Indice
- 1. Panoramica del prodotto
- 1.1 Descrizione generale
- 1.2 Caratteristiche
- 1.3 Applicazioni
- 2. Dimensioni del pacchetto e polarità
- 2.1 Profilo meccanico
- 2.2 Identificazione della polarità
- 3. Caratteristiche elettriche e ottiche
- 3.1 Tensione diretta
- 3.2 Lunghezza d'onda dominante
- 3.3 Intensità luminosa
- 3.4 Altri parametri
- 3.5 Valori massimi assoluti
- 4. Sistema di categorizzazione
- 5. Curve tipiche delle caratteristiche ottiche
- 5.1 Tensione diretta vs. Corrente diretta
- 5.2 Corrente diretta vs. Intensità relativa
- 5.3 Temperatura di saldatura vs. Intensità relativa e Corrente diretta
- 5.4 Corrente diretta vs. Lunghezza d'onda dominante
- 5.5 Intensità relativa vs. Lunghezza d'onda
- 5.6 Diagramma di radiazione
- 6. Informazioni sull'imballaggio
- 6.1 Nastro trasportatore e bobina
- 6.2 Formato dell'etichetta
- 6.3 Sacchetto barriera contro l'umidità
- 6.4 Scatola di cartone
- 6.5 Condizioni di stoccaggio
- 7. Elementi di prova di affidabilità e criteri
- 8. Istruzioni per la saldatura a rifusione SMT
- 8.1 Profilo di rifusione consigliato
- 8.2 Saldatura a mano
- 8.3 Riparazione
- 8.4 Precauzioni
- 9. Precauzioni di manipolazione e considerazioni di progettazione
- 9.1 Condizioni ambientali
- 9.2 Scarica elettrostatica (ESD)
- 9.3 Progettazione del circuito
- 9.4 Gestione termica
- 10. Esempi di applicazione e note di progettazione
- 11. Panoramica del principio
- 12. Tendenze di sviluppo
- Terminologia delle specifiche LED
- Prestazioni fotoelettriche
- Parametri elettrici
- Gestione termica e affidabilità
- Imballaggio e materiali
- Controllo qualità e binning
- Test e certificazione
1. Panoramica del prodotto
1.1 Descrizione generale
Questo LED verde è realizzato utilizzando un chip verde e confezionato in un compatto pacchetto a montaggio superficiale con dimensioni di 1,6 mm x 0,8 mm x 0,93 mm. È progettato per applicazioni di indicatori generali, display di simboli e retroilluminazione di interruttori. Il LED presenta un angolo di visione stretto di 60 gradi, rendendolo adatto per applicazioni che richiedono un'emissione luminosa focalizzata. È conforme ai requisiti RoHS e ha un livello di sensibilità all'umidità 3 (MSL 3). Il prodotto è adatto per tutti i processi di assemblaggio e saldatura SMT.
1.2 Caratteristiche
- Angolo di visione stretto: 60° (al 50% di IV)
- Adatto per tutti i processi di assemblaggio e saldatura SMT
- Livello di sensibilità all'umidità: Livello 3
- Conforme RoHS
- Disponibile in più categorie di lunghezza d'onda e intensità
1.3 Applicazioni
- Indicatore ottico
- Display di interruttori e simboli
- Uso generale
2. Dimensioni del pacchetto e polarità
2.1 Profilo meccanico
Il pacchetto LED ha una lunghezza di 1,60 mm, larghezza di 0,80 mm e altezza di 0,93 mm (tolleranza ±0,2 mm se non diversamente specificato). La vista dall'alto mostra un contorno rettangolare con una piccola sporgenza su un lato per l'identificazione della polarità. La vista dal basso indica due terminali: il terminale 1 è il catodo, il terminale 2 è l'anodo. La disposizione consigliata dei pad di saldatura è: larghezza pad anodico 0,70 mm, distanza 0,30 mm, larghezza pad catodico 1,2 mm, e distanza esterna tra i pad 2,8 mm. Tutte le dimensioni sono in millimetri.
2.2 Identificazione della polarità
La polarità è contrassegnata sul pacchetto. Nella vista dal basso, il catodo è indicato da un piccolo intaglio o segno. Gli utenti devono assicurare un orientamento corretto durante l'assemblaggio per evitare danni da polarizzazione inversa.
3. Caratteristiche elettriche e ottiche
3.1 Tensione diretta
Con una corrente diretta di 20 mA e temperatura di 25°C, la tensione diretta (VF) è categorizzata in più contenitori: E0 (2,4-2,6 V), F0 (2,6-2,8 V), G0 (2,8-3,0 V), H0 (3,0-3,2 V), I0 (3,2-3,4 V) e J0 (3,4-3,6 V). I valori tipici sono intorno a 3,2 V. La corrente diretta massima assoluta è 30 mA DC, con una corrente di picco impulsiva di 60 mA (ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0,1 ms).
