SMD LED 15-215/G7C-BN1P2B/2T Specifica Tecnica - Giallo Verde Brillante - 20mA - 2.35V Max - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il 15-215/G7C-BN1P2B/2T è un LED a montaggio superficiale (SMD) che utilizza un chip semiconduttore in AlGaInP (Fosfuro di Alluminio Gallio Indio) per emettere una luce Giallo Verde Brillante. Questo LED si caratterizza per le dimensioni compatte, che facilitano progetti di circuiti stampati (PCB) più piccoli, una maggiore densità di componenti e, in definitiva, consentono lo sviluppo di apparecchiature elettroniche più miniaturizzate. La sua costruzione leggera ne migliora ulteriormente l'idoneità per applicazioni in cui spazio e peso sono vincoli critici.

Il dispositivo è confezionato su nastro da 8 mm avvolto su bobina da 7 pollici di diametro, risultando completamente compatibile con le attrezzature standard di assemblaggio automatico pick-and-place. È progettato per l'utilizzo con processi di saldatura a rifusione a infrarossi e a fase di vapore. Il prodotto è conforme alle principali normative ambientali e di sicurezza: è privo di piombo (Pb-free), conforme alla direttiva UE RoHS, ai regolamenti UE REACH e soddisfa gli standard alogeni-free (Bromo <900 ppm, Cloro <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

2. Approfondimento 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. La tensione inversa massima (VR) è di 5V. La corrente diretta continua massima (IF) è di 25 mA. Per il funzionamento in impulso, è ammessa una corrente diretta di picco (IFP) di 60 mA con un ciclo di lavoro di 1/10 a 1 kHz. La dissipazione di potenza massima (Pd) è di 60 mW. Il dispositivo può sopportare una scarica elettrostatica (ESD) di 2000V secondo il modello del corpo umano (HBM). L'intervallo di temperatura operativa (Topr) va da -40°C a +85°C, mentre l'intervallo di temperatura di stoccaggio (Tstg) va da -40°C a +90°C. Per la saldatura, può resistere a una saldatura a rifusione a 260°C per 10 secondi o a una saldatura manuale a 350°C per un massimo di 3 secondi.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Le prestazioni principali sono definite in condizioni di test standard (Ta=25°C, IF=20mA). L'intensità luminosa (Iv) ha un intervallo tipico. Il dispositivo presenta un ampio angolo di visione (2θ1/2) di circa 140 gradi. La lunghezza d'onda di picco (λp) è attorno a 575 nm, con una lunghezza d'onda dominante (λd) che varia da 567.5 nm a 575.5 nm. La larghezza di banda spettrale (Δλ) è tipicamente di 20 nm. La tensione diretta (VF) varia da 1.75V a 2.35V. La corrente inversa (IR) è al massimo di 10 μA quando viene applicata una tensione inversa (VR) di 5V. È cruciale notare che il dispositivo non è progettato per funzionare in polarizzazione inversa; la specifica VR è esclusivamente per testare il parametro IR.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nella produzione, i LED vengono suddivisi in bin in base a parametri chiave. Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfino criteri di prestazione specifici per la loro applicazione.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

L'intensità luminosa è categorizzata in quattro bin (N1, N2, P1, P2) misurati a IF=20mA. I bin definiscono valori minimi e massimi per garantire un certo livello di luminosità. I progettisti devono tenere conto di una tolleranza aggiuntiva di ±11% sull'intensità luminosa all'interno di un bin.

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

Il colore, definito dalla lunghezza d'onda dominante, è suddiviso in quattro bin (C15, C16, C17, C18), ciascuno dei quali copre un intervallo di 2 nm da 567.5 nm a 575.5 nm. Si applica una tolleranza di ±1 nm alla lunghezza d'onda dominante all'interno di un bin.

3.3 Binning della Tensione Diretta

La tensione diretta è raggruppata in tre bin (0, 1, 2), ciascuno che copre un intervallo di 0.2V da 1.75V a 2.35V. Si applica una tolleranza di ±0.1V alla tensione diretta all'interno di un bin. Questo binning è fondamentale per progettare circuiti di pilotaggio a corrente costante, specialmente quando più LED sono collegati in parallelo.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fornisce diverse curve caratteristiche che illustrano il comportamento del dispositivo in condizioni variabili. Lacurva Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Direttamostra come l'emissione luminosa aumenti con la corrente, tipicamente in modo sub-lineare a correnti più elevate a causa del riscaldamento e del calo di efficienza. Lacurva di Derating della Corrente Direttaè essenziale per la gestione termica; indica che la corrente diretta massima ammissibile deve essere ridotta man mano che la temperatura ambiente aumenta oltre i 25°C per evitare di superare la temperatura di giunzione massima e i limiti di dissipazione di potenza. Ilgrafico della Distribuzione Spettralerappresenta la potenza radiante relativa in funzione della lunghezza d'onda, centrata attorno a 575 nm con la caratteristica larghezza di banda di 20 nm. Lacurva Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V)dimostra la relazione esponenziale tipica di un diodo; un piccolo aumento della tensione porta a un grande aumento della corrente, sottolineando la necessità di circuiti limitatori di corrente. IlDiagramma di Radiazione(grafico polare) rappresenta visivamente la distribuzione spaziale dell'intensità luminosa, confermando l'angolo di visione di 140 gradi.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

