Scheda Tecnica LED SMD Full Color 67-135-BYGRRTNW-M101520-2T8-CS - Dimensioni Package - Tensione 2.4-3.4V - Potenza 0.082-0.102W - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche per il modello 67-135-BYGRRTNW-M101520-2T8-CS, un LED a colori completi (full-color) a montaggio superficiale (SMD). Questo componente integra tre chip LED individuali (Rosso, Verde, Blu) all'interno di un unico package in resina bianca diffusiva, consentendo la generazione di un ampio spettro di colori attraverso la sintesi additiva. Il dispositivo è progettato per applicazioni che richiedono dimensioni compatte, elevata intensità luminosa e un ampio angolo di visione.

1.1 Vantaggi Principali

I vantaggi primari di questo LED derivano dal design del package e dalla selezione dei materiali. L'utilizzo di una resina trasparente incolore con un package SMT diffusivo bianco garantisce un'eccellente diffusione della luce e un aspetto uniforme. Il design integrato a tre chip semplifica il progetto del circuito fornendo un singolo componente per l'output a colori completi. Il package a telaio portante con sei pin individuali consente il controllo indipendente di ogni canale colore. Inoltre, il dispositivo è conforme ai principali standard ambientali e di sicurezza, inclusi RoHS, REACH e i requisiti Halogen-Free (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

1.2 Mercato di Riferimento e Applicazioni

Questo LED è ideale per applicazioni dove lo spazio è limitato e sono richieste indicazioni o illuminazioni multicolore vivaci. Le sue elevate prestazioni e affidabilità lo rendono adatto per l'elettronica di consumo, i dispositivi portatili e la segnaletica. Applicazioni tipiche includono retroilluminazione per pannelli informativi, indicatori di stato su attrezzature per intrattenimento, moduli flash per fotocamere di telefoni cellulari e illuminazione decorativa o funzionale generale in piccoli dispositivi elettronici.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

Le sezioni seguenti forniscono un'analisi dettagliata e oggettiva dei principali parametri tecnici del dispositivo come definiti nella scheda tecnica.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Non è consigliabile far funzionare il LED in queste condizioni. I valori chiave includono una corrente diretta continua (IF) di 30 mA per ogni canale colore (Blu/Giallo, Verde, Rosso), una corrente diretta di picco (IFP) di 60 mA per canale con un duty cycle di 1/10 e 1 kHz, e una dissipazione di potenza (Pd) che varia da 82 mW a 102 mW a seconda del chip. La massima temperatura di giunzione (Tj) è di 115°C, con un intervallo di temperatura operativa (Topr) da -40°C a +85°C. Il dispositivo può resistere a un livello ESD di 2000V.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Queste caratteristiche sono misurate a Ta=25°C e definiscono le prestazioni tipiche del dispositivo in condizioni di test specificate.

2.2.1 Intensità Luminosa e Angolo di Visione

L'intensità luminosa (Iv) varia in base al colore. In condizioni di test di IF=10mA per il Blu, 15mA per il Verde e 20mA per il Rosso, i valori tipici sono: Blu: 140-355 mcd, Verde: 900-2240 mcd, Rosso: 450-1120 mcd. L'output bianco misto combinato ha un'intensità tipica di 1400-3550 mcd. L'angolo di visione (2θ1/2) è ampio 120 gradi, il che è vantaggioso per applicazioni che richiedono un'illuminazione o una visibilità ampia.

2.2.2 Lunghezza d'Onda e Caratteristiche Spettrali

La lunghezza d'onda di picco (λp) è tipicamente 460 nm (Blu), 520 nm (Verde) e 630 nm (Rosso). Gli intervalli della lunghezza d'onda dominante (λd) sono: Blu: 460-475 nm, Verde: 520-535 nm, Rosso: 617.5-629.5 nm. La larghezza di banda della radiazione spettrale (Δλ) è di circa 23 nm per il Blu, 30 nm per il Verde e 18 nm per il Rosso. Questi parametri sono fondamentali per l'accuratezza e la consistenza del colore nelle applicazioni di visualizzazione o illuminazione.