3.2 Lunghezza d'onda dominante
La lunghezza d'onda dominante (λD) è misurata a 20 mA e 25°C. I contenitori includono D00 (515-520 nm), E00 (520-525 nm), F00 (525-530 nm), G00 (530-535 nm) e J00 (nota: tipicamente 530 nm). La tolleranza di misura è ±2 nm.
3.3 Intensità luminosa
L'intensità luminosa (IV) a 20 mA è suddivisa in contenitori: I0 (350-530 mcd), K00 (530-800 mcd) e L00 (800-1200 mcd). Le intensità tipiche sono intorno a 530 mcd per il contenitore K00. La tolleranza di misura è ±10%.
3.4 Altri parametri
- Larghezza di banda spettrale a metà (Δλ): tipica 15 nm.
- Angolo di visione (2θ1/2): 60°.
- Corrente inversa (IR) a VR=5 V: max 10 μA.
- Resistenza termica (RTHJ-S): tipica 450 °C/W.
3.5 Valori massimi assoluti
A Ts=25°C: Dissipazione di potenza 108 mW; Corrente diretta 30 mA; Corrente diretta di picco 60 mA (impulso); ESD (HBM) 1000 V; Temperatura di esercizio da -40 a +85°C; Temperatura di stoccaggio da -40 a +85°C; Temperatura di giunzione 95°C. È necessario prestare attenzione a non superare questi limiti, specialmente la temperatura di giunzione e la dissipazione di potenza.
4. Sistema di categorizzazione
Il LED è suddiviso in contenitori per tensione diretta, lunghezza d'onda dominante e intensità luminosa. Ciò consente ai clienti di selezionare dispositivi con parametri strettamente controllati per prestazioni costanti. Il codice contenitore sull'etichetta include campi per VF, WLD (lunghezza d'onda) e flusso luminoso/IV. La struttura tipica dei contenitori è la seguente:
- Contenitori di tensione diretta:E0 (2.4-2.6V), F0 (2.6-2.8V), G0 (2.8-3.0V), H0 (3.0-3.2V), I0 (3.2-3.4V), J0 (3.4-3.6V).
- Contenitori di lunghezza d'onda:D00 (515-520 nm), E00 (520-525 nm), F00 (525-530 nm), G00 (530-535 nm), J00 (tipicamente 530 nm).
- Contenitori di intensità:I0 (350-530 mcd), K00 (530-800 mcd), L00 (800-1200 mcd).
5. Curve tipiche delle caratteristiche ottiche
5.1 Tensione diretta vs. Corrente diretta
La tensione diretta aumenta con la corrente diretta secondo una tipica curva del diodo. A 20 mA, VF è intorno a 3,0-3,2 V. La curva mostra un aumento ripido a bassa corrente e un aumento più graduale a correnti più elevate.
5.2 Corrente diretta vs. Intensità relativa
L'intensità relativa aumenta con la corrente diretta fino al valore massimo nominale. La curva mostra una relazione da lineare a leggermente superlineare.
5.3 Temperatura di saldatura vs. Intensità relativa e Corrente diretta
All'aumentare della temperatura di saldatura (o della temperatura ambiente), l'intensità relativa diminuisce. La corrente diretta deve essere ridotta per mantenere la temperatura di giunzione al di sotto di 95°C. Queste curve aiutano nella progettazione termica.
5.4 Corrente diretta vs. Lunghezza d'onda dominante
All'aumentare della corrente diretta, la lunghezza d'onda dominante si sposta leggermente verso lunghezze d'onda più lunghe (spostamento verso il rosso) a causa del riscaldamento e del restringimento del bandgap.
5.5 Intensità relativa vs. Lunghezza d'onda
La distribuzione spettrale mostra un picco intorno a 520-530 nm con una larghezza a metà altezza di circa 15 nm.
5.6 Diagramma di radiazione
Il diagramma di radiazione è direzionale con un angolo di visione di 60° al 50% di intensità, adatto per applicazioni di indicatori focalizzati.
6. Informazioni sull'imballaggio
6.1 Nastro trasportatore e bobina
I LED sono confezionati in nastro trasportatore con larghezza di 8,0 mm e passo delle tasche di 4,0 mm. Il nastro è avvolto su una bobina con diametro 178 mm, diametro del mozzo 60 mm e larghezza 8,0 mm. Ogni bobina contiene 3000 pezzi. La direzione di alimentazione è indicata e un segno di polarità è presente sul nastro.
