LED SMD Arancione a Visione Laterale 5A - Ultra Luminoso AlInGaP - Tensione Inversa 5V - Potenza 75mW - Scheda Tecnica in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche per un LED (Light Emitting Diode) ad alte prestazioni di tipo SMD (Surface Mount Device) a visione laterale. Il dispositivo utilizza un chip semiconduttore ultra luminoso in Fosfuro di Alluminio, Indio e Gallio (AlInGaP) per produrre luce arancione. È progettato con un package a lente trasparente, offrendo un ampio angolo di visione adatto a varie applicazioni di indicazione e retroilluminazione dove è richiesta un'emissione laterale. Il prodotto è conforme alle direttive RoHS (Restriction of Hazardous Substances), classificandolo come prodotto ecologico. Il suo design è compatibile con le attrezzature standard di pick-and-place automatizzate e con i processi di saldatura a rifusione a infrarossi (IR), rendendolo ideale per la produzione di grandi volumi. I LED sono forniti su nastro da 8mm montato su bobine da 7 pollici di diametro, aderendo allo standard di imballaggio EIA (Electronic Industries Alliance).

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

I valori massimi assoluti definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Questi valori sono specificati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C e non devono essere superati in nessuna condizione operativa.

• Dissipazione di Potenza (Pd):75 mW. Questa è la quantità massima di potenza che il package del LED può dissipare come calore senza degradare le prestazioni o causare guasti.
• Corrente Diretta Continua (IF):30 mA DC. La massima corrente in regime stazionario che può essere applicata in modo continuativo.
• Corrente Diretta di Picco:80 mA. Ciò è consentito solo in condizioni pulsate con un ciclo di lavoro di 1/10 e una larghezza di impulso di 0.1ms. Superare la corrente nominale DC in modalità pulsata consente una luminosità istantanea più elevata.
• Tensione Inversa (VR):5 V. La massima tensione che può essere applicata in direzione di polarizzazione inversa attraverso il LED. Superare questo valore può causare la rottura della giunzione.
• Soglia di Scarica Elettrostatica (ESD) (HBM):1000 V (Modello del Corpo Umano). Ciò indica la sensibilità del dispositivo all'elettricità statica; sono obbligatorie le corrette procedure di manipolazione ESD.
• Intervallo di Temperatura Operativa:-30°C a +85°C. L'intervallo di temperatura ambiente entro il quale il LED è progettato per funzionare correttamente.
• Intervallo di Temperatura di Conservazione:-40°C a +85°C. L'intervallo di temperatura per la conservazione sicura quando il dispositivo non è alimentato.
• Condizione di Saldatura a Rifusione IR:Temperatura di picco di 260°C per un massimo di 10 secondi. Questo definisce il profilo termico che il package può sopportare durante l'assemblaggio.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi parametri sono misurati a Ta=25°C e definiscono le prestazioni tipiche del LED in condizioni operative normali. La corrente di test (IF) per la maggior parte dei parametri ottici è di 5 mA.

• Intensità Luminosa (Iv):Varia da un minimo di 11.2 millicandele (mcd) a un valore tipico di 71.0 mcd a 5 mA. L'intensità è misurata utilizzando un sensore filtrato per corrispondere alla curva di risposta fotopica (dell'occhio umano) (CIE).
• Angolo di Visione (2θ1/2):130 gradi. Questo è l'angolo totale a cui l'intensità luminosa scende alla metà del valore misurato sull'asse centrale. Un ampio angolo di visione è caratteristico dei LED a visione laterale con lente trasparente.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λP):611 nanometri (nm). Questa è la lunghezza d'onda alla quale la potenza spettrale in uscita del LED è al massimo.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd):605 nm. Derivata dal diagramma di cromaticità CIE, questa è la singola lunghezza d'onda che meglio rappresenta il colore percepito (arancione) del LED dall'occhio umano.
• Larghezza a Metà Altezza della Linea Spettrale (Δλ):17 nm. Questo parametro indica la purezza spettrale o la larghezza di banda della luce emessa, misurata come larghezza totale a metà dell'intensità massima (FWHM).
• Tensione Diretta (VF):Tra 1.6 V (min) e 2.3 V (max) a IF=5mA. Questa è la caduta di tensione ai capi del LED quando è percorso da corrente.
• Corrente Inversa (IR):Massimo di 10 microampere (μA) quando viene applicata una tensione inversa (VR) di 5V. È auspicabile una bassa corrente inversa.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

L'intensità luminosa dei LED può variare da lotto a lotto. Per garantire la coerenza per l'utente finale, i dispositivi vengono suddivisi in bin di intensità in base alle prestazioni misurate a 5 mA. Il codice bin definisce l'intensità luminosa minima e massima garantita per i LED contrassegnati con quel codice. La tolleranza all'interno di ogni bin è di +/- 15%.

