SMD LED Arancione AlInGaP 0603 Scheda Tecnica - Dimensioni 1.6x0.8x0.6mm - Tensione 1.8-2.4V - Potenza 72mW - Documentazione Tecnica

1. Panoramica del prodotto

Questo documento descrive in dettaglio le specifiche di un diodo a emissione di luce (LED) ad alta luminosità e di tipo miniaturizzato a montaggio superficiale (SMD). Il dispositivo utilizza il formato di contenitore standard del settore 0603 ed è adatto per processi di assemblaggio automatizzato su circuito stampato (PCB). Le sue dimensioni compatte lo rendono la scelta ideale per applicazioni con spazio limitato che richiedono un'indicazione di stato affidabile o un'illuminazione di fondo.

1.1 Vantaggi principali e mercato di riferimento

I principali vantaggi di questo LED includono la sua compatibilità con le attrezzature di posizionamento automatizzate ad alto volume e con i processi di saldatura a rifusione a infrarossi (IR), che sono standard nella moderna produzione elettronica. È fabbricato utilizzando la tecnologia a semiconduttore in alluminio indio gallio fosfuro (AlInGaP), nota per produrre luce arancione efficiente e brillante. Il dispositivo è conforme alle pertinenti normative ambientali.

Le sue applicazioni target coprono un'ampia gamma di settori dell'elettronica di consumo e industriale, inclusi, ma non limitati a, apparecchiature di telecomunicazione (come telefoni cellulari), dispositivi informatici portatili, hardware di rete, elettrodomestici e retroilluminazione per segnaletica interna o display. La sua funzione principale è quella di fungere da indicatore di stato o da sorgente luminosa a bassa luminosità.

2. Parametri tecnici: un'interpretazione approfondita e oggettiva

Questa sezione analizza dettagliatamente i limiti assoluti e le caratteristiche operative del dispositivo. Comprendere questi parametri è fondamentale per una progettazione affidabile del circuito e per garantire le prestazioni a lungo termine.

2.1 Valori massimi assoluti

I valori nominali massimi assoluti definiscono i limiti di stress che potrebbero causare danni permanenti al dispositivo. Questi non rappresentano le normali condizioni di funzionamento.

• Dissipazione di potenza (Pd):72 mW. Questa è la massima potenza che il dispositivo può dissipare sotto forma di calore senza superare i suoi limiti termici.
• Corrente di picco diretta (I_F(PEAK)):80 mA. Questa corrente è consentita solo in condizioni di impulsi di durata molto breve (duty cycle 1/10, larghezza dell'impulso 0.1 ms), ad esempio durante i test.
• Corrente diretta continua (I_F):30 mA DC. Questa è la corrente massima consigliata per il funzionamento continuo.
• Tensione inversa (V_R):5 V. L'applicazione di una tensione inversa superiore a questo limite può causare una rottura immediata. Il dispositivo non è adatto per il funzionamento in polarizzazione inversa.
• Intervallo di temperatura di esercizio (T_opr):Da -40°C a +85°C. Garantisce il funzionamento del dispositivo in questo intervallo di temperature ambientali.
• Intervallo di temperatura di conservazione (T_stg):-40°C a +100°C. Il dispositivo non subirà degradazione delle prestazioni se conservato in questo intervallo.

2.2 Caratteristiche Fotoelettriche

Questi parametri, misurati in condizioni di prova standard (Ta=25°C, I_F=20mA), definiscono le prestazioni del dispositivo.

• Intensità luminosa (I_V):90.0 - 280.0 mcd (millicandela). Questo è un indicatore che misura la luminosità dell'output luminoso percepito dall'occhio umano. L'ampio intervallo è gestito attraverso un sistema di binning.
• Angolo di visione (2θ_1/2):110 gradi. Questo è l'angolo totale in cui l'intensità luminosa si riduce alla metà del valore misurato sull'asse (direttamente davanti al LED). Un angolo di 110° indica un modello di emissione ampio.
• Picco della lunghezza d'onda di emissione (λ_P):611 nm (tipico). Questa è la lunghezza d'onda alla quale l'output di potenza spettrale è massimo.
• Lunghezza d'onda dominante (λ_d):600 - 612 nm. Questa è la singola lunghezza d'onda che meglio rappresenta il colore percepito della luce, derivata dalle coordinate cromatiche. È un parametro chiave per la selezione del colore.
• Larghezza a metà altezza della linea spettrale (Δλ):17 nm (valore tipico). Questo indica la purezza spettrale, misurando la larghezza dello spettro di emissione alla metà della sua potenza massima. Un valore più basso indica una migliore monocromaticità della sorgente luminosa.
• Tensione diretta (V_F):1.8 - 2.4 V. Questa è la caduta di tensione ai capi del LED quando è pilotato da una corrente di prova di 20mA. Varia con la corrente e la temperatura.
• Corrente inversa (I_R):10 μA (massimo), a V_R=5V. Questa è la piccola corrente di dispersione che scorre quando il dispositivo è polarizzato inversamente entro i suoi valori massimi nominali.