Il disegno del package fornisce le dimensioni critiche per la progettazione dell'impronta sul PCB. Le misure chiave includono la lunghezza e la larghezza complessive, le dimensioni e la posizione delle piazzole di saldatura e l'altezza del componente. Le tolleranze sono tipicamente di ±0.1 mm salvo diversa indicazione. La polarità è indicata sul dispositivo stesso, che deve essere allineato correttamente con la corrispondente marcatura di polarità sull'impronta PCB per garantire un funzionamento corretto.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

Una manipolazione e una saldatura adeguate sono vitali per l'affidabilità. Il dispositivo è fornito in imballaggio sensibile all'umidità. La busta non deve essere aperta finché i componenti non sono pronti per l'uso. Una volta aperta, i LED devono essere conservati a ≤30°C e ≤60% di umidità relativa e utilizzati entro 168 ore (7 giorni). Se questo tempo viene superato o l'indicatore del disidratante mostra saturazione, è necessario un trattamento di baking a 60±5°C per 24 ore prima dell'uso.

Per la saldatura a rifusione senza piombo, deve essere seguito un profilo di temperatura specifico: preriscaldamento tra 150-200°C per 60-120 secondi, un tempo sopra il liquidus (217°C) di 60-150 secondi, una temperatura di picco non superiore a 260°C mantenuta per un massimo di 10 secondi e velocità di raffreddamento controllate. La saldatura a rifusione non deve essere eseguita più di due volte. Durante la saldatura manuale, la temperatura della punta del saldatore deve essere inferiore a 350°C, il tempo di contatto per terminale non deve superare i 3 secondi e deve essere lasciato un intervallo adeguato tra la saldatura di ciascun terminale. Si sconsiglia la riparazione dopo la saldatura iniziale, ma se inevitabile, dovrebbe essere utilizzato un saldatore a doppia testa specializzato per riscaldare simultaneamente entrambi i terminali ed evitare stress meccanici.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

I LED sono consegnati in un sistema di imballaggio resistente all'umidità. Sono caricati in nastro portacomponenti, che viene poi avvolto su una bobina da 7 pollici. Ogni bobina contiene 2000 pezzi. La bobina, insieme al disidratante, è sigillata all'interno di una busta di alluminio anti-umidità. L'etichetta sulla busta contiene informazioni essenziali per la tracciabilità e l'identificazione, incluso il numero di prodotto, la quantità e i codici bin specifici per l'intensità luminosa (CAT), la lunghezza d'onda dominante (HUE) e la tensione diretta (REF).

8. Suggerimenti per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

Il colore Giallo Verde Brillante e il formato SMD rendono questo LED adatto a vari ruoli di indicazione e retroilluminazione. Le applicazioni principali includono la retroilluminazione per cruscotti di strumentazione e interruttori a membrana, indicatori di stato e retroilluminazione di tastiere in dispositivi di telecomunicazione come telefoni e fax, e retroilluminazione piatta per piccoli pannelli LCD, interruttori e simboli. La sua natura general-purpose ne consente l'uso anche in elettronica di consumo, controlli industriali e dispositivi portatili.

8.2 Considerazioni di Progettazione

Pilotaggio della Corrente:È obbligatorio un resistore limitatore di corrente esterno. La caratteristica I-V esponenziale significa che anche una piccola variazione della tensione di alimentazione può causare una variazione ampia, potenzialmente distruttiva, della corrente diretta. Il valore del resistore deve essere calcolato in base alla tensione di alimentazione, alla tensione diretta del LED (considerando il bin e la tolleranza) e alla corrente operativa desiderata (non superiore a 25 mA continua).
Gestione Termica:Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa, un layout PCB adeguato è importante. Assicurare un'adeguata area di rame attorno alle piazzole di saldatura per fungere da dissipatore di calore, specialmente se si opera ad alte temperature ambientali o vicino alla corrente massima. Rispettare la curva di derating della corrente.
Protezione ESD:Sebbene classificato per 2000V HBM, durante la manipolazione e l'assemblaggio devono essere osservate le normali precauzioni ESD.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto ai LED tradizionali con reofori, questo tipo SMD offre vantaggi significativi in termini di dimensioni, peso e idoneità per l'assemblaggio automatizzato, portando a costi di produzione complessivi inferiori. Nel panorama dei LED SMD, l'uso del materiale AlGaInP per l'emissione giallo-verde offre tipicamente un'efficienza luminosa più elevata e una migliore saturazione del colore rispetto a tecnologie più datate come il GaP. L'ampio angolo di visione di 140 gradi è una caratteristica chiave per applicazioni che richiedono un'ampia visibilità, a differenza dei LED ad angolo più stretto utilizzati per l'illuminazione focalizzata. La sua conformità agli standard ambientali moderni (RoHS, Halogen-Free) è un requisito di base per la maggior parte dei prodotti elettronici contemporanei.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Che valore di resistore devo usare con un'alimentazione a 5V?
R: Devi utilizzare la tensione diretta massima del bin (es. 2.35V dal Bin 2) e la corrente desiderata (es. 20mA). Usando la Legge di Ohm: R = (Valimentazione - Vf) / If = (5V - 2.35V) / 0.020A = 132.5 Ohm. Un resistore standard da 130 o 150 Ohm sarebbe appropriato, assicurando che la corrente non superi i 25 mA anche alla Vf minima.

