LED SMD Arancione RF-OUL150TS-CA-E1 - 3,2x1,6x1,88mm - Tensione 1,8-2,3V - Potenza 69mW - Scheda Tecnica

1. Panoramica del Prodotto

1.1 Descrizione Generale

Il RF-OUL150TS-CA-E1 è un diodo emettitore di luce arancione a montaggio superficiale realizzato con un chip arancione. Le sue dimensioni compatte del package sono 3,2 mm × 1,6 mm × 1,88 mm, rendendolo ideale per applicazioni con spazio limitato. Questo LED è progettato per tutti i processi di assemblaggio e saldatura SMT, offrendo eccellente affidabilità e prestazioni costanti.

1.2 Caratteristiche Principali

• Angolo di Visione Stretto:Il dispositivo presenta un angolo di visione al 50% di Iv di soli 30°, fornendo un'emissione luminosa focalizzata.
• Compatibile SMT:Adatto a tutti i processi standard di assemblaggio SMT e saldatura a rifusione.
• Sensibilità all'Umidità:Classificato come livello di sensibilità all'umidità 3 (MSL 3), richiede manipolazione e stoccaggio accurati.
• Conforme RoHS:Pienamente conforme alle direttive ambientali RoHS.

1.3 Applicazioni

• Indicatori ottici e luci di segnalazione
• Interruttori, simboli e retroilluminazione di display
• Indicazione visiva generica nell'elettronica di consumo e nelle apparecchiature industriali

2. Specifiche Tecniche

2.1 Dimensioni del Package

Il LED è alloggiato in un package a montaggio superficiale di 3,2 mm × 1,6 mm × 1,88 mm (lunghezza × larghezza × altezza). La vista dal basso mostra due terminali (Pad 1 e Pad 2) con un indicatore di polarità per il corretto orientamento. I pattern di saldatura consigliati sono forniti nella scheda tecnica per garantire prestazioni termiche ed elettriche ottimali. Tutte le dimensioni sono in millimetri con una tolleranza generale di ±0,2 mm salvo diversa indicazione.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche (Ts = 25°C)

La seguente tabella riassume i principali parametri elettrici e ottici a una temperatura ambiente di 25°C e una corrente diretta di 20 mA.

2.3 Valori Massimi Assoluti (Ts = 25°C)

Bisogna prestare attenzione a non superare i valori massimi assoluti. La temperatura di giunzione deve essere mantenuta al di sotto di 95°C in qualsiasi condizione operativa. La corrente diretta massima effettiva deve essere determinata misurando la temperatura del package per garantire che il limite di temperatura di giunzione non venga superato.

3. Sistema di Binning e Selezione

3.1 Binning della Lunghezza d'Onda / Cromaticità

La lunghezza d'onda dominante è suddivisa in due gruppi: E00 (620–625 nm) e F00 (625–630 nm). Ciò consente ai progettisti di selezionare la tonalità di arancione esatta richiesta per la loro applicazione.

3.2 Binning dell'Intensità Luminosa

Sono disponibili tre bin di intensità: M00 (1200–1800 mcd), N00 (1800–2800 mcd) e O00 (2800–4300 mcd). La scelta dipende dalla luminosità desiderata e dall'efficienza ottica del sistema.

3.3 Binning della Tensione Diretta

La tensione diretta è suddivisa in cinque bin (B1, B2, C1, C2, D1) che coprono da 1,8 V a 2,3 V. Questo binning garantisce una ripartizione uniforme della corrente quando i LED sono utilizzati in stringhe parallele.

4. Curve di Prestazione e Analisi

4.1 Tensione Diretta vs. Corrente Diretta

La curva Vf-I mostra la tipica relazione esponenziale. A 20 mA, la tensione diretta rientra negli intervalli di bin specificati. La curva aiuta nella progettazione di resistori limitatori di corrente o driver a corrente costante.

4.2 Intensità Relativa vs. Corrente Diretta

L'intensità luminosa relativa aumenta approssimativamente in modo lineare con la corrente fino a 30 mA. A correnti più elevate, gli effetti di saturazione riducono l'efficienza. La curva tipica indica un'intensità relativa del 100% a 20 mA.

4.3 Effetti della Temperatura

La curva temperatura di saldatura vs. intensità relativa mostra una leggera diminuzione dell'intensità all'aumentare della temperatura. Allo stesso modo, la corrente diretta deve essere ridotta (derating) a temperature elevate per evitare di superare la temperatura massima di giunzione. La resistenza termica di 450 °C/W evidenzia la necessità di una buona gestione termica, specialmente quando si opera a correnti elevate.

4.4 Distribuzione Spettrale

La curva intensità relativa vs. lunghezza d'onda conferma una larghezza di banda spettrale a metà altezza tipica di 15 nm. La lunghezza d'onda di picco è approssimativamente al centro dell'intervallo 620–630 nm, fornendo un'emissione arancione pura.

