 900 mcd, mentre un LED del bin W2 sarà tra 1420 e 1800 mcd. I progettisti devono specificare il bin richiesto all'ordine per garantire un livello minimo di luminosità per la loro applicazione.

3.2 Binning della Tensione Diretta

La tensione diretta è suddivisa in tre gruppi (E5, E6, E7) sotto la classificazione "E". Ad esempio, il bin E5 copre V_Fda 2.75V a 3.05V. Selezionare LED dallo stesso bin di tensione è cruciale per i design in cui più LED sono collegati in parallelo, poiché garantisce una condivisione della corrente e una luminosità più uniformi.

3.3 Binning delle Coordinate di Cromaticità

Il colore della luce bianca è definito dalle sue coordinate (x, y) sul diagramma di cromaticità CIE 1931. La scheda tecnica mostra quattro bin primari (B3, B4, B5, B6) che definiscono regioni specifiche su questo diagramma. Ogni bin ha un'area quadrilatera definita. Ad esempio, il bin B3 copre una regione con coordinate x da ~0.283 a 0.304 e coordinate y da ~0.295 a 0.330. Questo binning garantisce che il punto di colore bianco (temperatura di colore correlata - CCT) rientri in un intervallo accettabile, prevenendo differenze di colore evidenti tra i LED in un array. La tolleranza per queste coordinate è ±0.01.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Le curve caratteristiche tipiche forniscono informazioni su come si comporta il LED in condizioni non standard.

4.1 Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta

Questa curva mostra che l'output luminoso non è linearmente proporzionale alla corrente. Mentre l'output aumenta con la corrente, l'efficienza (lumen per watt) tipicamente diminuisce a correnti più elevate a causa dell'aumento della generazione di calore all'interno del chip. Pilotare il LED al di sopra dei 20mA raccomandati per periodi prolungati ridurrà la durata di vita e potrebbe spostare il colore.

4.2 Curva di Derating della Corrente Diretta

Questo è un grafico critico per la gestione termica. Mostra la massima corrente diretta continua ammissibile in funzione della temperatura ambiente (T_a). All'aumentare di T_a, la capacità del LED di dissipare calore diminuisce. Pertanto, la massima corrente di funzionamento sicura deve essere ridotta. Ad esempio, ad una temperatura ambiente di 85°C, la massima corrente continua è significativamente inferiore al valore massimo assoluto di 30mA specificato a 25°C. Ignorare questo derating può portare a un rapido degrado.

3.3 Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

Questa curva illustra la dipendenza dell'output luminoso dalla temperatura. Tipicamente, l'intensità luminosa dei LED bianchi basati su InGaN diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Questa è una considerazione importante per le applicazioni che operano in ambienti ad alta temperatura o dove il LED è pilotato intensamente, poiché la luminosità effettiva sarà inferiore alla specifica a temperatura ambiente.

4.4 Tensione Diretta vs. Corrente Diretta & Distribuzione Spettrale

La curva V_Fvs. I_Fmostra la caratteristica esponenziale I-V del diodo. Il grafico della distribuzione spettrale mostra la potenza relativa emessa su diverse lunghezze d'onda. Per un LED bianco che utilizza un chip blu con un rivestimento di fosforo, lo spettro avrà un picco nella regione blu (dal chip) e un picco più ampio nella regione gialla/verde/rossa (dal fosforo). L'output combinato è percepito come luce bianca.

4.5 Diagramma di Radiazione

Questo grafico polare rappresenta visivamente l'angolo di visione e la distribuzione spaziale della luce. L'angolo di visione di 120 gradi è qui confermato, mostrando come l'intensità diminuisce agli angoli lontani dall'asse centrale (0 gradi).

5. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

5.1 Dimensioni del Package

Il LED ha un ingombro SMD compatto. Le dimensioni chiave includono una dimensione del corpo di circa 3.2mm (lunghezza) x 2.8mm (larghezza) x 1.9mm (altezza). La scheda tecnica fornisce un disegno dettagliato con tolleranze, tipicamente ±0.1mm salvo diversa indicazione. Ciò include il posizionamento dei pad dell'anodo e del catodo, cruciali per il corretto layout del PCB (Printed Circuit Board) e l'orientamento durante l'assemblaggio automatizzato pick-and-place.

