LED SMD Ambra con Angolo di Visione 120° - Tecnologia AlInGaP - 2.05-2.5V @ 50mA - Dissipazione 175mW - Scheda Tecnica in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche di un LED ad alta luminosità a montaggio superficiale (SMD) che utilizza la tecnologia Fosfuro di Alluminio Indio Gallio (AlInGaP) per produrre luce ambra. Il componente è progettato per processi di assemblaggio automatizzato su circuito stampato (PCB) ed è adatto per applicazioni con vincoli di spazio. Presenta una lente diffondente che contribuisce al suo ampio angolo di visione di 120 gradi, rendendolo ideale per applicazioni che richiedono un'illuminazione ampia o visibilità da più angolazioni.

Il LED è qualificato secondo gli standard AEC-Q101, rendendolo adatto all'uso in applicazioni per accessori automobilistici, tra le altre. La sua costruzione e i materiali sono conformi alle direttive ROHS. Il dispositivo è fornito in confezionamento standard del settore su nastro da 8mm avvolto su bobine da 7 pollici, facilitando l'assemblaggio ad alta velocità pick-and-place.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

Il dispositivo è valutato per funzionare entro specifici limiti ambientali ed elettrici per garantire l'affidabilità e prevenire danni. I valori massimi assoluti sono specificati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C.

• Dissipazione di Potenza (Pd):175 mW. Questa è la massima quantità di potenza che il dispositivo può dissipare come calore senza superare i suoi limiti termici.
• Corrente Diretta Continua (IF):70 mA. La massima corrente diretta continua che può essere applicata.
• Corrente Diretta di Picco:100 mA. Questo è consentito solo in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms) e non deve essere superato.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento:-40°C a +100°C. L'intervallo di temperatura ambiente entro il quale il dispositivo è progettato per funzionare.
• Intervallo di Temperatura di Conservazione:-40°C a +100°C. L'intervallo di temperatura per la conservazione non operativa.

2.2 Caratteristiche Termiche

Una gestione termica efficace è fondamentale per le prestazioni e la longevità del LED. I valori di resistenza termica indicano quanto facilmente il calore può viaggiare dalla giunzione del semiconduttore all'ambiente circostante o al punto di saldatura.

• Resistenza Termica, Giunzione-Ambiente (RθJA):280 °C/W (tipico). Misurato su substrato FR4 (spessore 1.6mm) con una piazzola di rame di 16mm². Un valore più basso indica una migliore dissipazione del calore.
• Resistenza Termica, Giunzione-Punto di Saldatura (RθJS):130 °C/W (tipico). Questa è spesso una metrica più rilevante per la progettazione termica a livello di scheda.
• Temperatura Massima di Giunzione (Tj):125 °C. La temperatura alla giunzione del semiconduttore non deve superare questo limite.

I progettisti devono calcolare la temperatura di giunzione prevista (Tj = Ta + (Pd * RθJA)) per assicurarsi che rimanga al di sotto di 125°C nelle peggiori condizioni operative.

2.3 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi parametri definiscono l'emissione luminosa e il comportamento elettrico del LED in condizioni di test standard (Ta=25°C, IF=50mA).

• Intensità Luminosa (Iv):2240 - 4500 mcd (millicandela). Questa è la luminosità percepita misurata da un sensore filtrato per corrispondere alla risposta fotopica dell'occhio umano (curva CIE). L'ampio intervallo è gestito attraverso un sistema di binning.
• Angolo di Visione (2θ½):120 gradi (tipico). Definito come l'angolo totale in cui l'intensità luminosa scende alla metà del suo valore sull'asse (0°).
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λP):621 nm (tipico). La lunghezza d'onda alla quale la distribuzione spettrale di potenza è massima.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd):612 - 621 nm. Questa singola lunghezza d'onda rappresenta al meglio il colore percepito del LED, derivato dalle sue coordinate di cromaticità. La tolleranza è ±1 nm.
• Larghezza a Mezza Altezza della Linea Spettrale (Δλ):20 nm (tipico). La larghezza di banda spettrale misurata a metà dell'intensità massima, che indica la purezza del colore.
• Tensione Diretta (VF):2.05 - 2.5 V a 50mA. La caduta di tensione ai capi del LED quando conduce corrente. La tolleranza è ±0.1 V.
• Corrente Inversa (IR):10 μA (massimo) a VR=10V. Il dispositivo non è progettato per funzionamento in polarizzazione inversa; questo parametro è solo per scopi di test.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nelle produzioni, i LED vengono suddivisi in bin in base a parametri chiave. L'etichetta del lotto indica i codici bin specifici per la Tensione Diretta (Vf), l'Intensità Luminosa (Iv) e la Lunghezza d'Onda Dominante (Wd).