2.2.3 Parametri Elettrici

La tensione diretta (VF) per i chip Blu e Verde varia da 2.40V a 3.40V alle rispettive correnti di test. Il chip Rosso ha un intervallo di tensione diretta inferiore, da 1.75V a 2.75V a 20mA. Il dispositivo include anche un diodo Zener integrato per la protezione, con una tensione Zener (VZ) compresa tra 5.30V e 7.00V a una corrente di test (IZ) di 5mA.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la consistenza del colore e della luminosità nella produzione, i LED vengono suddivisi in bin.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

L'output bianco misto è categorizzato in bin in base ai valori minimi e massimi di intensità luminosa. I codici bin sono AB (1400-1800 mcd), BA (1800-2240 mcd), BB (2240-2800 mcd) e CA (2800-3550 mcd). Si applica una tolleranza di ±11% all'intensità luminosa.

3.2 Binning delle Coordinate di Cromaticità

L'output del colore è controllato con precisione attraverso il binning sul diagramma di cromaticità CIE 1931. Sono definiti nove bin (da S1 a S9), ognuno dei quali rappresenta una piccola area quadrilatera sul piano delle coordinate x,y. Le coordinate per ogni vertice di questi bin sono fornite nella scheda tecnica. La tolleranza per le coordinate di cromaticità è ±0.01, garantendo un controllo rigoroso del colore per applicazioni in cui l'abbinamento cromatico preciso è essenziale.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica include diverse curve caratteristiche che illustrano il comportamento del dispositivo in condizioni variabili.

4.1 Distribuzione Spettrale e Diagramma di Radiazione

Una tipica curva di distribuzione spettrale mostra l'intensità relativa della luce emessa a diverse lunghezze d'onda per ogni chip, sovrapposta alla curva standard di risposta dell'occhio umano V(λ). Il diagramma delle caratteristiche di radiazione illustra la distribuzione spaziale dell'intensità luminosa, che è correlata all'angolo di visione di 120 gradi.

4.2 Caratteristiche Corrente-Tensione (I-V)

Curve separate per i chip BY (Blu), GR (Verde) e RTN (Rosso) tracciano la corrente diretta in funzione della tensione diretta. Queste curve sono essenziali per progettare il circuito di limitazione della corrente appropriato per ogni canale, poiché la relazione è non lineare (esponenziale).

4.3 Lunghezza d'Onda Dominante vs. Corrente Diretta

Queste curve mostrano come la lunghezza d'onda dominante di ogni chip possa spostarsi leggermente con le variazioni della corrente diretta. Questa informazione è importante per le applicazioni che richiedono un output di colore stabile a diversi livelli di luminosità.

4.4 Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta

Questa relazione è generalmente lineare nell'intervallo operativo consigliato, mostrando come l'output luminoso aumenti con la corrente. I progettisti la utilizzano per raggiungere i livelli di luminosità desiderati.

4.5 Corrente Diretta Massima Permissibile vs. Temperatura

Questa curva di derating è cruciale per l'affidabilità. Mostra come la massima corrente diretta continua sicura debba essere ridotta all'aumentare della temperatura ambiente. Operare al di sopra di questa curva può portare a surriscaldamento e riduzione della durata di vita.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il dispositivo ha un'impronta SMD specifica. Il disegno delle dimensioni del package fornisce tutte le misure critiche, inclusi lunghezza, larghezza, altezza, dimensioni dei pad e spaziatura dei pin. Tutte le tolleranze sono ±0.1 mm salvo diversa indicazione. L'unità di misura è il millimetro (mm). Questa informazione è vitale per il progetto del layout del PCB per garantire un corretto montaggio e saldatura.

5.2 Progetto dei Pad e Identificazione della Polarità

Il telaio portante a sei pin consente connessioni anodo/catodo individuali per ciascuno dei tre chip LED. Il diagramma dimensionale della scheda tecnica indica chiaramente la configurazione dei pin, mostrando quali pad corrispondono all'anodo e al catodo per i chip Rosso, Verde e Blu. La polarità corretta deve essere rispettata durante l'assemblaggio per garantire il corretto funzionamento.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Parametri di Saldatura a Rifusione

Il metodo di saldatura consigliato è la rifusione (reflow). La massima temperatura di saldatura (Tsol) è di 260°C per una durata di 10 secondi. Questo profilo deve essere rispettato per prevenire danni termici al package del LED, ai giunti di saldatura e ai bonding interni dei fili.

6.2 Saldatura Manuale (Se Applicabile)

Sebbene la rifusione sia preferita, la saldatura manuale è specificata come alternativa con limiti più severi: una temperatura massima di 350°C per soli 3 secondi. È necessario prestare estrema attenzione per localizzare il calore ed evitare un'esposizione prolungata.