• Codice Bin L:11.2 mcd (Min) a 18.0 mcd (Max)
• Codice Bin M:18.0 mcd (Min) a 28.0 mcd (Max)
• Codice Bin N:28.0 mcd (Min) a 45.0 mcd (Max)
• Codice Bin P:45.0 mcd (Min) a 71.0 mcd (Max)

Questo sistema consente ai progettisti di selezionare LED con un intervallo di luminosità noto per la loro applicazione, aiutando a ottenere un'illuminazione uniforme nei progetti con più LED.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene nella scheda tecnica siano referenziate curve grafiche specifiche (ad es., Fig.1 per la distribuzione spettrale, Fig.6 per l'angolo di visione), il loro comportamento tipico può essere descritto in base alla fisica dei semiconduttori e alle caratteristiche standard dei LED.

4.1 Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V)

Il materiale AlInGaP ha una tensione diretta caratteristica tipicamente compresa tra 1.6V e 2.3V a 5mA. La curva I-V è esponenziale; un piccolo aumento della tensione diretta comporta un grande aumento della corrente diretta. Pertanto, è altamente consigliato pilotare il LED con una sorgente di corrente costante piuttosto che con una sorgente di tensione costante per prevenire la fuga termica e garantire un'uscita luminosa stabile.

4.2 Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta

L'emissione luminosa (intensità luminosa) è approssimativamente proporzionale alla corrente diretta in un intervallo significativo. Tuttavia, l'efficienza tende a diminuire a correnti molto elevate a causa dell'aumento della generazione di calore all'interno del chip (effetto droop). Operare a o al di sotto della corrente DC consigliata garantisce efficienza e longevità ottimali.

4.3 Dipendenza dalla Temperatura

Come tutti i semiconduttori, le prestazioni del LED sono sensibili alla temperatura. All'aumentare della temperatura di giunzione:

• Tensione Diretta (VF):Diminuisce leggermente.
• Intensità Luminosa (Iv):Diminuisce. L'emissione luminosa dei LED AlInGaP ha un coefficiente di temperatura negativo.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd):Può spostarsi leggermente, tipicamente verso lunghezze d'onda più lunghe (spostamento verso il rosso) all'aumentare della temperatura.

Una corretta gestione termica nell'applicazione (ad es., un'adeguata area di rame sul PCB per lo smaltimento del calore) è cruciale per mantenere prestazioni e durata costanti.

4.4 Distribuzione Spettrale

La curva di emissione spettrale mostrerà un picco principale a circa 611 nm (arancio-rosso). La larghezza a metà altezza di 17 nm indica uno spettro di emissione relativamente stretto rispetto ai LED bianchi o a spettro ampio, il che è tipico per i dispositivi monocromatici AlInGaP.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

La scheda tecnica include un disegno dimensionale dettagliato del package SMD. Le caratteristiche principali includono la geometria della lente a visione laterale, la posizione e le dimensioni dei terminali di catodo e anodo e l'impronta complessiva del package. Tutte le dimensioni sono fornite in millimetri con una tolleranza standard di ±0.10 mm salvo diversa indicazione. Il design a visione laterale dirige la luce parallelamente al piano di montaggio del PCB.

5.2 Identificazione della Polarità e Progetto dei Pad

Il LED ha un terminale anodo (+) e catodo (-). La scheda tecnica fornisce un layout suggerito per i pad di saldatura (land pattern) per il progetto del PCB. Questo layout è ottimizzato per una saldatura affidabile e stabilità meccanica. Indica anche la direzione di saldatura consigliata per garantire filetti di saldatura uniformi e prevenire l'effetto "tombstone" (un'estremità che si solleva dal pad durante la rifusione). Seguire queste linee guida è essenziale per una produzione ad alta resa.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione

Viene fornito un profilo di rifusione a infrarossi (IR) suggerito per processi di saldatura senza piombo (Pb-free). I parametri chiave di questo profilo includono:

• Zona di Pre-riscaldamento/Soak:Rampa fino a 150-200°C per attivare il flussante e riscaldare gradualmente l'assemblaggio, minimizzando lo shock termico.
• Zona di Rifusione:La temperatura sale fino a un picco massimo di 260°C. Il tempo sopra il liquidus (tipicamente ~217°C per la saldatura SnAgCu) e il tempo entro 5°C dalla temperatura di picco sono critici per la formazione del giunto.
• Temperatura di Picco & Tempo:Il package non deve superare i 260°C per più di 10 secondi. Questo limite è fondamentale per prevenire danni alla lente epossidica del LED e ai fili di connessione interni.
• Zona di Raffreddamento:Raffreddamento controllato per solidificare correttamente i giunti di saldatura.