5.2 Identificazione della Polarità

Il package include un marcatore di polarità. Tipicamente, una tacca, un punto o un angolo smussato sul package indica il lato del catodo. Il design del pad di saldatura sull'impronta PCB dovrebbe rispecchiare questa asimmetria per prevenire un posizionamento errato.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Parametri di Saldatura a Rifusione

Il dispositivo è compatibile con i processi standard di saldatura a rifusione a infrarossi (IR). Il profilo di temperatura massimo raccomandato ha una temperatura di picco di 260°C, che non dovrebbe essere superata per più di 10 secondi. È essenziale seguire un profilo controllato di riscaldamento e raffreddamento per prevenire shock termici, che potrebbero crepare il package in resina o danneggiare i bond interni dei fili.

6.2 Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale, dovrebbe essere eseguita rapidamente. La raccomandazione è di utilizzare una punta del saldatore a 350°C per una durata massima di 3 secondi per terminale. Applicare calore per troppo tempo può trasferire calore eccessivo al chip del LED.

6.3 Condizioni di Stoccaggio

I LED dovrebbero essere conservati nelle loro buste originali barriera all'umidità con essiccante in un ambiente controllato, tipicamente sotto i 30°C e il 60% di umidità relativa. Se le buste vengono aperte, i componenti possono assorbire umidità, causando il fenomeno del "popcorning" (crepatura del package) durante la saldatura a rifusione a causa della rapida espansione del vapore. Per lo stoccaggio prolungato dopo l'apertura, potrebbe essere richiesta una procedura di baking secondo lo standard IPC/JEDEC.

7. Confezionamento e Informazioni per l'Ordine

7.1 Dimensioni della Bobina

I LED sono forniti su nastro e bobina per l'assemblaggio automatizzato. La scheda tecnica fornisce le dimensioni del nastro portacomponenti, del mozzo della bobina e della bobina complessiva. Queste informazioni sono necessarie per programmare i meccanismi di alimentazione sulle macchine di posizionamento SMT.

7.2 Spiegazione Etichetta e Numerazione Modello

L'etichetta del prodotto sulla bobina o sulla scatola contiene codici che specificano i bin di prestazione del dispositivo. I codici chiave sono:
CAT: Classe Intensità Luminosa (es. W1, V2).
HUE: Coordinate di Cromaticità (es. B4, B6).
REF: Classe Tensione Diretta (es. E5, E7).
Il numero di parte completo (es. 65-11/T2C-FV1W2E/2T) codifica la serie, il tipo di package e probabilmente i bin di prestazione, consentendo una precisa identificazione e ordinazione.

8. Raccomandazioni per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Indicatori Ottici:Stato alimentazione, selezione modalità e indicatori di allarme in elettronica di consumo, elettrodomestici e interni automobilistici.
• Accoppiamento in Guide Luminose:L'ampio angolo di visione e il riflettore ottimizzato rendono questo LED ideale per l'illuminazione laterale di guide luminose in acrilico o policarbonato, comunemente usate per illuminare simboli, pulsanti o creare pannelli retroilluminati uniformi.
• Retroilluminazione:Adatto per piccoli display LCD, illuminazione tastiere nei telefoni cellulari e retroilluminazione di interruttori a membrana o pannelli decorativi.
• Illuminazione Generale:Può essere utilizzato in array per illuminazione ambientale di basso livello o di accento.

8.2 Considerazioni di Progettazione

• Limitazione di Corrente:Utilizzare sempre una resistenza di limitazione in serie o un driver a corrente costante. La tensione diretta varia, quindi non è consigliabile pilotare con una sorgente di tensione costante poiché può portare al thermal runaway.
• Gestione Termica:Per design che richiedono alta luminosità o operano in ambienti caldi, assicurare un'adeguata area di rame sul PCB (thermal pad) per condurre il calore lontano dai giunti di saldatura del LED.
• Design Ottico:Quando utilizzato con guide luminose, la distanza e l'allineamento tra il LED e l'ingresso della guida sono critici per l'efficienza. Si consiglia la simulazione ottica o la prototipazione.
• Protezione ESD:Sebbene il dispositivo abbia una certa protezione ESD, incorporare soppressione di tensione transiente su linee sensibili o utilizzare procedure di manipolazione ESD-safe durante l'assemblaggio è una buona pratica.