6.2 Formato dell'etichetta
L'etichetta include Numero parte, Numero specifica, Numero lotto, Codice contenitore (VF, Lunghezza d'onda, Flusso luminoso/IV), Quantità e Data di produzione. Il codice contenitore consente la tracciabilità delle caratteristiche elettriche e ottiche.
6.3 Sacchetto barriera contro l'umidità
La bobina è sigillata in un sacchetto barriera contro l'umidità con un essiccante e una carta indicatrice di umidità. L'imballaggio è etichettato con precauzioni ESD.
6.4 Scatola di cartone
Più bobine sono imballate in una scatola di cartone per la spedizione.
6.5 Condizioni di stoccaggio
Prima di aprire il sacchetto di alluminio: conservare a ≤30°C e ≤75% UR, durata di conservazione 1 anno dalla consegna. Dopo l'apertura: conservare a ≤30°C e ≤60% UR e deve essere utilizzato entro 168 ore. Se le condizioni di conservazione vengono superate, è necessaria una cottura a 60±5°C per almeno 24 ore.
7. Elementi di prova di affidabilità e criteri
Il LED ha superato i seguenti test di affidabilità (dimensione del campione 22 pezzi, criteri di accettazione 0/1):
- Saldatura a rifusione:260°C max, 10 secondi, 2 volte (JESD22-B106).
- Ciclo termico:Da -40°C a 100°C, 100 cicli (JESD22-A104).
- Shock termico:Da -40°C a 100°C, 300 cicli (JESD22-A106).
- Stoccaggio ad alta temperatura:100°C, 1000 ore (JESD22-A103).
- Stoccaggio a bassa temperatura:-40°C, 1000 ore (JESD22-A119).
- Test di vita:25°C, IF=20 mA, 1000 ore (JESD22-A108).
Criteri di guasto: variazione della tensione diretta entro ±10% (U.S.L x 1,1), corrente inversa inferiore a U.S.L x 2,0 e mantenimento del flusso luminoso ≥70% (L.S.L x 0,7).
8. Istruzioni per la saldatura a rifusione SMT
8.1 Profilo di rifusione consigliato
Il LED è compatibile con la saldatura a rifusione senza piombo. Il profilo deve seguire questi parametri: velocità di rampa ≤3°C/s; preriscaldo da 150°C a 200°C per 60-120 secondi; tempo sopra 217°C (TL) 60-150 secondi; temperatura di picco (TP) 260°C, massimo 10 secondi; velocità di raffreddamento ≤6°C/s. Il tempo totale da 25°C al picco deve essere ≤8 minuti.
8.2 Saldatura a mano
Se è necessaria la saldatura a mano: temperatura del saldatore <300°C, tempo <3 secondi, una sola volta.
8.3 Riparazione
La riparazione dovrebbe essere evitata. Se inevitabile, utilizzare un saldatore a doppia punta e verificare preventivamente che le caratteristiche del LED non siano danneggiate.
8.4 Precauzioni
- Non montare i LED su PCB deformati.
- Non applicare stress meccanico o vibrazioni durante il raffreddamento dopo la rifusione.
- Non raffreddare rapidamente il dispositivo.
9. Precauzioni di manipolazione e considerazioni di progettazione
9.1 Condizioni ambientali
Il LED non deve essere esposto ad alte concentrazioni di composti di zolfo (>100 ppm) o composti alogenuri (bromo <900 ppm, cloro <900 ppm, alogenuri totali <1500 ppm). I composti organici volatili (VOC) provenienti dai materiali degli apparecchi possono penetrare nell'incapsulante in silicone e causare scolorimento; utilizzare materiali compatibili.
9.2 Scarica elettrostatica (ESD)
Il LED è sensibile all'ESD (HBM 1000 V). Utilizzare una protezione ESD adeguata durante la manipolazione, lo stoccaggio e l'assemblaggio.
9.3 Progettazione del circuito
Utilizzare sempre un resistore di limitazione della corrente per evitare di superare la corrente massima assoluta. Il circuito di pilotaggio non deve applicare tensione inversa o sovracorrente. La progettazione termica è critica: garantire una sufficiente dissipazione del calore per mantenere la temperatura di giunzione al di sotto di 95°C.
9.4 Gestione termica
Poiché la resistenza termica è 450 °C/W, a 20 mA la dissipazione di potenza è di circa 64-72 mW, causando un aumento di temperatura di circa 29-32 °C sopra l'ambiente. A correnti più elevate, è necessario ridurre la corrente.
