Specifiche LED RGB Full Color - Dimensioni 2,8x2,7x2,45mm - Tensione R:1,7-2,4V G/B:2,5-3,3V - Potenza 60/68mW per chip - Documento Tecnico

1. Panoramica del prodotto

Il RF-W1SA27HS-M42 è un pacchetto LED SMD full-color progettato per applicazioni ad alto contrasto. Presenta una superficie completamente nera per ridurre al minimo i riflessi e massimizzare il contrasto nelle applicazioni di visualizzazione. Le dimensioni compatte di 2,8 mm x 2,7 mm x 2,45 mm lo rendono adatto per disposizioni di pixel ad alta densità.

1.1 Descrizione generale

Questo LED integra tre chip separati rosso, verde e blu in un singolo pacchetto, in grado di produrre un'ampia gamma di colori. Il prodotto è progettato con un angolo di visione estremamente ampio di 110 gradi, garantendo una percezione uniforme del colore per un vasto pubblico. È classificato IPX6 per la resistenza all'acqua, rendendolo robusto per installazioni esterne. Il livello di sensibilità all'umidità è 5a, che richiede una manipolazione e conservazione accurate. Inoltre, il prodotto è conforme RoHS e compatibile con processi di saldatura a rifusione senza piombo.

1.2 Caratteristiche

• Angolo di visione estremamente ampio (110°)
• Elevata intensità luminosa con bassa dissipazione di potenza
• Buona affidabilità e lunga vita operativa
• Resistente all'acqua secondo lo standard IPX6
• Livello di sensibilità all'umidità: 5a
• Conforme RoHS e compatibile con saldatura a rifusione senza piombo
• Finitura superficiale opaca

1.3 Applicazioni

• Schermi video full-color per esterni
• Illuminazione decorativa per interni ed esterni
• Attrazioni di divertimento e illuminazione per intrattenimento
• Segnaletica generale e scopi di visualizzazione

2. Parametri tecnici

2.1 Caratteristiche elettriche e ottiche (a Ts=25°C)

La tabella seguente riassume i principali parametri elettrici e ottici per ogni chip colore:

Tutti i parametri misurati a IF = 20mA per ogni chip, salvo diversa indicazione. Tolleranze di misura: tensione diretta ±0,1V, lunghezza d'onda dominante ±1nm, intensità luminosa ±10%.

2.2 Valori massimi assoluti

È necessario prestare attenzione per garantire che la dissipazione di potenza non superi il valore massimo nominale. Il prodotto non deve essere utilizzato in condizioni che superano questi limiti.

2.3 Sistema di binning

I LED sono suddivisi in bin in base alla tensione diretta (VF), all'intensità luminosa (Iv) e alla lunghezza d'onda dominante (λD). L'intervallo di binning per l'intensità luminosa è 1:1,3. Per la lunghezza d'onda, i chip rossi hanno un passo di bin di 5 nm, mentre verde e blu hanno 3 nm per bin. L'etichetta include il numero di parte, il numero di lotto e i codici bin per IV, VF, Wd e IF.

3. Caratteristiche prestazionali

3.1 Tensione diretta vs. Corrente diretta

La Figura 1-6 mostra la relazione tra tensione diretta e corrente diretta per ogni colore. All'aumentare della tensione diretta, la corrente diretta aumenta in modo non lineare. Il chip rosso ha una tensione di soglia inferiore rispetto al verde e al blu, coerente con il suo intervallo di tensione diretta inferiore.

3.2 Intensità relativa vs. Corrente diretta

La Figura 1-7 illustra l'intensità relativa in funzione della corrente diretta. L'intensità di uscita aumenta con la corrente, ma il tasso di incremento rallenta a correnti più elevate a causa degli effetti termici.

3.3 Intensità luminosa vs. Temperatura ambiente

La Figura 1-8 mostra l'intensità relativa al variare della temperatura ambiente da -30°C a 85°C. L'intensità diminuisce con l'aumento della temperatura, in particolare per il chip blu. Una corretta gestione termica è essenziale per mantenere le prestazioni.

3.4 Temperatura di saldatura vs. Corrente diretta

La Figura 1-9 indica la massima corrente diretta consentita a diverse temperature dei pad di saldatura. Temperature più elevate riducono la corrente massima per evitare il surriscaldamento della giunzione LED.

3.5 Distribuzione spettrale

La Figura 1-10 presenta l'emissione spettrale normalizzata dei chip rosso, verde e blu. Il picco rosso è intorno a 620 nm, il verde intorno a 530 nm e il blu intorno a 465 nm. Gli spettri sono relativamente stretti, consentendo una buona purezza del colore per applicazioni di visualizzazione.

