SMD LED Verde Diffuso Angolo Visivo 120° - 3.2x1.6x1.1mm - 3.3V - 80mW - Scheda Tecnica Italiana

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche per un diodo a emissione luminosa (LED) a montaggio superficiale (SMD) che utilizza una lente diffusa e la tecnologia InGaN (Nitruro di Indio Gallio) per produrre luce verde. Progettato per l'assemblaggio automatizzato su circuito stampato (PCB), questo componente è ideale per applicazioni con vincoli di spazio in vari dispositivi elettronici. La sua funzione principale è fungere da indicatore di stato, segnalatore luminoso o per retroilluminazione di pannelli frontali in dispositivi consumer, industriali e di comunicazione.

Il LED è confezionato su nastro da 8mm avvolto su bobine da 7 pollici di diametro, facilitando i processi di assemblaggio ad alta velocità pick-and-place. È conforme agli standard di settore, inclusi RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose), ed è compatibile con i processi di saldatura a rifusione a infrarossi (IR), rendendolo adatto per linee di produzione moderne e senza piombo.

1.1 Caratteristiche Principali

• Composizione conforme RoHS.
• Confezionato su nastro da 8mm su bobine da 7\" per assemblaggio automatizzato.
• Impronta del package standard EIA.
• Requisiti di pilotaggio compatibili con livello logico (compatibile I.C.).
• Progettato per la compatibilità con apparecchiature di posizionamento automatico.
• Resiste ai profili di saldatura a rifusione a infrarossi.
• Precondizionato al Livello di Sensibilità all'Umidità JEDEC 3.

1.2 Applicazioni Target

• Apparecchiature di telecomunicazione (es. telefoni cordless/cellulari).
• Dispositivi per l'automazione d'ufficio (es. computer portatili, sistemi di rete).
• Elettrodomestici e cartelli luminosi per interni.
• Indicatori di stato per apparecchiature industriali.
• Apparecchi di illuminazione per segnali e simboli di uso generale.
• Retroilluminazione pannelli frontali.

2. Dimensioni del Package e Informazioni Meccaniche

Il LED è conforme a un profilo standard per package SMD. Le dimensioni critiche includono una dimensione del corpo di circa 3.2mm di lunghezza, 1.6mm di larghezza e 1.1mm di altezza, con una tolleranza di ±0.2mm salvo diversa specifica. Il componente presenta una lente diffusa, che amplia il pattern di emissione luminosa, e i terminali anodo/catodo sono chiaramente designati per il corretto orientamento sul PCB. Viene fornito il layout consigliato per i pad di attacco sul PCB per garantire una formazione ottimale del giunto di saldatura e una corretta gestione termica durante i processi di saldatura a rifusione.

3. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

3.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. L'operazione deve essere sempre mantenuta entro questi confini.

• Dissipazione di Potenza (Pd):80 mW. Questa è la massima quantità di potenza che il dispositivo può dissipare come calore a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):100 mA. Questa è la massima corrente diretta istantanea, consentita solo in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms) per prevenire il surriscaldamento.
• Corrente Diretta Continua (I_F):20 mA. Questa è la massima corrente DC raccomandata per un funzionamento continuo affidabile.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento:-40°C a +85°C. Il dispositivo è garantito per funzionare entro questo intervallo di temperatura ambiente.
• Intervallo di Temperatura di Conservazione:-40°C a +100°C. Il dispositivo può essere conservato senza degrado entro questi limiti.

3.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi parametri sono misurati a Ta=25°C e I_F=20mA, rappresentando le condizioni operative tipiche.

• Intensità Luminosa (I_V):355 - 1120 mcd (millicandela). L'emissione luminosa è misurata utilizzando un sensore filtrato per corrispondere alla risposta fotopica dell'occhio umano. L'ampio intervallo è gestito attraverso un sistema di binning.
• Angolo Visivo (2θ_1/2):120 gradi (tipico). Questo è l'angolo totale a cui l'intensità luminosa scende alla metà del suo valore assiale di picco. La lente diffusa crea questo pattern di visione ampio e uniforme.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_P):523 nm (tipico). Questa è la lunghezza d'onda alla quale la distribuzione di potenza spettrale è massima.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):520 - 535 nm. Questa è la singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano che definisce il colore (verde) del LED, derivata dal diagramma di cromaticità CIE.
• Larghezza a Mezza Altezza della Linea Spettrale (Δλ):25 nm (tipico). Questo indica la purezza spettrale; un valore di 25nm è caratteristico dei LED verdi basati su InGaN.
• Tensione Diretta (V_F):3.3V (tipico), 3.8V (max). La caduta di tensione ai capi del LED quando pilotato a 20mA.
• Corrente Inversa (I_R):10 μA (max) a V_R=5V. Il dispositivo non è progettato per operare in polarizzazione inversa; questo parametro è solo per scopi di test.

4. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire coerenza nell'applicazione, i LED vengono selezionati (binnati) in base a parametri chiave. I progettisti possono specificare i bin per soddisfare i loro requisiti di uniformità di colore e luminosità.

4.1 Rango della Tensione Diretta (V_f)

Binnato a I_F=20mA. Tolleranza per bin ±0.1V.

Esempi di bin: D7 (2.8-3.0V), D8 (3.0-3.2V), D9 (3.2-3.4V), D10 (3.4-3.6V), D11 (3.6-3.8V).

4.2 Rango dell'Intensità Luminosa (I_V)

Binnato a I_F=20mA. Tolleranza per bin ±11%.

Esempi di bin: T2 (355-450 mcd), U1 (450-560 mcd), U2 (560-710 mcd), V1 (710-900 mcd), V2 (900-1120 mcd).

4.3 Rango della Lunghezza d'Onda Dominante (W_d)

Binnato a I_F=20mA. Tolleranza per bin ±1nm.

Esempi di bin: AP (520-525 nm), AQ (525-530 nm), AR (530-535 nm).

5. Analisi delle Curve di Prestazione

Le curve caratteristiche tipiche forniscono informazioni sul comportamento del dispositivo in condizioni variabili. Queste includono la relazione tra corrente diretta (I_F) e tensione diretta (V_F), che è esponenziale e cruciale per progettare circuiti limitatori di corrente. La relazione tra intensità luminosa e corrente diretta è generalmente lineare nell'intervallo operativo ma può saturarsi a correnti più elevate a causa degli effetti termici. La dipendenza dell'intensità luminosa dalla temperatura mostra una diminuzione dell'emissione all'aumentare della temperatura di giunzione, un fattore critico per la gestione termica in applicazioni ad alta potenza o alta densità. La curva di distribuzione spettrale è centrata attorno alla lunghezza d'onda di picco di 523nm con la specificata larghezza a mezza altezza.

6. Linee Guida per l'Assemblaggio e la Manipolazione

6.1 Processo di Saldatura

Il dispositivo è compatibile con la saldatura a rifusione a infrarossi (IR) per processi senza piombo. Un profilo suggerito, conforme a J-STD-020B, include una fase di preriscaldamento (150-200°C, max 120 sec), una temperatura di picco non superiore a 260°C e un tempo sopra il liquido (TAL) massimo di 10 secondi. La saldatura dovrebbe essere limitata a un massimo di due cicli di rifusione. Per la riparazione manuale, può essere utilizzato un saldatore a una temperatura massima di 300°C per non più di 3 secondi, una sola volta. L'aderenza alle specifiche del produttore della pasta saldante è essenziale.

6.2 Pulizia

Se è necessaria la pulizia dopo la saldatura, dovrebbero essere utilizzati solo solventi a base alcolica specificati come alcol etilico o alcol isopropilico. Il LED dovrebbe essere immerso a temperatura ambiente per meno di un minuto. Prodotti chimici non specificati potrebbero danneggiare il package in epossidico.

6.3 Conservazione e Sensibilità all'Umidità

Essendo un dispositivo di Livello di Sensibilità all'Umidità 3 (MSL3), ha una vita utile di 168 ore (1 settimana) dopo l'apertura della busta ermetica antipolvere, in condizioni di ≤30°C/60% UR. Per la conservazione oltre questo periodo o al di fuori della confezione originale, è necessaria una cottura a 60°C per almeno 48 ore prima della rifusione per prevenire la crepa "popcorn" durante la saldatura. Per la conservazione a lungo termine fuori busta, utilizzare un contenitore sigillato con essiccante o in atmosfera di azoto.

7. Specifiche di Confezionamento e Bobina

I LED sono forniti su nastro portante goffrato con una larghezza di 8mm. Il nastro è avvolto su una bobina standard da 7 pollici (178mm) di diametro. Ogni bobina contiene 2000 pezzi. Il nastro ha un nastro di copertura per sigillare le tasche dei componenti. Il confezionamento è conforme alle specifiche ANSI/EIA-481. Il numero massimo consentito di componenti mancanti consecutivi su una bobina è due.