9. Confronto e Differenziazione Tecnologica

La serie 65-11 si differenzia attraverso la sua specifica combinazione di ampio angolo di visione e package ottimizzato per l'accoppiamento con guide luminose. Rispetto ai LED side-view standard, il pattern di emissione top-view è più adatto per applicazioni in cui il LED è montato perpendicolarmente alla superficie di visione. Rispetto ad altri LED top-view, il riflettore interno integrato è una caratteristica progettuale mirata a migliorare l'efficienza ottica nelle applicazioni di luce guidata, potenzialmente offrendo prestazioni migliori nei sistemi con light pipe rispetto a un generico LED top-view senza tale caratteristica.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Posso pilotare questo LED a 30mA in modo continuo?
R: Il Valore Massimo Assoluto è 30mA a 25°C ambiente. Per un funzionamento affidabile a lungo termine, è consigliabile operare al di sotto di questo massimo. La condizione operativa tipica specificata è 20mA. Inoltre, la corrente deve essere deratata se la temperatura ambiente è superiore a 25°C, come mostrato nella curva di derating.

D: Perché c'è un intervallo così ampio nell'intensità luminosa (715-1800 mcd)?
R: Questo intervallo rappresenta la diffusione totale su tutti i bin di produzione. I singoli LED sono suddivisi in bin più stretti (V1, V2, W1, W2). Specificando un codice bin richiesto all'ordine, puoi assicurarti di ricevere LED con una luminosità minima nota e consistente.

D: Come scelgo la giusta resistenza di limitazione?
R: Usa la Legge di Ohm: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Usa la V_Fmassima dalla scheda tecnica (o dal tuo bin di tensione specificato) per garantire che ci sia abbastanza tensione ai capi della resistenza per limitare correttamente la corrente in tutte le condizioni. Per un'alimentazione di 5V e una V_Fmax di 3.65V a 20mA: R = (5 - 3.65) / 0.02 = 67.5Ω. Una resistenza standard da 68Ω sarebbe appropriata. Calcola sempre anche la potenza nominale della resistenza: P = I²* R.

11. Caso Pratico di Design e Utilizzo

Caso: Pannello Interruttori Tattili Illuminati
Un progettista sta creando un pannello di controllo con più interruttori tattili che necessitano di retroilluminazione. Ogni interruttore ha un cappuccio traslucido e una guida luminosa sottostante. Il LED 65-11 è scelto perché la sua emissione top-view e l'ampio angolo accoppiano efficientemente la luce nella base della guida luminosa. Il progettista seleziona il bin W1 per una luminosità medio-alta consistente. I LED sono posizionati sul PCB direttamente sotto ogni guida luminosa. Viene utilizzata una corrente costante di 18mA (leggermente al di sotto dello spec di 20mA per migliorare la longevità e ridurre il calore). Il bin di tensione diretta E6 è specificato per garantire una luminosità uniforme quando tutti i LED sono alimentati in parallelo da un'unica linea di tensione con singole resistenze in serie. Il layout del PCB include piccoli thermal relief pad collegati a un piano di massa per aiutare a dissipare il calore.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

Questo LED bianco opera sul principio della fotoluminescenza. Il nucleo è un chip semiconduttore in InGaN, che emette luce blu quando gli elettroni si ricombinano con le lacune attraverso il suo bandgap all'applicazione di una polarizzazione diretta (corrente). Questa luce blu non viene emessa direttamente. Invece, colpisce uno strato di rivestimento di fosforo (tipicamente YAG:Ce - Granato di Alluminio e Ittrio drogato con Cerio) depositato sul chip o intorno ad esso. Il fosforo assorbe una porzione dei fotoni blu e riemette luce su uno spettro più ampio nelle regioni gialla e rossa. L'occhio umano percepisce la miscela della luce blu residua e della luce gialla/rossa convertita come luce bianca. La tonalità esatta o temperatura di colore correlata (CCT) della luce bianca è determinata dalla composizione e dallo spessore dello strato di fosforo.

13. Tendenze Tecnologiche

La tendenza generale nei LED SMD come la serie 65-11 è verso una maggiore efficienza (più lumen per watt), che riduce il consumo energetico e la generazione di calore per la stessa emissione luminosa. C'è anche una spinta per un indice di resa cromatica (CRI) migliorato, specialmente per applicazioni di illuminazione, che coinvolge l'uso di sistemi di fosforo multi-componente più complessi. La miniaturizzazione continua, con dimensioni di package ancora più piccole disponibili. Inoltre, l'integrazione di elettronica di controllo, come driver a corrente costante o controller PWM (Pulse Width Modulation), direttamente nel package del LED ("LED intelligenti") è una tendenza in crescita, semplificando il design del circuito per l'utente finale. La tecnologia InGaN sottostante per i chip blu è matura, con la ricerca in corso focalizzata sulla riduzione dell'efficienza droop ad alte correnti e sul miglioramento della longevità a temperature operative più elevate.