Scheda Tecnica LED Power Top View Serie 67-31A - Package P-LCC-3 - 3.95V Max - 110mW - Blu - Italiano

1. Panoramica del Prodotto

La serie 67-31A rappresenta una famiglia di LED Power Top View progettati in un compatto package SMD P-LCC-3. Questo dispositivo è concepito per fornire un elevato flusso luminoso con un ampio angolo di visione, rendendolo particolarmente adatto per applicazioni che richiedono un'illuminazione uniforme e funzioni di indicazione. La serie è disponibile nelle varianti di colore arancio tenue, rosso e giallo, mentre il modello specifico dettagliato in questo documento presenta un chip InGaN blu incapsulato in una resina trasparente incolore.

I vantaggi principali di questa serie di LED includono l'elevata capacità di corrente, la robusta costruzione adatta al posizionamento automatico e la compatibilità con i processi di saldatura a rifusione e ad onda. Il suo design incorpora un inter-riflettore che ottimizza l'efficienza di accoppiamento luminoso, una caratteristica fondamentale per le applicazioni con guide luminose e retroilluminazione. Il basso requisito di corrente ne migliora ulteriormente l'idoneità per i dispositivi elettronici portatili dove l'efficienza energetica è fondamentale.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

Il dispositivo è specificato per operare in modo affidabile entro i seguenti limiti massimi assoluti, misurati a una temperatura ambiente (T_A) di 25°C. Il superamento di questi valori può causare danni permanenti.

• Tensione Inversa (V_R):5 V - La massima tensione che può essere applicata in direzione inversa ai terminali del LED.
• Corrente Diretta (I_F):30 mA - La massima corrente continua diretta in DC consigliata per il funzionamento normale.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):100 mA - La massima corrente diretta impulsiva ammissibile, specificata con un ciclo di lavoro di 1/10 a 1 kHz.
• Dissipazione di Potenza (P_d):110 mW - La massima potenza che il dispositivo può dissipare.
• Scarica Elettrostatica (ESD) HBM:150 V - La tensione di tenuta ESD secondo il modello del corpo umano, che indica una sensibilità che richiede le normali precauzioni di manipolazione ESD.
• Temperatura di Funzionamento (T_opr):-40°C a +85°C - L'intervallo di temperatura ambiente per un funzionamento affidabile.
• Temperatura di Magazzinaggio (T_stg):-40°C a +90°C - L'intervallo di temperatura per lo stoccaggio sicuro.
• Temperatura di Saldatura (T_sol):Rifusione: 260°C per max 10 secondi; Saldatura manuale: 350°C per max 3 secondi.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

I parametri di prestazione chiave sono definiti in una condizione di test standard di I_F= 30 mA e T_A= 25°C, salvo diversa indicazione.

• Intensità Luminosa (I_V):Varia da un minimo di 285 mcd a un massimo di 715 mcd. Il valore tipico non è specificato, indicando che le prestazioni sono gestite attraverso un sistema di binning.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):120° (tipico). Questo ampio angolo di visione è una caratteristica distintiva, resa possibile dal design del package e dall'inter-riflettore, garantendo un'ampia e uniforme distribuzione della luce.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λ_P):468 nm (tipico). Questa è la lunghezza d'onda alla quale la distribuzione spettrale di potenza è massima.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):Da 464.5 nm a 476.5 nm. Questa è la singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano, equivalente al colore della luce emessa. Viene applicata una tolleranza di ±1 nm.
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ):35 nm (tipico). Definisce l'ampiezza dello spettro emesso alla metà della sua potenza massima (FWHM).
• Tensione Diretta (V_F):Da 2.75 V a 3.95 V. La caduta di tensione ai capi del LED quando alimentato a 30 mA. È indicata una tolleranza di ±0.1V.
• Corrente Inversa (I_R):10 μA (max) a V_R= 5V.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza di colore e luminosità nella produzione, i LED vengono suddivisi in bin in base a tre parametri chiave.

3.1 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante (Gruppo A)

Definisce il colore preciso (tonalità) del LED. I bin sono etichettati da A9 ad A12, ciascuno coprendo un intervallo di 3 nm all'interno della specifica complessiva di 464.5-476.5 nm.

3.2 Binning dell'Intensità Luminosa

Definisce l'output di luminosità. I bin sono etichettati T1, T2, U1 e U2, con valori mcd minimi e massimi crescenti. Ciò consente di selezionare la luminosità appropriata per l'applicazione.