4.5 Diagramma di Radiazione

Il diagramma delle caratteristiche di radiazione mostra un fascio stretto con un angolo di visione di 30° (50% di Iv). Ciò rende il LED adatto per applicazioni che richiedono luce direzionale, come indicatori puntuali o retroilluminazione di piccoli simboli.

5. Informazioni Meccaniche e di Imballaggio

5.1 Nastrino Porta-Chip e Dimensioni della Bobina

I LED sono imballati in un nastrino porta-chip di larghezza 8 mm con una bobina di diametro 178 mm. Ogni bobina contiene 2000 pezzi. Il passo della tasca del nastro è progettato per le macchine pick-and-place SMT standard. La bobina include un'etichetta con numero di parte, numero di lotto, codici bin, quantità e codice data.

5.2 Sacchetto Anti-Umidità e Stoccaggio

Per proteggere dall'assorbimento di umidità, le bobine sono sigillate in un sacchetto barriera all'umidità con un essiccante e una carta indicatrice di umidità. Il sacchetto deve rimanere sigillato fino all'uso. Condizioni di stoccaggio: prima dell'apertura del sacchetto – temperatura ≤ 30°C, umidità ≤ 75% per un massimo di un anno; dopo l'apertura – temperatura ≤ 30°C, umidità ≤ 60% per 168 ore (7 giorni). Se il tempo di stoccaggio supera questi limiti, è necessario un processo di essiccazione a 60±5°C per almeno 24 ore prima della saldatura.

5.3 Scatola di Cartone

Più bobine sono imballate in una scatola di cartone standard per la spedizione. La scatola è etichettata con le informazioni del prodotto e le precauzioni di manipolazione.

6. Linee Guida per la Saldatura e l'Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione

Il LED è compatibile con la saldatura a rifusione senza piombo. Il profilo consigliato si basa sugli standard JEDEC:

• Velocità media di rampa (Tsmax a Tp): max 3°C/s
• Preriscaldo: da 150°C a 200°C per 60–120 s
• Tempo sopra 217°C (TL): 60–150 s
• Temperatura di picco (Tp): 260°C, max 10 s
• Tempo di mantenimento entro 5°C da Tp: max 30 s
• Velocità di raffreddamento: max 6°C/s
• Tempo totale da 25°C al picco: max 8 minuti

La saldatura a rifusione non deve essere eseguita più di due volte. Se l'intervallo tra due passaggi di saldatura supera le 24 ore, i LED possono assorbire umidità e danneggiarsi.

6.2 Saldatura a Mano

Se è necessaria la saldatura a mano, utilizzare un saldatore a temperatura inferiore a 300°C per meno di 3 secondi per pad. È consentita una sola operazione di saldatura a mano per LED.

6.3 Precauzioni

• Non montare LED su PCB deformati o non complanari.
• Evitare stress meccanici o vibrazioni eccessive durante il raffreddamento dopo la saldatura.
• Non raffreddare rapidamente il dispositivo dopo la rifusione.
• Se è necessaria una riparazione, utilizzare un saldatore a doppia punta e verificare che le caratteristiche del LED non siano danneggiate.

7. Test di Affidabilità e Criteri

7.1 Condizioni di Test

Il LED è stato qualificato attraverso i seguenti test di affidabilità (22 campioni per test, criterio di accettazione 0/1):

• Rifusione (JESD22-B106): 260°C max, 10 s, 2 volte
• Ciclo Termico (JESD22-A104): da -40°C a 100°C, 100 cicli
• Shock Termico (JESD22-A106): da -40°C a 100°C, 300 cicli
• Stoccaggio ad Alta Temperatura (JESD22-A103): 100°C per 1000 h
• Stoccaggio a Bassa Temperatura (JESD22-A119): -40°C per 1000 h
• Test di Vita (JESD22-A108): 25°C, IF=20 mA per 1000 h

7.2 Criteri di Guasto

Il guasto è definito come qualsiasi parametro che superi i seguenti limiti:

• Tensione diretta: > 1,1 × Limite Superiore Standard (U.S.L)
• Corrente inversa: > 2,0 × U.S.L (max 10 μA)
• Flusso luminoso:<0,7 × Limite Inferiore Standard (L.S.L)

Questi test confermano la robustezza del LED in condizioni operative tipiche.

8. Considerazioni di Progettazione e Note Applicative

8.1 Gestione Termica

Data la resistenza termica di 450°C/W, è essenziale un'adeguata dissipazione del calore quando si opera vicino alla corrente massima. La temperatura di giunzione deve rimanere al di sotto di 95°C. I progettisti dovrebbero fornire aree di rame adeguate sul PCB e considerare il raffreddamento attivo se necessario.