10. Esempi di applicazione e note di progettazione
Questo LED verde è ideale per indicatori di stato, retroilluminazione di pulsanti e illuminazione di simboli in elettronica di consumo, controlli industriali e interni automobilistici. Il suo angolo di visione stretto fornisce un'elevata luminosità assiale. Per un'illuminazione uniforme, è possibile utilizzare più LED con spaziatura appropriata. Durante la progettazione del PCB, seguire le dimensioni consigliate dei pad di saldatura. Considerare sempre le curve di riduzione per temperatura e corrente. È necessaria una pre-cottura se il sacchetto barriera contro l'umidità è stato aperto per più di 168 ore o se l'essiccante ha cambiato colore. Il LED deve essere conservato in un ambiente asciutto e protetto da ESD.
11. Panoramica del principio
Il LED verde è basato su un chip di nitruro di gallio (GaN) o nitruro di gallio e indio (InGaN) che emette luce quando gli elettroni si ricombinano con le lacune nella giunzione p-n. Il bandgap del semiconduttore determina la lunghezza d'onda dominante, che è tipicamente intorno a 520 nm per il verde. Il dispositivo è incapsulato in una resina siliconica o epossidica trasparente che protegge il chip e fornisce l'effetto lente ottica per ottenere l'angolo di visione desiderato.
12. Tendenze di sviluppo
I LED verdi si stanno evolvendo continuamente verso una maggiore efficacia e una migliore stabilità del colore. Le tendenze attuali includono dimensioni del pacchetto più piccole (es. 0603), maggiore efficacia luminosa e una migliore gestione termica. L'uso dei LED verdi nella retroilluminazione dei display e nell'illuminazione automobilistica continua a crescere. Questo pacchetto 1608 rimane popolare per applicazioni di indicatori generali grazie al suo equilibrio tra dimensioni, luminosità e costo.
Terminologia delle specifiche LED
Spiegazione completa dei termini tecnici LED
Prestazioni fotoelettriche
| Termine | Unità/Rappresentazione | Spiegazione semplice | Perché importante |
|---|---|---|---|
| Efficienza luminosa | lm/W (lumen per watt) | Uscita luce per watt di elettricità, più alto significa più efficiente energeticamente. | Determina direttamente il grado di efficienza energetica e il costo dell'elettricità. |
| Flusso luminoso | lm (lumen) | Luce totale emessa dalla sorgente, comunemente chiamata "luminosità". | Determina se la luce è abbastanza brillante. |
| Angolo di visione | ° (gradi), es. 120° | Angolo in cui l'intensità luminosa scende alla metà, determina la larghezza del fascio. | Influisce sulla gamma di illuminazione e uniformità. |
| CCT (Temperatura colore) | K (Kelvin), es. 2700K/6500K | Calore/freschezza della luce, valori più bassi giallastri/caldi, più alti biancastri/freddi. | Determina l'atmosfera di illuminazione e scenari adatti. |
| CRI / Ra | Senza unità, 0–100 | Capacità di riprodurre accuratamente i colori degli oggetti, Ra≥80 è buono. | Influisce sull'autenticità del colore, utilizzato in luoghi ad alta richiesta come centri commerciali, musei. |
| SDCM | Passi ellisse MacAdam, es. "5 passi" | Metrica di consistenza del colore, passi più piccoli significano colore più consistente. | Garantisce colore uniforme attraverso lo stesso lotto di LED. |
| Lunghezza d'onda dominante | nm (nanometri), es. 620nm (rosso) | Lunghezza d'onda corrispondente al colore dei LED colorati. | Determina la tonalità di LED monocromatici rossi, gialli, verdi. |
| Distribuzione spettrale | Curva lunghezza d'onda vs intensità | Mostra la distribuzione dell'intensità attraverso le lunghezze d'onda. | Influisce sulla resa cromatica e qualità del colore. |
Parametri elettrici
| Termine | Simbolo | Spiegazione semplice | Considerazioni di progettazione |
|---|---|---|---|
| Tensione diretta | Vf | Tensione minima per accendere il LED, come "soglia di avvio". | La tensione del driver deve essere ≥Vf, le tensioni si sommano per LED in serie. |
| Corrente diretta | If | Valore di corrente per il normale funzionamento del LED. | Solitamente azionamento a corrente costante, la corrente determina luminosità e durata. |
| Corrente di impulso massima | Ifp | Corrente di picco tollerabile per brevi periodi, utilizzata per dimmerazione o lampeggio. | La larghezza dell'impulso e il ciclo di lavoro devono essere rigorosamente controllati per evitare danni. |
