Scheda Tecnica LED SMD Giallo Diffuso - AlInGaP - Angolo Visivo 120° - 50mA - 3550mcd - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento fornisce le specifiche tecniche complete per un diodo a emissione luminosa (LED) a montaggio superficiale (SMD). Il dispositivo è caratterizzato da una lente diffusa e utilizza un materiale semiconduttore in Fosfuro di Alluminio Indio Gallio (AlInGaP) per produrre luce gialla. È progettato per la compatibilità con processi di assemblaggio automatizzati, inclusi macchinari pick-and-place e saldatura a rifusione a infrarossi, rendendolo adatto per la produzione di grandi volumi. Il package è fornito su nastro portacomponenti standard da 8 mm avvolto su bobine da 7 pollici di diametro.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

I seguenti parametri definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Il funzionamento in queste condizioni non è garantito e dovrebbe essere evitato per garantire prestazioni affidabili.

• Dissipazione di Potenza (Pd):182 mW. Questa è la massima quantità di potenza che il dispositivo può dissipare come calore senza superare i suoi limiti termici.
• Corrente Diretta di Picco (IFP):100 mA. Questa è la corrente massima ammissibile in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza dell'impulso 1ms). È superiore al valore in corrente continua a causa del minore riscaldamento medio.
• Corrente Diretta in CC (IF):70 mA. Questa è la massima corrente diretta continua consigliata per un funzionamento affidabile a lungo termine.
• Tensione Inversa (VR):5 V. L'applicazione di una tensione inversa superiore a questo valore può causare la rottura e danneggiare la giunzione del LED.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento (Topr):-40°C a +85°C. L'intervallo di temperatura ambiente entro il quale il dispositivo è specificato per funzionare correttamente.
• Intervallo di Temperatura di Conservazione (Tstg):-40°C a +100°C. L'intervallo di temperatura per la conservazione del dispositivo quando non alimentato.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi parametri sono misurati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C e rappresentano le prestazioni tipiche nelle condizioni di test specificate.

• Intensità Luminosa (Iv):Varia da 1400 mcd (minimo) a 3550 mcd (massimo tipico) a una corrente diretta (IF) di 50 mA. Questa misura la luminosità percepita della sorgente luminosa in una direzione specifica (lungo l'asse). La misurazione utilizza un sensore filtrato per corrispondere alla risposta fotopica dell'occhio umano (curva CIE).
• Angolo Visivo (2θ1/2):120 gradi (tipico). Questo è l'angolo totale a cui l'intensità luminosa scende alla metà del suo valore assiale (sull'asse). Un ampio angolo visivo come 120° indica un pattern di emissione diffuso, adatto per applicazioni che richiedono un'illuminazione ad ampia area piuttosto che un fascio focalizzato.
• Lunghezza d'Onda di Picco di Emissione (λP):591 nm (tipico). Questa è la lunghezza d'onda alla quale la distribuzione spettrale di potenza della luce emessa è al suo massimo.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd):Varia da 584.5 nm a 594.5 nm a IF=50mA. Questa è una quantità colorimetrica derivata dal diagramma di cromaticità CIE. Rappresenta la singola lunghezza d'onda di una luce monocromatica che sarebbe percepita dall'occhio umano come avente lo stesso colore della luce del LED. È il parametro chiave per definire il punto di colore giallo.
• Larghezza a Metà Altezza Spettrale (Δλ):15 nm (tipico). Questa è la larghezza dello spettro di emissione a metà della sua potenza massima (Larghezza a Metà Altezza, FWHM). Un valore di 15nm indica un'emissione gialla a banda relativamente stretta, caratteristica della tecnologia AlInGaP.
• Tensione Diretta (VF):2.2 V (tipico) a IF=50mA. Questa è la caduta di tensione ai capi del LED quando funziona alla corrente specificata. È un parametro critico per progettare il circuito di limitazione della corrente.
• Corrente Inversa (IR):10 μA (massimo) a VR=5V. Questa è la piccola corrente di dispersione che scorre quando viene applicata la tensione inversa specificata.

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 soddisfano requisiti specifici per colore, luminosità e tensione.

3.1 Binning della Tensione Diretta

Binning effettuato in condizioni di test IF = 50mA. La tolleranza all'interno di ogni bin è di +/-0.1V.

• D2:1.80V (Min) - 2.00V (Max)
• D3:2.00V (Min) - 2.20V (Max)
• D4:2.20V (Min) - 2.40V (Max)
• D5:2.40V (Min) - 2.60V (Max)

3.2 Binning dell'Intensità Luminosa

Binning effettuato in condizioni di test IF = 50mA. La tolleranza all'interno di ogni bin è di +/-11%.

• W2:1400 mcd (Min) - 1800 mcd (Max)
• X1:1800 mcd (Min) - 2240 mcd (Max)
• X2:2240 mcd (Min) - 2800 mcd (Max)
• Y1:2800 mcd (Min) - 3550 mcd (Max)

3.3 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

Binning effettuato in condizioni di test IF = 50mA. La tolleranza all'interno di ogni bin è di +/-1nm. Questo controlla direttamente la tonalità del giallo.