3.3 Binning della Tensione Diretta (Gruppo M)

Definisce la caratteristica elettrica. I bin sono etichettati da M5 a M8, ciascuno coprendo un intervallo di 0.3 V all'interno della specifica complessiva di 2.75-3.95 V. Questo è utile per il design del circuito, specialmente quando si pilotano più LED in serie.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento alle tipiche curve delle caratteristiche elettro-ottiche. Sebbene i grafici specifici non siano dettagliati nel testo fornito, tali curve includono tipicamente:

• Curva I-V (Corrente-Tensione):Mostra la relazione tra tensione diretta (V_F) e corrente diretta (I_F). Dimostra la natura esponenziale del diodo, evidenziando la necessità di resistori limitatori di corrente quando la tensione supera la soglia di accensione.
• Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta:Illustra come l'output luminoso aumenti con la corrente di pilotaggio, tipicamente con una relazione quasi lineare entro l'intervallo operativo specificato.
• Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Mostra la riduzione dell'output luminoso all'aumentare della temperatura di giunzione. Questo è fondamentale per la gestione termica in applicazioni ad alta potenza o ad alta temperatura ambiente.
• Distribuzione Spettrale di Potenza:Un grafico dell'intensità relativa rispetto alla lunghezza d'onda, che mostra il picco a ~468 nm e la larghezza di banda di 35 nm.

5. Informazioni Meccaniche e di Imballaggio

5.1 Dimensioni del Package e Polarità

Il LED utilizza un package P-LCC-3 (Plastic Leaded Chip Carrier). Il disegno dimensionale specifica lunghezza, larghezza, altezza e posizione dei terminali. Un indicatore di polarità (tipicamente una tacca o un catodo marcato) è chiaramente mostrato per garantire il corretto orientamento durante l'assemblaggio. Viene fornito un disegno consigliato del footprint per la piazzola di saldatura per garantire una saldatura corretta e stabilità meccanica.

5.2 Imballaggio in Nastro e Bobina

Il dispositivo è fornito su nastro e bobina per l'assemblaggio automatizzato. Sono specificate le dimensioni del nastro portacomponenti, con una quantità standard caricata di 2000 pezzi per bobina. Sono fornite anche le dimensioni della bobina per la manipolazione da parte delle macchine pick-and-place. L'imballaggio include misure resistenti all'umidità: i componenti sono confezionati in una busta anti-umidità in alluminio con un essiccante e una cartina indicatrice di umidità per prevenire danni da assorbimento di umidità prima della saldatura.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

Il LED è classificato per processi di saldatura standard.

• Saldatura a Rifusione:Temperatura di picco massima di 260°C per una durata non superiore a 10 secondi.
• Saldatura Manuale:La temperatura della punta del saldatore non deve superare i 350°C, con un tempo di contatto limitato a 3 secondi per terminale.
• Precauzioni:Viene fornito un avviso critico: DEVE essere utilizzato un resistore limitatore di corrente esterno in serie con il LED. La caratteristica I-V esponenziale significa che un piccolo aumento della tensione può causare un grande e distruttivo aumento della corrente. Devono essere seguite le corrette procedure di manipolazione ESD durante tutte le fasi di gestione e assemblaggio.

7. Test di Affidabilità

Il prodotto è sottoposto a una serie completa di test di affidabilità condotti con un livello di confidenza del 90% e una Percentuale di Difettosità Tollerata per Lotto (LTPD) del 10%. I test chiave includono:

• Resistenza alla Saldatura a Rifusione
• Ciclo Termico (-40°C a +100°C)
• Shock Termico (-10°C a +100°C)
• Magazzinaggio ad Alta Temperatura (100°C)
• Magazzinaggio a Bassa Temperatura (-40°C)
• Vita Operativa in DC (30 mA, 25°C)
• Alta Temperatura/Umidità (85°C/85% UR)

Questi test convalidano la robustezza del dispositivo sotto vari stress ambientali e operativi.

8. Suggerimenti per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Indicatore e Retroilluminazione per Elettronica di Consumo:Apparecchiature audio/video, decoder, console di gioco.
• Apparecchiature per Ufficio e Casa:Stampanti, router, elettrodomestici, pannelli di controllo.
• Retroilluminazione Piana:Per LCD, interruttori a membrana e simboli illuminati.
• Applicazioni con Guide Luminose:L'ampio angolo di visione e il design con inter-riflettore lo rendono ideale per accoppiare la luce in guide luminose in plastica per indicazione di stato o illuminazione decorativa.
• Indicazione Generica:Qualsiasi applicazione che richieda un indicatore di stato SMD luminoso e affidabile.

8.2 Considerazioni di Progettazione

• Limitazione di Corrente:Utilizzare sempre un resistore in serie. Calcolarne il valore in base alla tensione di alimentazione (V_cc), alla tensione diretta del LED (V_F- utilizzare il valore massimo per sicurezza) e alla corrente diretta desiderata (I_F). R = (V_cc- V_F) / I_F.
• Gestione Termica:Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa, assicurare un'adeguata area di rame sul PCB o uno sfiato termico se si opera ad alte temperature ambiente o alla corrente massima per mantenere l'output luminoso e la longevità.
• Design Ottico:Per applicazioni con guide luminose, il LED deve essere posizionato precisamente contro la superficie di ingresso della guida. L'ampio angolo di visione aiuta a massimizzare l'efficienza di accoppiamento.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

La serie 67-31A si differenzia attraverso diverse caratteristiche chiave:

• Package:Il package P-LCC-3 offre un footprint robusto e standard del settore con buone proprietà termiche e meccaniche rispetto ai LED chip più piccoli.
• Angolo di Visione:L'angolo di visione di 120° è significativamente più ampio di molti LED top-view standard, che spesso presentano angoli di 60-80°. Questo è un grande vantaggio per le applicazioni che richiedono un'illuminazione ad ampia area.
• Inter-Riflettore:Questa caratteristica ottica integrata migliora l'estrazione e la direzionalità della luce, aumentando l'efficienza nei design con guide luminose e retroilluminazione rispetto ai LED privi di tale caratteristica.
• Capacità di Corrente:Una corrente continua nominale di 30 mA fornisce un potenziale di luminosità più elevato rispetto ai LED indicatori a bassa corrente nominali per 5-20 mA.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Che valore di resistore devo usare con un'alimentazione da 5V?