3. Descrizione del sistema di classificazione

Per garantire la coerenza nella produzione di massa, i LED vengono selezionati (binning) in base a parametri chiave. Ciò consente ai progettisti di scegliere dispositivi che soddisfino specifici requisiti di luminosità, colore e tensione.

3.1 Classificazione della tensione diretta

In I_FMisurazione effettuata in condizioni = 20mA. La tolleranza per ogni livello è ±0.1V.

• Livello D2:Da 1.8V (minimo) a 2.0V (massimo)
• Livello D3:2.0V (minimo) a 2.2V (massimo)
• Posizione D4:2.2V (minimo) a 2.4V (massimo)

3.2 Classificazione dell'intensità luminosa

In I_FMisurato a = 20mA, unità in mcd (millicandela). La tolleranza per ogni classe è ±11%.

• Classe Q2:90 mcd (minimo) a 112 mcd (massimo)
• Posizione R1:112 mcd (minimo) a 140 mcd (massimo)
• Posizione R2:140 mcd (minimo) a 180 mcd (massimo)
• Posizione S1:180 mcd (minimo) a 220 mcd (massimo)
• Posizione S2:220 mcd (minimo) a 280 mcd (massimo)

3.3 Classificazione della lunghezza d'onda dominante

In I_FMisurato in condizioni = 20mA, unità in nanometri (nm). La tolleranza per ogni gradino è di ±1 nm.

• Gradino P:Da 600 nm (minimo) a 603 nm (massimo)
• Gradino Q:603 nm (minimo) a 606 nm (massimo)
• Posizione R:606 nm (minimo) a 609 nm (massimo)
• Posizione S:609 nm (minimo) a 612 nm (massimo)

4. Analisi della curva di prestazione

Sebbene il documento originale faccia riferimento a dati grafici specifici, le tipiche curve di prestazione di tali dispositivi illustrano le relazioni chiave fondamentali nella progettazione.

4.1 Curva della relazione tra corrente diretta e tensione diretta (curva I-V)

La curva I-V è non lineare. La tensione diretta (V_FAumenta con la corrente, ma presenta un coefficiente di temperatura – V_FGeneralmente diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Questo deve essere considerato nella progettazione della guida a corrente costante.

4.2 Relazione tra intensità luminosa e corrente diretta

In un intervallo piuttosto ampio, l'output luminoso (intensità luminosa) è approssimativamente proporzionale alla corrente diretta. Tuttavia, a correnti estremamente elevate, l'efficienza può diminuire a causa dell'aumento del riscaldamento. L'operazione al valore consigliato di 20mA o inferiore garantisce efficienza e durata ottimali.

4.3 Caratteristiche di temperatura

Le prestazioni del LED sono correlate alla temperatura. L'intensità luminosa generalmente diminuisce con l'aumento della temperatura di giunzione. Anche la lunghezza d'onda dominante può subire un leggero spostamento con la temperatura, influenzando il colore percepito, specialmente nelle applicazioni di precisione.

5. Informazioni meccaniche e di package

5.1 Dimensioni del package

Il dispositivo è conforme alle dimensioni del package standard EIA 0603. Le dimensioni chiave (in millimetri) sono approssimativamente: lunghezza 1,6 mm, larghezza 0,8 mm, altezza 0,6 mm. La tolleranza è tipicamente di ±0,1 mm. La lente è di colore acqua bianca, e la luce arancione è generata dal chip semiconduttore AlInGaP interno.

5.2 Consigliato disegno del pad PCB

Viene fornita la geometria del pad per la saldatura a rifusione a infrarossi o a vapore. Questo disegno mira a garantire una buona formazione del giunto di saldatura, l'auto-allineamento durante il processo di rifusione e una connessione meccanica affidabile. Seguire la geometria del pad raccomandata è fondamentale per prevenire l'effetto "tombstoning" o giunti di saldatura difettosi.

5.3 Identificazione della polarità

Il catodo è solitamente contrassegnato sul componente, spesso identificato da una tonalità verde sul lato corrispondente del package o da una piccola tacca. La serigrafia PCB e il disegno dei pad devono indicare chiaramente la polarità per prevenire un posizionamento errato.