6.3 Precondizionamento e Sensibilità all'Umidità

Il dispositivo è precondizionato secondo JEDEC J-STD-020D Livello 3. Ciò indica la sensibilità del componente all'assorbimento di umidità prima della saldatura. Per un assemblaggio affidabile, specialmente se il dispositivo è stato esposto all'aria ambiente per periodi prolungati, è necessario seguire le corrette procedure di baking secondo lo standard JEDEC prima della saldatura a rifusione.

6.4 Condizioni di Conservazione

L'intervallo di temperatura di conservazione (Tstg) è da -40°C a +100°C. I componenti devono essere conservati in un ambiente asciutto e controllato, preferibilmente nelle loro originali buste barriera all'umidità con essiccante, fino al momento dell'uso.

7. Suggerimenti Applicativi

7.1 Circuiti Applicativi Tipici

Ogni canale colore richiede una resistenza di limitazione della corrente in serie. Il valore è calcolato utilizzando la Legge di Ohm: R = (Vsupply - VF) / IF, dove VF è la tensione diretta del chip specifico alla corrente desiderata (IF). A causa dei diversi valori di VF e IF consigliati per ogni colore, tipicamente saranno necessari tre valori di resistenza separati. Un microcontrollore o un IC driver LED dedicato può essere utilizzato per la modulazione di larghezza di impulso (PWM) per controllare la luminosità e creare miscele di colore.

7.2 Considerazioni di Progetto

• Gestione Termica:Assicurare un'adeguata area di rame sul PCB o l'uso di via termiche, specialmente se si opera vicino alle correnti massime o ad alte temperature ambientali, per dissipare il calore e mantenere la temperatura di giunzione entro i limiti.
• Controllo della Corrente:Utilizzare sempre un pilotaggio a corrente costante o una resistenza di limitazione. Il collegamento diretto a una sorgente di tensione causerà una corrente eccessiva e distruggerà il LED.
• Progetto Ottico:L'ampio angolo di visione di 120 gradi lo rende adatto alla visione diretta. Per applicazioni con light pipe, considerare l'efficienza di accoppiamento e il potenziale mixing dei colori all'interno della guida luminosa.
• Protezione ESD:Sebbene il dispositivo abbia una classificazione ESD di 2000V, implementare una protezione ESD aggiuntiva sulle linee sensibili nel prodotto finale è una buona pratica per la robustezza.

8. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Posso pilotare tutti e tre i chip alla stessa corrente di 20mA?

R: Sebbene possibile, non è raccomandato secondo le condizioni di test. La scheda tecnica specifica correnti di test ottimali di 10mA (Blu), 15mA (Verde) e 20mA (Rosso) per i dati fotometrici pubblicati. Pilotare i chip Blu e Verde a 20mA aumenterà l'output luminoso ma anche la dissipazione di potenza e la temperatura di giunzione, potenzialmente influenzando la longevità e la stabilità del colore. Fare sempre riferimento ai Valori Massimi Assoluti.

D: Come si ottiene la luce bianca pura?

R: Il bianco puro si ottiene miscelando le corrette intensità di luce rossa, verde e blu. A causa delle variazioni nella percezione umana e nell'efficienza dei chip, le correnti necessarie non sono uguali. I dati tipici di intensità del bianco misto (1400-3550 mcd) sono misurati con il rapporto di corrente specifico di B:10mA, G:15mA, R:20mA. Potrebbe essere necessario un fine tuning attraverso PWM o una regolazione analogica della corrente per un punto bianco desiderato (es. bianco freddo, bianco caldo).

D: Qual è lo scopo del diodo Zener integrato?

R: Il diodo Zener è collegato in parallelo al/i chip LED, probabilmente in orientamento inverso. Funge da clamp di tensione per proteggere la sensibile giunzione LED da picchi di tensione transitori o eventi di scarica elettrostatica (ESD) che potrebbero altrimenti causare danni.

9. Principio di Funzionamento

Il dispositivo funziona sul principio dell'elettroluminescenza nei materiali semiconduttori. I tre chip integrati sono realizzati con diversi composti semiconduttori: AlGaInP per il chip Rosso e InGaN per i chip Verde e Blu. Quando una tensione diretta viene applicata attraverso la giunzione p-n di un chip, elettroni e lacune si ricombinano, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica energia del bandgap del materiale semiconduttore determina la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa. Controllando indipendentemente l'intensità di questi tre colori primari (Rosso, Verde, Blu), una vasta gamma di colori secondari può essere prodotta attraverso la sintesi additiva dei colori direttamente all'interno del package diffusivo del dispositivo.