8.2 Sensibilità allo Zolfo e agli Alogeni

L'incapsulante del LED può essere degradato dai composti dello zolfo. Il contenuto di zolfo nell'ambiente circostante e nei materiali di accoppiamento deve essere mantenuto al di sotto di 100 PPM. Allo stesso modo, i composti di bromo e cloro devono essere ciascuno al di sotto di 900 PPM, con un totale al di sotto di 1500 PPM, per prevenire attacchi chimici alla struttura interna.

8.3 Protezione dalle Scariche Elettrostatiche (ESD)

Come tutti i dispositivi a semiconduttore, questo LED è sensibile alle scariche elettrostatiche. La classificazione HBM è di 2000 V. Devono essere utilizzate precauzioni ESD standard (postazioni di lavoro con messa a terra, bracciali antistatici, imballaggi conduttivi) durante la manipolazione e l'assemblaggio.

8.4 Progettazione del Circuito

È obbligatorio un resistore limitatore di corrente per ogni LED o stringa per prevenire la fuga di corrente dovuta alla variazione della tensione diretta. Il circuito di pilotaggio deve garantire che non venga mai applicata tensione inversa al LED, poiché ciò può causare migrazione e guasto.

9. Confronto con Tecnologie Alternative

9.1 vs. LED Arancioni Standard ad Angolo Largo

Il ristretto angolo di visione di 30° del RF-OUL150TS-CA-E1 lo rende superiore per applicazioni che richiedono un'emissione luminosa concentrata con elevata intensità sull'asse. I LED ad angolo largo (es. 120°) richiederebbero ottiche aggiuntive per ottenere la stessa direzionalità, aggiungendo costi e complessità.

9.2 vs. LED Rossi in Package Simili

I LED arancioni (620–630 nm) offrono una migliore visibilità nella luce ambientale rispetto al rosso profondo (660 nm) per la rilevazione dell'occhio umano. Forniscono inoltre un colore distinto per l'indicazione di stato, differenziandosi dagli indicatori standard rossi o verdi.

10. Domande Frequenti

10.1 Qual è la corrente diretta massima per funzionamento continuo?

Il valore massimo assoluto è di 30 mA, ma il limite effettivo dipende dalle condizioni termiche. A 25°C ambiente e con una buona dissipazione del calore, 30 mA è accettabile. A temperature più elevate, è necessario il derating.

10.2 Come selezionare il bin corretto per la mia applicazione?

Scegliere il bin di lunghezza d'onda (E00 o F00) in base alla tonalità di colore desiderata. Selezionare il bin di intensità (M00, N00, O00) in base alla luminosità richiesta. Per la tensione, scegliere il bin che corrisponde all'intervallo di tensione di uscita del driver per ridurre al minimo la dissipazione di potenza nel resistore limitatore di corrente.

10.3 Questo LED può essere utilizzato in applicazioni esterne?

L'intervallo di temperatura di esercizio (da -40°C a +85°C) è adatto a molti ambienti esterni. Tuttavia, il LED non è specificamente classificato per l'ingresso di umidità o l'esposizione ai raggi UV. Potrebbe essere necessario un rivestimento conformale o un incapsulamento aggiuntivo per condizioni esterne difficili.

11. Caso di Studio: Progettazione di un Indicatore di Stato Direzionale

In un pannello di controllo che richiede indicatori arancioni luminosi e focalizzati visibili da 3 metri, gli ingegneri hanno selezionato il RF-OUL150TS-CA-E1 con bin O00 (2800–4300 mcd) e F00 (625–630 nm). Un driver a corrente costante impostato a 20 mA alimenta ciascun LED. Il design dei pad del PCB ha seguito il pattern di saldatura consigliato con rame adeguato per la dissipazione del calore. L'angolo di visione stretto ha eliminato la necessità di ottiche secondarie. L'assemblaggio risultante ha superato tutti i test di affidabilità e ha ottenuto un'emissione luminosa uniforme con una diafonia minima tra indicatori adiacenti.

12. Principi di Base e Tendenze Future

12.1 Principio di Emissione Luminosa

Questo LED utilizza un chip arancione basato sul sistema di materiali AlInGaP (fosfuro di alluminio, indio e gallio), che emette luce quando gli elettroni si ricombinano con le lacune nel semiconduttore a bandgap diretto. La larghezza spettrale ridotta indica un'elevata purezza cromatica.

12.2 Tendenze del Settore

Gli sviluppi continui nella tecnologia dei chip stanno spingendo verso una maggiore efficacia luminosa e dimensioni del package più piccole. La tendenza verso la miniaturizzazione e una maggiore luminosità continua, consentendo progetti più compatti ed efficienti dal punto di vista energetico. Inoltre, l'adozione dell'ispezione ottica automatizzata e un binning più stretto migliorano la coerenza per applicazioni di display e segnaletica.