• H:584.5 nm (Min) - 587.0 nm (Max)
• J:587.0 nm (Min) - 589.5 nm (Max)
• K:589.5 nm (Min) - 592.0 nm (Max)
• L:592.0 nm (Min) - 594.5 nm (Max)

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene grafici specifici siano referenziati nella scheda tecnica (ad es., Figura 1 per l'output spettrale, Figura 5 per l'angolo visivo), i dati forniti consentono l'analisi delle relazioni chiave.

• Corrente vs. Intensità Luminosa (Curva I-Iv):L'intensità luminosa è specificata a 50mA. Tipicamente, per i LED AlInGaP, l'output luminoso aumenta in modo sub-lineare con la corrente. Il funzionamento al di sopra della corrente continua consigliata può portare a un aumento del calore, un calo di efficienza e una degradazione accelerata.
• Dipendenza dalla Temperatura:L'intensità luminosa e la tensione diretta dei LED sono sensibili alla temperatura. L'intensità generalmente diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. La tensione diretta ha tipicamente un coefficiente di temperatura negativo, diminuendo di circa 2 mV/°C per l'AlInGaP. I progetti devono tenere conto della gestione termica per mantenere prestazioni ottiche stabili.
• Distribuzione Spettrale:Con un picco tipico a 591 nm e una larghezza a metà altezza di 15 nm, l'emissione è centrata nella regione gialla dello spettro visibile. I bin della lunghezza d'onda dominante (da H a L) garantiscono la coerenza del colore raggruppando LED con coordinate di cromaticità molto simili.

5. Informazioni Meccaniche e di Imballaggio

5.1 Dimensioni del Package del Dispositivo

Il LED è conforme a un contorno di package SMD standard EIA. Disegni dimensionali dettagliati sono forniti nella scheda tecnica con tutte le misure in millimetri. Le caratteristiche chiave includono la lunghezza, larghezza e altezza complessive, nonché il posizionamento e la dimensione dei pad di saldatura e della struttura della lente. Si applica una tolleranza di ±0.2 mm salvo diversa specificazione.

5.2 Identificazione della Polarità

La scheda tecnica include un diagramma che indica i terminali catodo e anodo. La polarità corretta deve essere osservata durante l'assemblaggio. Il catodo è tipicamente contrassegnato da una tacca, una marcatura verde o un terminale/pad più corto sul lato inferiore del package.

5.3 Imballaggio a Nastro e Bobina

Il dispositivo è fornito su nastro portacomponenti goffrato con nastro protettivo di copertura.

• Larghezza del Nastro:8 mm.
• Diametro della Bobina:7 pollici (178 mm).
• Quantità per Bobina:2000 pezzi.
• Quantità Minima d'Ordine (MOQ) per Residui:500 pezzi.
• L'imballaggio segue le specifiche ANSI/EIA-481 per garantire la compatibilità con le attrezzature di assemblaggio automatizzate.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione

Il dispositivo è compatibile con i processi di saldatura a rifusione a infrarossi (IR). Viene fornito un profilo consigliato conforme a JEDEC J-STD-020B per la saldatura senza piombo.

• Temperatura di Pre-riscaldo:150°C a 200°C.
• Tempo di Pre-riscaldo:Massimo 120 secondi.
• Temperatura Massima del Corpo:Massimo 260°C.
• Tempo Sopra il Liquido (TAL):Il tempo consigliato è specificato nel grafico del profilo (tipicamente 60-90 secondi).
• Numero Massimo di Passaggi:Due volte.

6.2 Saldatura Manuale

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

• Temperatura del Saldatore:Massimo 300°C.
• Tempo di Saldatura per Pad:Massimo 3 secondi.
• Numero Massimo di Volte:Una sola volta per giunto.

6.3 Conservazione e Manipolazione

• Confezione Sigillata:Conservare a ≤30°C e ≤70% di Umidità Relativa (UR). Utilizzare entro un anno.
• Confezione Aperta:I componenti esposti all'aria ambiente devono essere conservati a ≤30°C e ≤60% UR. Si consiglia di completare la saldatura a rifusione IR entro 168 ore (7 giorni) dall'apertura della busta barriera all'umidità.
• Conservazione Prolungata (Aperta):Conservare in un contenitore sigillato con essiccante o in un essiccatore a azoto.
• Essiccazione (Baking):Se i componenti sono stati esposti per più di 168 ore, essiccare a circa 60°C per almeno 48 ore prima della saldatura per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire danni da \"popcorning\" durante la rifusione.

6.4 Pulizia

Se è richiesta una pulizia post-assemblaggio, utilizzare solo solventi approvati.

• Solventi Consigliati:Alcool etilico o alcol isopropilico.
• Procedura:Immergere a temperatura normale per meno di un minuto. Non utilizzare la pulizia a ultrasuoni a meno che non sia verificato che sia sicura per il package.
• Avvertenza:Non utilizzare liquidi chimici non specificati in quanto potrebbero danneggiare la lente del LED o il materiale del package.