Il profilo si basa sugli standard JEDEC, ma è consigliata una profilatura finale a livello scheda a causa delle variazioni nel design del PCB, nella pasta saldante e nelle caratteristiche del forno.

6.2 Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale, utilizzare un saldatore a temperatura controllata. La temperatura della punta non deve superare i 300°C e il tempo di saldatura per terminale deve essere limitato a un massimo di 3 secondi. La saldatura manuale deve essere eseguita una sola volta per evitare stress termici.

6.3 Pulizia

Se è richiesta la pulizia dopo la saldatura, utilizzare solo solventi specificati. È accettabile immergere il LED in alcol etilico o isopropilico a temperatura ambiente per meno di un minuto. Non utilizzare detergenti chimici non specificati poiché potrebbero danneggiare il materiale del package o la lente.

6.4 Conservazione e Manipolazione

• Precauzioni ESD:Il dispositivo è sensibile alle Scariche Elettrostatiche (ESD). Utilizzare sempre braccialetti antistatici, tappetini antistatici e attrezzature correttamente messe a terra durante la manipolazione.
• Sensibilità all'Umidità:Sebbene l'imballaggio originale sigillato con essiccante protegga i dispositivi, una volta aperto, i LED devono essere conservati in un ambiente non superiore a 30°C e al 60% di umidità relativa. Per una conservazione prolungata al di fuori della busta originale, utilizzare un contenitore sigillato con essiccante. Se conservati aperti per più di una settimana, è consigliato un trattamento di "bake-out" a circa 60°C per almeno 20 ore prima della saldatura a rifusione per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire l'effetto "popcorn" (crepe nel package durante la rifusione).

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

I LED sono forniti su nastro portante goffrato con nastro protettivo di copertura. Le specifiche principali includono:

• Larghezza del Nastro Portante:8 mm.
• Diametro della Bobina:7 pollici.
• Quantità per Bobina:4000 pezzi (bobina piena).
• Quantità Minima di Confezionamento:500 pezzi per quantità residue.
• Sigillatura delle Tasche:Le tasche vuote sul nastro sono sigillate con nastro di copertura.
• LED Mancanti:È consentito un massimo di due LED mancanti consecutivi (tasche vuote) secondo le specifiche.

L'imballaggio è conforme alle specifiche ANSI/EIA-481, garantendo la compatibilità con le attrezzature di assemblaggio automatizzate standard.

8. Note Applicative e Considerazioni di Progetto

8.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo LED arancione a visione laterale è adatto per una varietà di applicazioni che richiedono un pattern di luce laterale ampio, tra cui:

• Indicatori di Stato:Su elettronica di consumo, pannelli di controllo industriali e apparecchiature di rete dove un ampio angolo di visione è vantaggioso.
• Retroilluminazione:Per pannelli illuminati lateralmente, sovrapposizioni a membrana o simboli dove la luce deve essere direzionata lateralmente.
• Illuminazione Interna Automobilistica:Per l'illuminazione del cruscotto o della console (soggetto a specifiche qualifiche di grado automobilistico).
• Display per Elettrodomestici:Indicazione di alimentazione, modalità o funzione su elettrodomestici.

8.2 Considerazioni sul Progetto del Circuito

• Limitazione di Corrente:Utilizzare sempre una resistenza di limitazione di corrente in serie o un driver LED a corrente costante dedicato. Il valore della resistenza può essere calcolato utilizzando la Legge di Ohm: R = (Vsupply - VF) / IF. Assicurarsi che la potenza nominale della resistenza sia sufficiente (P = IF² * R).
• Protezione dalla Tensione Inversa:Sebbene il LED possa sopportare 5V in inversione, è buona pratica evitare di applicare qualsiasi polarizzazione inversa. In circuiti AC o bipolari, considerare l'aggiunta di un diodo in parallelo inverso per la protezione.
• Gestione Termica:Per il funzionamento a o vicino alla corrente DC massima, assicurarsi che il PCB fornisca un adeguato smaltimento termico. Collegare i pad del LED ad aree di rame aiuta a dissipare il calore.
• Regolazione della Luminosità:Per il controllo della luminosità, la Modulazione a Larghezza di Impulso (PWM) è il metodo preferito rispetto alla riduzione analogica della corrente, poiché mantiene una temperatura di colore costante.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Questo LED arancione AlInGaP offre vantaggi specifici:

• vs. LED Arancioni Tradizionali (es. GaAsP):La tecnologia AlInGaP fornisce un'efficienza luminosa e una luminosità significativamente più elevate, una migliore stabilità termica e una durata operativa più lunga.
• vs. LED Arancioni a Conversione di Fosfori:Come semiconduttore a emissione diretta, offre un colore arancione più saturo e puro (spettro stretto a ~605 nm di lunghezza d'onda dominante) rispetto allo spettro più ampio dei tipi a conversione di fosfori. Inoltre, ha tipicamente tempi di risposta più rapidi.
• Package a Visione Laterale vs. a Visione Dall'Alto:Il differenziatore principale è la direzione dell'emissione luminosa. Questo package è specificamente progettato per emettere luce parallelamente al PCB, risolvendo le sfide progettuali dove lo spazio verticale è limitato o dove è necessaria l'illuminazione di una superficie laterale.