| Tensione inversa | Vr | Tensione inversa massima che il LED può sopportare, oltre può causare rottura. | Il circuito deve prevenire connessione inversa o picchi di tensione. |
| Resistenza termica | Rth (°C/W) | Resistenza al trasferimento di calore dal chip alla saldatura, più bassa è meglio. | Alta resistenza termica richiede dissipazione termica più forte. |
| Immunità ESD | V (HBM), es. 1000V | Capacità di resistere a scariche elettrostatiche, più alto significa meno vulnerabile. | Sono necessarie misure antistatiche in produzione, specialmente per LED sensibili. |
Gestione termica e affidabilità
| Termine | Metrica chiave | Spiegazione semplice | Impatto |
|---|---|---|---|
| Temperatura di giunzione | Tj (°C) | Temperatura operativa effettiva all'interno del chip LED. | Ogni riduzione di 10°C può raddoppiare la durata; troppo alta causa decadimento della luce, spostamento del colore. |
| Deprezzamento del lumen | L70 / L80 (ore) | Tempo affinché la luminosità scenda al 70% o 80% dell'iniziale. | Definisce direttamente la "durata di servizio" del LED. |
| Manutenzione del lumen | % (es. 70%) | Percentuale di luminosità trattenuta dopo il tempo. | Indica la ritenzione della luminosità su uso a lungo termine. |
| Spostamento del colore | Δu′v′ o ellisse MacAdam | Grado di cambiamento del colore durante l'uso. | Influisce sulla consistenza del colore nelle scene di illuminazione. |
| Invecchiamento termico | Degradazione del materiale | Deterioramento dovuto ad alta temperatura a lungo termine. | Può causare calo di luminosità, cambio colore o guasto a circuito aperto. |
Imballaggio e materiali
| Termine | Tipi comuni | Spiegazione semplice | Caratteristiche e applicazioni |
|---|---|---|---|
| Tipo di imballaggio | EMC, PPA, Ceramica | Materiale di alloggiamento che protegge il chip, fornisce interfaccia ottica/termica. | EMC: buona resistenza al calore, basso costo; Ceramica: migliore dissipazione termica, vita più lunga. |
| Struttura del chip | Frontale, Flip Chip | Disposizione degli elettrodi del chip. | Flip chip: migliore dissipazione termica, maggiore efficienza, per alta potenza. |
| Rivestimento al fosforo | YAG, Silicato, Nitruro | Copre il chip blu, converte una parte in giallo/rosso, mescola a bianco. | Diversi fosfori influenzano efficienza, CCT e CRI. |
| Lente/Ottica | Piana, Microlente, TIR | Struttura ottica sulla superficie che controlla la distribuzione della luce. | Determina l'angolo di visione e la curva di distribuzione della luce. |
Controllo qualità e binning
| Termine | Contenuto di binning | Spiegazione semplice | Scopo |
|---|---|---|---|
| Bin del flusso luminoso | Codice es. 2G, 2H | Raggruppato per luminosità, ogni gruppo ha valori lumen min/max. | Garantisce luminosità uniforme nello stesso lotto. |
| Bin di tensione | Codice es. 6W, 6X | Raggruppato per intervallo di tensione diretta. | Facilita l'abbinamento del driver, migliora l'efficienza del sistema. |
| Bin del colore | Ellisse MacAdam 5 passi | Raggruppato per coordinate colore, garantendo un intervallo ristretto. | Garantisce consistenza del colore, evita colore non uniforme all'interno del dispositivo. |
| Bin CCT | 2700K, 3000K ecc. | Raggruppato per CCT, ognuno ha corrispondente intervallo di coordinate. | Soddisfa diversi requisiti CCT della scena. |
Test e certificazione
| Termine | Standard/Test | Spiegazione semplice | Significato |
|---|---|---|---|
| LM-80 | Test di manutenzione del lumen | Illuminazione a lungo termine a temperatura costante, registrando il decadimento della luminosità. | Utilizzato per stimare la vita LED (con TM-21). |
| TM-21 | Standard di stima della vita | Stima la vita in condizioni reali basandosi sui dati LM-80. | Fornisce una previsione scientifica della vita. |
| IESNA | Società di ingegneria dell'illuminazione | Copre metodi di test ottici, elettrici, termici. | Base di test riconosciuta dal settore. |
| RoHS / REACH | Certificazione ambientale | Garantisce nessuna sostanza nociva (piombo, mercurio). | Requisito di accesso al mercato a livello internazionale. |
| ENERGY STAR / DLC | Certificazione di efficienza energetica | Certificazione di efficienza energetica e prestazioni per l'illuminazione. | Utilizzato negli appalti pubblici, programmi di sussidi, migliora la competitività. |