3.1 Binning della Tensione Diretta (Vf)

Binnato a IF=50mA per agevolare la progettazione del circuito di regolazione della corrente.

• Bin D:2.05V - 2.20V
• Bin E:2.20V - 2.35V
• Bin F:2.35V - 2.50V

La tolleranza all'interno di ogni bin è ±0.1V.

3.2 Binning dell'Intensità Luminosa (Iv)

Binnato a IF=50mA per controllare la variazione di luminosità.

• Bin X2:2240 mcd - 2800 mcd
• Bin Y1:2800 mcd - 3550 mcd
• Bin Y2:3550 mcd - 4500 mcd

La tolleranza all'interno di ogni bin è ±11%.

3.3 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante (Wd)

Binnato a IF=50mA per garantire la coerenza del colore.

• Bin 3:612 nm - 615 nm
• Bin 4:615 nm - 618 nm
• Bin 5:618 nm - 621 nm

La tolleranza all'interno di ogni bin è ±1 nm.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene l'estratto fornito menzioni curve tipiche, le prestazioni standard di un LED sono caratterizzate da diverse relazioni chiave.

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

La curva I-V per un LED AlInGaP è di natura esponenziale, simile a un diodo standard. Alla tipica corrente operativa di 50mA, la tensione diretta rientra nell'intervallo da 2.05V a 2.5V come specificato. I progettisti dovrebbero utilizzare una resistenza limitatrice di corrente o un driver a corrente costante per garantire un funzionamento stabile e prevenire la fuga termica, poiché la tensione diretta diminuisce con l'aumentare della temperatura per i LED.

4.2 Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta

L'emissione luminosa (intensità luminosa) è approssimativamente proporzionale alla corrente diretta in un intervallo significativo. Operare al di sopra della corrente continua raccomandata (70mA) aumenterà l'emissione luminosa ma genererà anche più calore, potenzialmente riducendo l'efficienza (efficacia luminosa) e accorciando la durata del dispositivo a causa del degrado termico accelerato.

4.3 Dipendenza dalla Temperatura

Le prestazioni del LED sono altamente sensibili alla temperatura. All'aumentare della temperatura di giunzione:

• L'Emissione Luminosa Diminuisce:L'emissione luminosa tipicamente cala. Il coefficiente esatto varia ma è un fattore critico per applicazioni ad alta affidabilità.
• La Tensione Diretta Diminuisce:Ciò può portare a un aumento della corrente se pilotato da una sorgente di tensione, creando un ciclo di feedback positivo per la generazione di calore.
• La Lunghezza d'Onda Dominante Si Sposta:Per i LED AlInGaP, la lunghezza d'onda generalmente si sposta leggermente con la temperatura, il che può influenzare la percezione del colore in applicazioni con tolleranze strette.

Pertanto, un'adeguata dissipazione del calore e una progettazione termica sul PCB sono essenziali per mantenere prestazioni ottiche costanti.

4.4 Distribuzione Spaziale (Angolo di Visione)

Il modello di radiazione spaziale è definito dall'architettura del chip LED e dalla lente diffondente. L'angolo di visione di 120 gradi (2θ½) indica una distribuzione molto ampia, simile a Lambertiana. Questo modello è ideale per applicazioni che richiedono un'illuminazione uniforme e ad ampia area o indicatori che devono essere visibili da un'ampia gamma di angoli, come luci di pannello o indicatori di stato.

5. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

.1 Package Dimensions

Il LED è conforme a un profilo standard EIA per pacchetto SMD. Tutte le dimensioni critiche per la progettazione dell'impronta sul PCB, come la spaziatura delle piazzole, l'altezza del componente e le dimensioni della lente, sono fornite nel disegno dettagliato del pacchetto con una tolleranza generale di ±0.2mm salvo diversa specifica. Questa standardizzazione garantisce la compatibilità con le apparecchiature di assemblaggio automatizzate.

5.2 Progetto Raccomandato delle Piazzole PCB

Viene fornito un land pattern (impronta) sia per i processi di saldatura a rifusione a infrarossi che a fase di vapore. Rispettare questa geometria di piazzola raccomandata è cruciale per ottenere giunzioni saldate affidabili, garantire un corretto auto-allineamento durante la rifusione e facilitare un efficace trasferimento di calore dalla piazzola termica del LED (se presente) al PCB.

5.3 Identificazione della Polarità

I LED SMD hanno tipicamente una marcatura sul pacchetto per indicare il lato del catodo (negativo). Spesso si tratta di una marcatura verde, di una tacca o di un angolo smussato sulla lente o sul corpo del pacchetto. L'orientamento corretto della polarità durante il posizionamento è essenziale per il funzionamento del dispositivo.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione IR

Il dispositivo è compatibile con i processi di saldatura a rifusione a infrarossi (IR) utilizzando saldatura senza piombo (Pb-free). Il profilo raccomandato è conforme agli standard J-STD-020. I parametri chiave includono:

• Preriscaldamento:Massimo 150-200°C.
• Tempo di Preriscaldamento:Massimo 120 secondi.
• Temperatura di Picco:Massimo 260°C.
• Tempo Sopra il Liquido:Rispetta i limiti del profilo per garantire una corretta formazione della giunzione saldata senza esporre il LED a stress termico eccessivo.

Il LED dovrebbe essere sottoposto a un massimo di due cicli di rifusione.

6.2 Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale, è necessario prestare estrema attenzione:

• Temperatura del Saldatore:Massimo 300°C.
• Tempo di Saldatura:Massimo 3 secondi per terminale.
• Limite:È consentito solo un ciclo di saldatura manuale per prevenire danni termici al pacchetto plastico e ai fili di connessione interni.

6.3 Pulizia

La pulizia post-assemblaggio deve essere eseguita con cura. Dovrebbero essere utilizzati solo solventi specifici a base alcolica come alcol etilico o isopropilico. Il LED dovrebbe essere immerso a temperatura ambiente per meno di un minuto. Prodotti chimici aggressivi o non specificati possono danneggiare la lente epossidica e il materiale del pacchetto, portando a scolorimento o crepe.

7. Precauzioni per Conservazione e Manipolazione

7.1 Sensibilità all'Umidità

Questo prodotto è classificato come Livello di Sensibilità all'Umidità (MSL) 2a secondo JEDEC J-STD-020. Ciò significa che il pacchetto può essere esposto alle condizioni del pavimento di fabbrica (≤30°C/60%UR) fino a 4 settimane prima di richiedere una cottura (bake-out) prima della rifusione.

• Busta Sigillata:Conservare a ≤30°C e ≤70% UR. Utilizzare entro un anno dalla data di sigillatura della busta.
• Busta Aperta:Conservare a ≤30°C e ≤60% UR. Completare la rifusione IR entro 4 settimane dall'apertura.
• Conservazione Prolungata (Fuori Busta):Conservare in un contenitore sigillato con essiccante o in un essiccatore a azoto.
• Cottura (Bake-Out):Se esposto per più di 4 settimane, cuocere a circa 60°C per almeno 48 ore prima della saldatura per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire l'"effetto popcorn" durante la rifusione.

7.2 Note Applicative

Questo LED è progettato per apparecchiature elettroniche generiche. Per applicazioni che richiedono un'affidabilità eccezionale dove un guasto potrebbe compromettere la sicurezza (es. aviazione, medicale, sistemi di trasporto critici), è obbligatoria una consulenza tecnica dedicata per valutare l'idoneità e i potenziali requisiti di derating.