7. Note Applicative e Considerazioni di Progettazione

7.1 Progettazione del Circuito di Pilotaggio

I LED sono dispositivi pilotati in corrente. Per garantire un funzionamento stabile e una lunga durata, un meccanismo di limitazione della corrente è essenziale.

• Resistore in Serie (Modello di Circuito A):Il metodo più comune e consigliato. Un resistore (R) è posto in serie con il LED. Il valore è calcolato utilizzando la Legge di Ohm: R = (Vcc - VF) / IF, dove Vcc è la tensione di alimentazione, VF è la tensione diretta del LED (utilizzare il valore massimo del bin per il calcolo della corrente nel caso peggiore) e IF è la corrente operativa desiderata (es. 20mA, 50mA). Questo metodo fornisce un'eccellente regolazione della corrente per LED ed è semplice da implementare.
• Avvertenza sul Collegamento in Parallelo:Non è consigliabile collegare più LED direttamente in parallelo con un singolo resistore di limitazione della corrente (Modello di Circuito B). Piccole variazioni nella tensione diretta (VF) tra i singoli LED, anche all'interno dello stesso bin, causeranno uno squilibrio significativo nella ripartizione della corrente. Un LED potrebbe assorbire la maggior parte della corrente, portando a surriscaldamento e guasto prematuro, mentre altri rimangono deboli. Utilizzare sempre un resistore in serie separato per ogni LED o impiegare un driver a corrente costante attivo.

7.2 Gestione Termica

Sebbene la dissipazione di potenza sia relativamente bassa, una progettazione termica efficace è cruciale per mantenere prestazioni e affidabilità.

• Layout del PCB:Utilizzare un'adeguata area di rame (pad termici o piazzole) collegata ai pad di saldatura del LED per fungere da dissipatore di calore e condurre il calore lontano dal dispositivo.
• Temperatura Ambiente:Assicurarsi che la temperatura ambiente operativa rientri nell'intervallo specificato. Considerare il calore contribuito da altri componenti sulla scheda.
• Derating della Corrente:Per il funzionamento ad alte temperature ambiente (che si avvicinano a +85°C), considerare di ridurre (derating) la corrente operativa per abbassare la temperatura di giunzione e prevenire un deprezzamento accelerato del lumen.

7.3 Scenari Applicativi Tipici

La combinazione di una lente diffusa, un ampio angolo visivo e il colore giallo rende questo LED adatto a varie applicazioni:

• Luci di Stato e Indicatori:Accensione/spegnimento, modalità standby, attività del sistema, indicatori di avviso in elettronica di consumo, pannelli di controllo industriali e strumentazione.
• Retroilluminazione:Retroilluminazione laterale o diretta per scritte su interruttori a membrana, tastiere e pannelli frontali dove è desiderata un'illuminazione uniforme e ad ampio angolo.
• Illuminazione Interna Automobilistica:Luci di avviso, illuminazione degli interruttori e illuminazione ambientale generale (soggetto a qualifica per specifici standard automobilistici).
• Insegne e Illuminazione Decorativa:Illuminazione d'accento in elementi architettonici o display decorativi.

8. Introduzione Tecnologica e Tendenze

8.1 Tecnologia AlInGaP

Questo LED si basa sul materiale semiconduttore Fosfuro di Alluminio Indio Gallio (AlInGaP). L'AlInGaP è particolarmente efficiente nel produrre luce nelle regioni rossa, arancione, ambra e gialla dello spettro. I vantaggi chiave includono un'elevata efficienza luminosa (lumen per watt) e una buona purezza del colore (larghezza spettrale stretta) in questi colori rispetto a tecnologie più vecchie come il Fosfuro di Gallio (GaP). Il sistema di materiali consente una regolazione precisa del bandgap, e quindi della lunghezza d'onda emessa, regolando i rapporti degli elementi costitutivi.

8.2 Lente Diffusa vs. Lente Trasparente

Il materiale della lente diffusa (lattea o satinata) contiene particelle di diffusione. Quando la luce del minuscolo chip semiconduttore passa attraverso questa lente, viene diffusa in molte direzioni. Ciò si traduce in un angolo visivo molto più ampio (120° in questo caso) e in un aspetto più uniforme e morbido con ridotto abbagliamento e nessun \"punto caldo\" visibile del chip. Questo contrasta con una lente trasparente (cristallina), che produce un fascio più focalizzato con un angolo visivo più stretto e un punto centrale distinto e luminoso.

8.3 Tendenze del Settore

La tendenza generale nei LED SMD è verso una maggiore efficienza, una maggiore affidabilità e dimensioni del package più piccole. Sebbene questa scheda tecnica rappresenti un prodotto maturo e affidabile, nuovi sviluppi nei LED gialli a conversione di fosfori (utilizzando un chip blu con un fosforo giallo) possono offrire diversi compromessi in termini di efficienza, resa cromatica e costo. Inoltre, i progressi nei materiali di packaging e nelle tecniche di gestione termica continuano a spingere i limiti della densità di potenza e della durata per tutte le tecnologie LED. La spinta alla miniaturizzazione porta anche a ingombri del package ancora più piccoli mantenendo o migliorando l'output luminoso.