3.6 Modelli di radiazione

Le Figure 1-11 e 1-12 mostrano rispettivamente l'intensità di radiazione in funzione dell'angolo nelle direzioni X-X e Y-Y. Il LED presenta un modello di emissione ampio, quasi Lambertiano, con un angolo a metà potenza di circa 55 gradi dalla normale, risultando in un ampio angolo di visione totale di 110 gradi.

4. Informazioni meccaniche

4.1 Dimensioni del pacchetto

Le dimensioni del pacchetto LED sono 2,8 mm (lunghezza) x 2,7 mm (larghezza) x 2,45 mm (altezza). Tutte le tolleranze sono ±0,1 mm salvo diversa indicazione. Il pacchetto ha sei terminali: 1R+, 2R- per il rosso, 3G+, 4G- per il verde, 5B+, 6B- per il blu. Il segno del piedino 1 è indicato sulla vista dall'alto. La vista dal basso mostra i pad di saldatura.

4.2 Polarità

La polarità è mostrata nella Figura 1-4. L'anodo e il catodo per ogni colore sono chiaramente contrassegnati. I circuiti di protezione dalla polarità inversa devono essere inclusi nel progetto per prevenire danni.

4.3 Modelli di saldatura

La Figura 1-5 fornisce il layout consigliato dei pad di saldatura. Le dimensioni sono fornite per una corretta progettazione dell'impronta PCB. Inoltre, il pacchetto include un riempimento con colla (Figura 1-6) per proteggere i fili di collegamento.

5. Imballaggio

5.1 Specifiche di imballaggio

I LED sono imballati in formato nastro e bobina con 10.000 pezzi per bobina. Le dimensioni del nastro di trasporto sono specificate nella Figura 2-1 e le dimensioni della bobina nella Figura 2-2 (diametro esterno 400 mm, diametro interno 100 mm, larghezza 12,4 mm, ecc.).

5.2 Etichetta e barriera all'umidità

Ogni bobina è etichettata con numero di parte, numero di lotto, codici bin per intensità luminosa (IV), tensione diretta (VF), lunghezza d'onda (Wd), corrente diretta (IF), quantità (QTY) in migliaia e codice data. La bobina è sigillata in un sacchetto di foglio di alluminio antistatico e resistente all'umidità con essiccante e una scheda indicatrice di umidità (HIC) per mantenere bassi livelli di umidità.

5.3 Scatola di cartone

Più bobine sono imballate in una scatola di cartone per la spedizione. Le dimensioni della scatola sono fornite nella Figura 2-5.

6. Affidabilità

6.1 Elementi di prova di affidabilità

Il prodotto viene testato in varie condizioni di stress secondo gli standard JEDEC: resistenza al calore di saldatura (260°C, 3 volte), shock termico (-40°C a 100°C, 500 cicli), resistenza all'umidità (85°C/85%RH + rifusione), stoccaggio ad alta temperatura (100°C, 1000h), stoccaggio a bassa temperatura (-40°C, 1000h), vita operativa a temperatura ambiente (25°C, 20mA, 1000h), prova di vita ad alta temperatura e alta umidità (85°C/85%RH, 10mA, 500h), stoccaggio a temperatura e umidità (85°C/85%RH, 1000h) e prova di vita a bassa temperatura (-40°C, 20mA, 1000h).

6.2 Criteri di guasto

Dopo i test di affidabilità, i LED vengono giudicati in base a: variazione della tensione diretta inferiore al 10%, corrente inversa inferiore a 10μA, degradazione media dell'intensità luminosa inferiore al 30% e nessun danno meccanico (crepe, delaminazione, chip morti).

7. Saldatura a rifusione SMT

7.1 Profilo di rifusione

Il profilo di saldatura a rifusione consigliato è mostrato nella Figura 3-1 e nella Tabella 3-1. Parametri chiave: tasso di salita ≤4°C/s, preriscaldamento da 150°C a 200°C per 60-120s, tempo sopra 217°C (TL) ≤60s, temperatura di picco 245°C per ≤10s, tasso di raffreddamento ≤6°C/s. Tempo totale da 25°C al picco ≤8 minuti. È consentita una sola rifusione. Si consiglia l'uso di pasta saldante a media temperatura.

7.2 Saldatura manuale e riparazione

Se è necessaria la saldatura manuale, utilizzare un saldatore a una temperatura inferiore a 300°C per meno di 3 secondi e solo una volta. La riparazione dovrebbe essere evitata, ma se necessaria, utilizzare un saldatore a doppia punta. Dopo la saldatura, lasciare raffreddare il prodotto a temperatura ambiente prima di maneggiarlo.

7.3 Pulizia

Non pulire con acqua, benzene o diluente. Si consiglia l'alcol isopropilico (alcol). Evitare liquidi ionici contenenti cloro (Cl) o zolfo (S).