A: Utilizzando il V_Fmassimo di 3.95V per un design conservativo e I_Fdi 30mA: R = (5V - 3.95V) / 0.03A = 35 Ohm. Utilizzare il valore standard più vicino (es. 33 o 39 Ohm) e verificare la potenza nominale.

D: Posso pilotare questo LED con un segnale PWM per la regolazione dell'intensità?

A: Sì. Il LED può essere efficacemente regolato in intensità utilizzando il PWM. Assicurarsi che la corrente di picco nell'impulso non superi il rating I_FPdi 100 mA e che la corrente media non superi il rating I_F.

D: In che modo la temperatura influisce sulle prestazioni?

A: L'intensità luminosa tipicamente diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Anche la tensione diretta diminuisce leggermente con l'aumentare della temperatura. Per una luminosità costante, la gestione termica e/o un feedback ottico possono essere necessari in ambienti impegnativi.

D: Qual è la differenza tra Lunghezza d'Onda di Picco e Dominante?

A: La Lunghezza d'Onda di Picco (468 nm) è il picco fisico dello spettro luminoso emesso. La Lunghezza d'Onda Dominante (464.5-476.5 nm) è il colore percepito dall'occhio umano, calcolato dallo spettro completo. La lunghezza d'onda dominante è più rilevante per l'indicazione del colore.

11. Esempio Pratico di Caso d'Uso

Scenario: Progettazione di un pannello indicatore di stato per un router di rete utilizzando una guida luminosa.

1. Selezione:Scegliere un LED 67-31A dal bin di intensità luminosa U1 o U2 per un'elevata visibilità. Selezionare un bin di lunghezza d'onda dominante coerente (es. A10) per un colore uniforme su più unità.

2. Progettazione del Circuito:La logica interna del router funziona a 3.3V. Utilizzando un V_Ftipico di 3.2V e I_Fdi 20 mA per il risparmio energetico: R = (3.3V - 3.2V) / 0.02A = 5 Ohm. Un resistore da 5.1 Ohm sarebbe adatto.

3. Layout:Posizionare il LED sul PCB direttamente sotto il punto di ingresso della guida luminosa. Seguire il layout consigliato per le piazzole di saldatura per l'affidabilità.

4. Risultato:L'ampio angolo di visione di 120° accoppia efficientemente la luce nella guida, creando un indicatore luminoso e uniformemente illuminato chiaramente visibile da varie angolazioni, soddisfacendo il requisito di progettazione con una soluzione semplice e affidabile.

12. Principio di Funzionamento

Il LED opera sul principio dell'elettroluminescenza in un semiconduttore. Il componente principale è un chip InGaN (Indio Gallio Nitruro). Quando viene applicata una tensione diretta che supera la soglia di accensione del diodo, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva del semiconduttore. Questi portatori di carica si ricombinano, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). La composizione specifica del materiale InGaN determina l'energia del bandgap, che a sua volta definisce la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa - in questo caso, blu. La resina epossidica trasparente incolore di incapsulamento protegge il chip, funge da lente per modellare l'output luminoso e può contenere fosfori se è richiesto un colore diverso (come l'arancione tenue, rosso, giallo menzionati), sebbene per la versione blu rimanga trasparente.

13. Tendenze Tecnologiche

L'industria dei LED continua a evolversi verso una maggiore efficienza, fattori di forma più piccoli e una maggiore integrazione. Le tendenze rilevanti per dispositivi come il 67-31A includono:

• Aumento dell'Efficienza:I continui miglioramenti nella scienza dei materiali mirano a produrre più lumen per watt (efficacia), consentendo un output più luminoso a parità di corrente o la stessa luminosità con un consumo energetico inferiore.
• Miniaturizzazione:Sebbene il P-LCC-3 sia un package standard, esiste una tendenza parallela verso LED ancora più piccoli di tipo chip-scale package (CSP) per applicazioni con vincoli di spazio, anche se spesso con compromessi nell'angolo di visione e nella facilità di manipolazione.
• Migliore Coerenza del Colore:I progressi nei processi di crescita epitassiale e di binning portano a distribuzioni di lunghezza d'onda e intensità più strette, riducendo la necessità di binning selettivo nelle applicazioni ad alto volume.
• Affidabilità Migliorata:I miglioramenti nei materiali di incapsulamento (epossidica, silicone) e nelle tecnologie di attacco del die continuano a spingere i limiti degli intervalli di temperatura operativa e della longevità, specialmente in condizioni di alta corrente o alta temperatura.