D: Posso pilotare questo LED senza un resistore limitatore di corrente utilizzando una sorgente a tensione costante?
R: No. Ciò distruggerebbe quasi certamente il LED a causa del flusso di corrente incontrollato risultante dalla caratteristica I-V esponenziale del diodo.

D: Come influisce la temperatura sulla luminosità?
R: L'intensità luminosa tipicamente diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. La curva di derating riflette indirettamente questo richiedendo correnti più basse ad alte temperature ambientali per prevenire il surriscaldamento, che ridurrebbe ulteriormente l'efficienza e la durata.

D: Qual è la differenza tra lunghezza d'onda di picco e lunghezza d'onda dominante?
R: La lunghezza d'onda di picco (λp) è la lunghezza d'onda alla quale la distribuzione di potenza spettrale è massima. La lunghezza d'onda dominante (λd) è la singola lunghezza d'onda della luce monocromatica che corrisponde al colore percepito del LED. Per un emettitore a banda stretta come questo, sono spesso vicine, ma λd è più rilevante per la specifica del colore.

11. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Caso: Progettazione di un pannello indicatore multi-LED.Un progettista sta creando un pannello di controllo con 10 indicatori di stato giallo-verde. Per garantire una luminosità uniforme, dovrebbe specificare LED dello stesso bin di intensità luminosa (es. tutti P1). Per garantire un aspetto del colore coerente, dovrebbe specificare LED dello stesso bin di lunghezza d'onda dominante (es. tutti C17). Per semplificare il circuito di pilotaggio e garantire una distribuzione uniforme della corrente se i LED sono posti in parallelo, è altamente consigliato specificare LED dello stesso bin di tensione diretta (es. tutti 1). Il circuito di pilotaggio consisterebbe in un regolatore di tensione (es. 5V) e un singolo resistore limitatore di corrente per ogni LED (o un IC driver LED dedicato per un controllo e una capacità di dimmeraggio migliori). Il layout PCB raggrupperebbe i LED insieme ma fornirebbe una sufficiente area di rame per la dissipazione del calore, specialmente se devono essere illuminati simultaneamente per periodi prolungati.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

Questo LED opera sul principio dell'elettroluminescenza in una giunzione p-n semiconduttrice. Quando viene applicata una tensione diretta, gli elettroni dalla regione di AlGaInP di tipo n vengono iniettati attraverso la giunzione nella regione di tipo p, e le lacune vengono iniettate nella direzione opposta. Questi portatori di carica si ricombinano nella regione attiva vicino alla giunzione. In un semiconduttore a bandgap diretto come l'AlGaInP, questa ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La composizione specifica degli atomi di Alluminio, Gallio, Indio e Fosfuro determina l'energia del bandgap, che detta direttamente la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa – in questo caso, Giallo Verde Brillante (~575 nm). La resina epossidica di incapsulamento serve a proteggere il chip semiconduttore, modellare il fascio di luce in uscita (creando l'angolo di visione di 140 gradi) e fornire stabilità meccanica.

13. Tendenze di Sviluppo

La tendenza generale nei LED SMD come questo continua verso una maggiore efficienza luminosa (più luce emessa per watt elettrico), una migliore coerenza del colore e tolleranze di binning più strette, e un'affidabilità migliorata in condizioni ambientali severe. Il packaging si sta evolvendo per consentire impronte ancora più piccole e profili più bassi mantenendo o migliorando le prestazioni termiche. C'è anche una forte spinta verso la regolabilità a spettro completo e LED intelligenti e indirizzabili integrati con circuiti di controllo. La scienza dei materiali sottostante per i LED AlGaInP è matura, ma la ricerca in corso si concentra sull'ottimizzazione dell'efficienza a densità di corrente più elevate e sul miglioramento della longevità. L'enfasi sulla conformità ambientale (alogeni-free, RoHS) è ora standard e continuerà a essere un requisito di base per tutti i componenti elettronici.