8. Precauzioni di manipolazione

8.1 Stoccaggio

La confezione resistente all'umidità deve essere conservata a ≤30°C e ≤60% RH per un massimo di 6 mesi. Dopo l'apertura, i LED devono essere utilizzati entro 12 ore in un ambiente controllato (≤30°C, ≤60% RH). Il materiale non utilizzato deve essere conservato a ≤30°C e ≤10% RH e cotto a 65±5°C per 24 ore prima del successivo utilizzo. Per prodotti inumiditi o più vecchi di 6 mesi, il tempo di cottura aumenta (24-48h) o restituirli in fabbrica.

8.2 Elettricità statica

La scarica statica può danneggiare il LED, causando una tensione diretta inferiore o nessuna luce. Tutte le attrezzature e il personale devono essere adeguatamente collegati a terra. Utilizzare cinturini da polso, tappetini e contenitori antistatici.

8.3 Protezione dalla tensione inversa

La corrente inversa è normalmente piccola, ma una tensione inversa eccessiva (superiore a 5V) può aumentare rapidamente la corrente di dispersione e causare problemi di scala di grigi nei display. Progettare per mantenere la tensione inversa al di sotto di 5V.

8.4 Gestione termica

Per garantire una lunga durata, la temperatura superficiale del LED deve essere mantenuta al di sotto di 55°C e la temperatura dei terminali al di sotto di 75°C in funzione. La corretta progettazione termica del PCB e la spaziatura sono fondamentali. La temperatura di giunzione non deve superare i 115°C.

9. Raccomandazioni per la progettazione dell'applicazione

Utilizzare driver a corrente costante per ogni colore per mantenere una luminosità uniforme. Assicurarsi che la dissipazione di potenza totale non superi i valori massimi nominali. Quando si utilizza la guida a matrice, evitare la tensione inversa durante il tempo di riposo. Il degrado può verificarsi se i LED non vengono utilizzati per lunghi periodi; deumidificare prima del riutilizzo. Per i display a noleggio, la selezione dei bin garantisce l'uniformità del colore. Evitare ambienti con idrogeno solforato o alto contenuto di sale.

10. Confronto tecnologico

Rispetto ai LED RGB standard, questo dispositivo presenta una superficie completamente nera che migliora il contrasto riducendo la riflessione della luce dal pacchetto. La classificazione IPX6 fornisce protezione contro potenti getti d'acqua, rendendolo ideale per l'uso esterno. L'ampio angolo di visione di 110 gradi supera molti prodotti concorrenti che offrono solo 90-100 gradi. Inoltre, il livello di sensibilità all'umidità 5a richiede una manipolazione attenta ma consente la compatibilità con la rifusione senza piombo.

11. Domande frequenti

D: Perché è richiesta la cottura prima della saldatura?
R: Per rimuovere l'umidità assorbita dal pacchetto, che può causare 'popcorning' durante la rifusione, portando a danni interni.

D: Posso attivare tutti e tre i colori alla corrente massima contemporaneamente?
R: La dissipazione di potenza totale massima deve essere considerata. Mentre ogni chip può funzionare alla sua corrente massima, il calore combinato può superare i limiti termici. Sono necessari un adeguato dissipatore di calore e una riduzione della corrente.

D: Come posso garantire l'uniformità del colore su molti LED?
R: Utilizzare LED dello stesso codice bin per intensità luminosa e lunghezza d'onda. Il datasheet specifica gli intervalli di binning per facilitare l'abbinamento.

12. Casi di studio

In una grande installazione di schermo video full-color esterno, migliaia di questi LED sono stati utilizzati con un passo pixel di 10 mm. La superficie completamente nera ha migliorato significativamente il rapporto di contrasto rispetto ai LED convenzionali con superficie grigia, consentendo una migliore leggibilità sotto la luce solare diretta. La classificazione IPX6 ha garantito un funzionamento affidabile durante i temporali. Con una corretta gestione termica, lo schermo ha raggiunto una luminosità superiore a 5000 nit e una durata superiore a 50.000 ore.

13. Principio di funzionamento

I LED RGB combinano tre chip semiconduttori che emettono diverse lunghezze d'onda (rosso: AlInGaP, verde e blu: InGaN). Variando la corrente diretta a ciascun chip, l'occhio umano percepisce un'ampia gamma di colori attraverso la miscelazione additiva dei colori. Il design del pacchetto include una coppa riflettente e resina trasparente per estrarre la luce in modo efficiente e ottenere il modello di fascio desiderato.

14. Tendenze di sviluppo

La tendenza nei display LED per esterni è verso una maggiore luminosità, una migliore uniformità del colore e una maggiore durata ambientale. La superficie completamente nera e la classificazione IPX6 di questo LED sono in linea con la domanda di maggiore contrasto e resistenza alle intemperie. Gli sviluppi futuri potrebbero includere pacchetti ancora più piccoli, maggiore efficacia e integrazione con sistemi di controllo intelligenti.