8. Considerazioni di Progettazione per l'Applicazione

8.1 Progettazione del Circuito di Pilotaggio

I LED sono dispositivi pilotati in corrente. Per garantire una luminosità costante e una lunga durata, deve essere utilizzata una sorgente di corrente costante o una resistenza limitatrice di corrente in serie con una sorgente di tensione. Il valore della resistenza può essere calcolato usando la Legge di Ohm: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Utilizzando il tipico V_Fdi 3.3V e una I_Fdesiderata di 20mA da un'alimentazione a 5V, R = (5V - 3.3V) / 0.02A = 85Ω. Una resistenza standard da 82Ω o 100Ω sarebbe appropriata. Quando si collegano più LED in parallelo, si raccomanda vivamente di utilizzare resistenze limitatrici di corrente individuali per ciascun LED per prevenire l'"accaparramento" di corrente dovuto alle variazioni naturali di V_F.

8.2 Gestione Termica

Sebbene la dissipazione di potenza sia relativamente bassa (80mW), un'effettiva progettazione termica sul PCB è comunque importante, specialmente ad alte temperature ambiente o in spazi chiusi. Il layout consigliato per i pad sul PCB aiuta nella dissipazione del calore. Garantire un'adeguata area di rame attorno ai pad termici e l'eventuale uso di via termiche può aiutare a mantenere una temperatura di giunzione più bassa, preservando l'emissione luminosa e la durata del dispositivo.

8.3 Integrazione Ottica

L'angolo visivo diffuso di 120 gradi fornisce un pattern di emissione ampio e morbido, adatto per applicazioni di indicatori dove è richiesta visibilità da più angolazioni. Per applicazioni con guide luminose o retroilluminazione, la natura diffusa della lente potrebbe richiedere uno specifico design ottico per ottenere l'uniformità desiderata. Il colore verde, definito dal suo bin di lunghezza d'onda dominante, è adatto per indicatori di stato (es. accensione, modalità attiva) e illuminazione generale dove è necessaria differenziazione cromatica.

9. Affidabilità e Note Operative

Questo prodotto è destinato a equipaggiamenti elettronici commerciali e industriali standard. Per applicazioni che richiedono un'affidabilità eccezionale dove un guasto potrebbe mettere a rischio la sicurezza (es. aviazione, supporto vitale medico, controllo dei trasporti), sono necessarie specifiche qualifiche e consultazioni con il produttore prima dell'integrazione nel progetto. Il dispositivo non è progettato per operare in condizioni di polarizzazione inversa. Superare i valori massimi assoluti, specialmente la corrente diretta o la dissipazione di potenza, accelererà il degrado e può causare un guasto catastrofico.

10. Contesto Tecnologico e di Mercato

10.1 Principio Tecnologico Sottostante

Questo LED è basato sul materiale semiconduttore InGaN (Nitruro di Indio Gallio). Quando viene applicata una tensione diretta, elettroni e lacune si ricombinano nella regione attiva del semiconduttore, rilasciando energia sotto forma di fotoni. Il rapporto specifico tra indio e gallio nella lega determina l'energia del bandgap e quindi la lunghezza d'onda della luce emessa, che in questo caso è nello spettro verde (~523nm). La lente diffusa è realizzata in epossidico o silicone con particelle di diffusione incorporate per ampliare l'angolo del fascio.

10.2 Vantaggi Comparativi

Rispetto a tecnologie più datate come i LED verdi basati su AlGaInP, l'InGaN offre maggiore efficienza e migliore stabilità delle prestazioni. Il package SMD offre vantaggi significativi rispetto ai LED a foro passante: ingombro ridotto, profilo più basso, idoneità per l'assemblaggio automatizzato e migliore compatibilità con i processi di saldatura a rifusione ad alto volume, portando a costi di produzione complessivi inferiori.

10.3 Tendenze del Settore

Il mercato dei LED SMD continua a crescere, trainato dalla miniaturizzazione, dalle richieste di efficienza energetica e dalla proliferazione di applicazioni di indicatori e retroilluminazione nell'elettronica di consumo e nei dispositivi IoT. Le tendenze includono ulteriori aumenti dell'efficienza luminosa (più luce emessa per watt), tolleranze di binning più strette per la coerenza di colore e luminosità nelle applicazioni di visualizzazione e lo sviluppo di dimensioni di package ancora più piccole. Il passaggio a materiali senza piombo e senza alogeni in conformità con le normative ambientali globali è anche una pratica standard.