10. Domande Frequenti (FAQ)

10.1 Qual è la differenza tra lunghezza d'onda di picco e lunghezza d'onda dominante?

Lunghezza d'Onda di Picco (λP)è la lunghezza d'onda fisica alla quale il LED emette la massima potenza ottica.Lunghezza d'Onda Dominante (λd)è un valore calcolato basato sulla percezione del colore umana (grafico CIE) che meglio rappresenta il colore che vediamo. Per i LED monocromatici come questo arancione, sono spesso vicini ma non identici.

10.2 Posso pilotare questo LED a 20 mA in modo continuo?

Sì. La corrente diretta continua massima assoluta è di 30 mA. Operare a 20 mA è conforme alle specifiche. Ricordarsi di ricalcolare il valore della resistenza di limitazione di corrente richiesto in base alla tensione diretta a 20 mA (che potrebbe essere leggermente superiore rispetto a 5 mA).

10.3 Perché è consigliato un driver a corrente costante?

La tensione diretta di un LED ha un coefficiente di temperatura negativo e può variare da unità a unità. Una sorgente di tensione costante con una resistenza in serie fornisce una limitazione di corrente di base, ma la corrente può comunque variare con la temperatura. Una sorgente di corrente costante garantisce un'emissione luminosa stabile e protegge il LED da condizioni di sovracorrente indipendentemente dalle variazioni di VF.

10.4 Come interpreto il codice bin quando ordino?

Il codice bin (es. L, M, N, P) specifica l'intervallo di intensità luminosa garantita a 5 mA. Per applicazioni che richiedono una luminosità uniforme, specificare e utilizzare LED dello stesso codice bin. Per applicazioni meno critiche, un mix può essere accettabile.

11. Studio di Caso di Progetto e Utilizzo

Scenario: Retroilluminazione di un Pulsante Tattile Rialzato su un Pannello di Dispositivo Medico.Il cappuccio del pulsante è opaco con un'icona traslucida e si trova a 2 mm sopra il PCB. Un LED a visione dall'alto brillerebbe verso l'alto, sprecando luce. Un LED a visione laterale montato adiacente al pulsante può dirigere il suo fascio di 130 gradi lateralmente verso il bordo del cappuccio del pulsante, illuminando efficientemente l'icona dall'interno. L'ampio angolo di visione garantisce un'illuminazione uniforme sull'icona. Il colore arancione fornisce un'indicazione chiara di "standby" o "avviso". Il package SMD consente un assemblaggio compatto e a basso profilo, compatibile con la produzione automatizzata e i processi di pulizia richiesti per le apparecchiature mediche.

12. Introduzione al Principio Tecnologico

Questo LED è basato sul materiale semiconduttore Fosfuro di Alluminio, Indio e Gallio (AlInGaP) cresciuto epitassialmente su un substrato. Quando viene applicata una tensione diretta, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva dove si ricombinano, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). Il rapporto specifico di alluminio, indio e gallio nel reticolo cristallino determina l'energia del bandgap, che definisce direttamente la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa - in questo caso, arancione (~605-611 nm). La caratteristica "ultra luminosa" è ottenuta attraverso un design avanzato del chip e un'efficiente estrazione della luce dal materiale semiconduttore nel package. L'effetto a visione laterale è creato dalla specifica geometria della lente stampata, che utilizza riflessione e rifrazione interna per reindirizzare la luce dal chip che emette dall'alto verso il lato del package.

13. Tendenze e Sviluppi del Settore

La tendenza nei LED indicatori e di segnalazione continua verso una maggiore efficienza, package più piccoli e una maggiore affidabilità. La tecnologia AlInGaP è matura ma continua a vedere miglioramenti incrementali nell'output lumen-per-watt. C'è anche una crescente enfasi sul binning di colore preciso e tolleranze più strette per applicazioni che richiedono coerenza di colore, come display a colori completi o cluster automobilistici. L'adozione di package a visione laterale e ad angolo retto sta aumentando con la miniaturizzazione dell'elettronica, consentendo soluzioni innovative di retroilluminazione e indicazione di stato in progetti con spazio limitato. Inoltre, l'integrazione con controller integrati (LED intelligenti) e una migliore compatibilità con i processi di saldatura ad alta temperatura sono aree di sviluppo in corso per soddisfare le esigenze di applicazioni automobilistiche e industriali avanzate.