6. Guida alla saldatura e all'assemblaggio

6.1 Parametri per la saldatura a rifusione

Il dispositivo è compatibile con processi di rifusione a infrarossi senza piombo (Pb-free). Si fa riferimento al profilo di temperatura consigliato conforme a J-STD-020B. I parametri chiave includono:

• Zona di preriscaldo:150-200°C
• Tempo di preriscaldamento:Massimo 120 secondi.
• Temperatura di picco:Massimo 260°C.
• Tempo sopra la liquidus:Si consiglia di seguire le specifiche del produttore della pasta saldante.
• Numero massimo di saldature:Due volte.

Il profilo di temperatura deve essere caratterizzato per l'assieme PCB specifico (considerando spessore del circuito, densità dei componenti e tipo di pasta saldante).

6.2 Saldatura manuale (se necessario)

Se è necessaria la saldatura manuale, occorre prestare particolare attenzione:

• Temperatura del saldatore:Massimo 300°C.
• Tempo di saldatura:Massimo 3 secondi per pad.
• Limitazioni:È consentito un solo ciclo di saldatura. Il surriscaldamento può danneggiare il chip interno o l'involucro in plastica.

6.3 Condizioni di conservazione

Il LED è un dispositivo sensibile all'umidità (MSD).

• Sacchetto sigillato:Conservare a ≤30°C e ≤70% di umidità relativa (UR). Utilizzare entro un anno dalla data di sigillatura del sacchetto.
• Sacchetto aperto/Ambiente esposto:Conservare a ≤30°C e ≤60% UR. Si raccomanda vivamente di completare la saldatura a rifusione a infrarossi entro 168 ore (7 giorni) dall'esposizione all'aria ambiente.
• Esposizione prolungata:Se il tempo di esposizione supera le 168 ore, è necessario 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.

6.4 Pulizia

Se è necessaria la pulizia post-saldatura, utilizzare esclusivamente solventi alcolici approvati, come alcol isopropilico (IPA) o etanolo. L'immersione deve avvenire a temperatura ambiente per meno di un minuto. L'uso di prodotti chimici aggressivi o non specificati potrebbe danneggiare il materiale di incapsulamento o la lente.

7. Confezionamento e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e del Bobina

Il dispositivo è confezionato su nastro portante goffrato da 8 mm di larghezza, avvolto su reel con diametro di 7 pollici (178 mm). Questa confezione è compatibile con le attrezzature standard per l'assemblaggio automatico SMD.

• Quantità per reel:4000 pezzi.
• Quantità minima d'ordine (MOQ) per il resto:500 pezzi.
• Cover tape:Le tasche vuote dei componenti sono sigillate con il nastro superiore.
• Componente Mancante:Secondo le specifiche, sono consentiti al massimo due componenti mancanti consecutivi.

La confezione è conforme alla specifica ANSI/EIA-481.

8. Suggerimenti per l'applicazione

8.1 Circuito di applicazione tipico

L'LED è un dispositivo guidato dalla corrente. Per garantire un funzionamento affidabile e una luminosità uniforme, specialmente quando si utilizzano più LED, è necessario collegare in serie una resistenza limitatrice di corrente in ogni LED o in ogni ramo parallelo di LED. Non è consigliabile pilotare un LED direttamente da una sorgente di tensione senza controllo di corrente, poiché ciò causerebbe prestazioni incoerenti e potenziali guasti del dispositivo. Il valore della resistenza in serie si calcola utilizzando la legge di Ohm: R = (V_{Alimentazione}- V_F) / I_F, dove V_Fè la tensione diretta del LED alla corrente desiderata I_F.

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• 8.2 Considerazioni di progettazioneGestione termica:
• Nonostante il consumo energetico sia basso, garantire un'area sufficiente di lamina di rame sul PCB o un design di dissipazione del calore aiuta a mantenere una temperatura di giunzione più bassa, preservando così l'output luminoso e la durata.Derating della corrente:
• Per il funzionamento ad alte temperature ambientali (prossime a +85°C), si dovrebbe considerare la riduzione della corrente diretta per diminuire il riscaldamento interno.Protezione ESD:

Sebbene non sia esplicitamente classificato come altamente sensibile, durante l'assemblaggio e la manipolazione devono essere osservate le normali precauzioni di trattamento ESD.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto alle tecnologie più datate come il fosfuro di gallio (GaP), i LED AlInGaP offrono un'efficienza luminosa e una luminosità significativamente superiori nella luce arancione e rossa. Il package 0603 rappresenta un equilibrio tra miniaturizzazione e facilità di manipolazione/produzione. Esistono package più piccoli (ad esempio 0402), ma possono essere più impegnativi per alcune linee di assemblaggio e presentano caratteristiche termiche leggermente diverse. L'ampio angolo di visione di 110 gradi è adatto per applicazioni che richiedono un'ampia visibilità, in contrasto con i LED ad angolo stretto utilizzati per l'illuminazione focalizzata.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

10.1 Posso pilotare questo LED in modo continuo a 30mA?

Sì, 30mA è la massima corrente diretta continua nominale. Tuttavia, per garantire la massima durata e considerare il potenziale aumento di temperatura nell'applicazione, è pratica comune progettare con una corrente inferiore (ad esempio 20mA), che fornisce anche un margine di sicurezza.

10.2 Perché l'intervallo di intensità luminosa è così ampio (90-280 mcd)?

Questo intervallo rappresenta la distribuzione complessiva di tutti i prodotti. I dispositivi vengono selezionati in specifici bin di intensità (Q2, R1, R2, S1, S2). I progettisti possono specificare il codice bin desiderato per garantire la coerenza della luminosità nei loro prodotti. Se una luminosità specifica è fondamentale, è necessario specificare i bin S1 o S2.

10.3 Cosa succede se questo LED viene saldato più di due volte?

Superare il numero massimo consigliato di saldature (due riflussi e una saldatura manuale) sottopone il dispositivo a stress termico cumulativo. Ciò può causare il degrado dei fili di connessione interni, danneggiare il chip semiconduttore o portare alla delaminazione del package plastico, provocando così guasti prematuri o riducendo l'affidabilità.

10.4 È sempre necessario il baking se la confezione è stata aperta da una settimana?

Sì. La shelf life di 168 ore (7 giorni) è una linea guida critica per i dispositivi sensibili all'umidità. Se il componente è stato esposto alle condizioni ambientali oltre questo periodo senza un'adeguata conservazione in ambiente secco (ad esempio in un essiccatore), è obbligatorio eseguire il baking forzato (60°C, 48 ore) per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire danni da pressione del vapore durante il processo di riflusso ad alta temperatura.

11. Analisi di casi applicativi praticiScenario:

Progettare un pannello di indicatori di stato per un router di rete, contenente cinque identici LED indicatori di colore arancione.

1. Fasi di progettazione:Selezione dei parametri:
2. Selezionare i codici di bin per garantire la coerenza. Ad esempio, specificare il bin della lunghezza d'onda dominante R (606-609 nm) e il bin dell'intensità luminosa S1 (180-220 mcd) per garantire uniformità di colore e luminosità.Progettazione del circuito:_FLa logica interna del router utilizza un'alimentazione a 3.3V. Utilizzando il tipico V_Fdi 2.1V (dal bin D3) e il target I
3. di 20mA, calcolare la resistenza in serie: R = (3.3V - 2.1V) / 0.020A = 60 Ohm. Verrà utilizzata una resistenza standard da 62 Ohm.Layout del PCB:
4. Utilizzare il footprint consigliato. Posizionare i cinque LED con orientamento uniforme. Includere marcature di polarità chiare sulla serigrafia.Assemblaggio:
5. Assicurarsi di utilizzare i LED entro 168 ore dall'apertura della busta anti-umidità o dopo un'adeguata cottura in forno. Seguire la curva di temperatura consigliata per la rifusione a infrarossi.Risultati:

Cinque indicatori con corrispondenza visiva di colore e luminosità, che forniscono informazioni chiare sullo stato all'utente finale.

12. Introduzione al principio di funzionamento

Il diodo a emissione luminosa è un dispositivo a semiconduttore con giunzione p-n. Quando viene applicata una tensione diretta, gli elettroni provenienti dalla regione di tipo n e le lacune provenienti dalla regione di tipo p vengono iniettati nella zona di giunzione (strato attivo). Quando questi portatori di carica (elettroni e lacune) si ricombinano, viene rilasciata energia. In un LED, questa energia viene rilasciata sotto forma di fotoni (luce). La lunghezza d'onda specifica (colore) della luce emessa è determinata dall'energia della banda proibita del materiale semiconduttore utilizzato nello strato attivo. Per questo LED arancione, il materiale è fosfuro di alluminio indio gallio (AlInGaP), la cui banda proibita corrisponde alla luce nella parte arancione/rossa dello spettro visibile. Una lente in resina epossidica trasparente viene utilizzata per proteggere il chip semiconduttore e modellare il fascio luminoso in uscita.

13. Tendenze tecnologiche