8. Informazioni su Confezionamento e Ordine

8.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

Il dispositivo è fornito in nastro portante goffrato con nastro protettivo di copertura, avvolto su bobine da 7 pollici (178mm) di diametro. Le quantità standard per bobina sono di 2000 pezzi. Il confezionamento è conforme alle specifiche ANSI/EIA-481 per garantire la compatibilità con gli alimentatori automatici. Le dimensioni del nastro (dimensione tasca, passo, ecc.) sono fornite per la configurazione dell'alimentatore.

9. Suggerimenti Applicativi

9.1 Scenari Applicativi Tipici

• Accessori Automobilistici:Illuminazione ambientale interna, retroilluminazione del cruscotto, illuminazione degli interruttori e indicatori di stato non critici.
• Elettronica di Consumo:Indicatori di stato per router, modem, stampanti e apparecchiature audio/video.
• Dispositivi Portatili:Indicatori di stato alimentazione/batteria in dispositivi dove lo spazio è prezioso.
• Segnalazione Generale:Luci di pannello, segnaletica di uscita e illuminazione decorativa dove il colore ambra e l'ampio angolo di visione sono vantaggiosi.

9.2 Considerazioni di Progettazione

• Pilotaggio della Corrente:Utilizzare sempre una sorgente di corrente costante o una resistenza limitatrice di corrente in serie con il LED. Calcolare il valore della resistenza usando R = (Vsupply - VF) / IF, dove VF dovrebbe essere scelto dal valore massimo del suo bin per un progetto conservativo.
• Gestione Termica:Per un funzionamento continuo a o vicino alla corrente massima, fornire un'adeguata area di rame sul PCB collegata alla piazzola termica del LED (se applicabile) o alle piazzole adiacenti per fungere da dissipatore di calore. Monitorare i calcoli della temperatura di giunzione.
• Protezione ESD:Sebbene non dichiarato esplicitamente come sensibile, implementare precauzioni ESD di base durante la manipolazione e l'assemblaggio è una buona pratica per tutti i dispositivi a semiconduttore.

10. Introduzione Tecnologica e Tendenze

10.1 Principio della Tecnologia AlInGaP

Il Fosfuro di Alluminio Indio Gallio (AlInGaP) è un materiale semiconduttore III-V utilizzato principalmente per produrre LED ad alta efficienza nelle regioni di lunghezza d'onda del rosso, arancione, ambra e giallo (circa 590-650 nm). Regolando i rapporti di alluminio, indio e gallio nella regione del pozzo quantico attivo, il bandgap del materiale può essere sintonizzato con precisione, il che determina direttamente la lunghezza d'onda di picco della luce emessa. I LED AlInGaP sono noti per la loro alta efficienza luminosa e buona stabilità termica rispetto a tecnologie più vecchie come il Fosfuro di Arseniuro di Gallio (GaAsP). La lente diffondente è tipicamente realizzata in epossidico o silicone e contiene particelle di diffusione per ampliare l'angolo del fascio e ammorbidire l'aspetto della sorgente luminosa.

10.2 Tendenze di Sviluppo

La tendenza generale nella tecnologia LED SMD è verso una maggiore efficienza (più lumen per watt), una maggiore densità di potenza, una migliore coerenza del colore attraverso binning più stretto e un'affidabilità migliorata in condizioni difficili (temperature più elevate, umidità). Per i LED ambra, la ricerca è in corso su materiali alternativi come LED blu convertiti da fosfori per ottenere tonalità ambra specifiche, sebbene l'AlInGaP a emissione diretta rimanga dominante per i colori spettrali puri grazie alla sua efficienza. Le tendenze nel packaging includono fattori di forma più piccoli, percorsi termici migliorati e lenti progettate per modelli di fascio specifici. La spinta per l'illuminazione interna ed esterna automobilistica, insieme alle applicazioni di indicatori generali, continua a richiedere componenti che soddisfino standard di qualità rigorosi come AEC-Q101.