Scheda Tecnica LED SMD Arancione - Package EIA - Tensione Inversa 5V - Potenza 75mW - Lunghezza d'Onda Dominante 605nm - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche per un LED Arancione ad alta luminosità per montaggio superficiale (SMD), che utilizza la tecnologia del chip AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio). Il dispositivo è progettato per la compatibilità con processi di assemblaggio automatizzati e saldatura a rifusione a infrarossi, rendendolo adatto per la produzione di grandi volumi. È un prodotto ecologico conforme alla direttiva RoHS, confezionato in nastro da 8mm su bobine da 7 pollici di diametro.

1.1 Vantaggi Principali

• Luminosità Ultra Elevata:Offre un'elevata intensità luminosa da un package compatto.
• Compatibilità di Processo:Progettato per l'uso con apparecchiature di posizionamento automatico e profili standard di saldatura a rifusione a infrarossi.
• Compatibile con IC:Adatto per l'interfacciamento diretto con circuiti integrati.
• Package Standardizzato:Conforme alle dimensioni standard EIA (Electronic Industries Alliance).

1.2 Applicazioni Target

Questo LED è destinato all'uso in apparecchiature elettroniche generiche, inclusi ma non limitati a indicatori di stato, retroilluminazione, illuminazione di pannelli e illuminazione decorativa in elettronica di consumo, apparecchiature per ufficio e dispositivi di comunicazione.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

I seguenti valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Il funzionamento in queste condizioni non è garantito.

• Dissipazione di Potenza (Pd):75 mW a Ta=25°C.
• Corrente Diretta di Picco (I_F(peak)):80 mA (impulsata, ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms).
• Corrente Diretta Continua (I_F):30 mA DC.
• Fattore di Derating:0.4 mA/°C linearmente da 50°C di temperatura ambiente.
• Tensione Inversa (V_R):5 V.
• Intervallo di Temperatura Operativa (T_opr):-30°C a +85°C.
• Intervallo di Temperatura di Stoccaggio (T_stg):-40°C a +85°C.
• Condizioni di Saldatura a Infrarossi:Resiste a una temperatura di picco di 260°C per 5 secondi.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

I parametri di prestazione tipici sono misurati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C e una corrente diretta (I_F) di 5mA, salvo diversa specificazione.

• Intensità Luminosa (I_V):Varia da un minimo di 11.2 mcd a un massimo di 71.0 mcd, con valori tipici definiti dai codici bin.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):130 gradi. Questo è l'angolo totale in cui l'intensità luminosa scende alla metà del valore sull'asse.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_P):Tipicamente 611 nm.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):Varia da 597 nm a 612 nm, con un valore tipico di 605 nm. Questo definisce il colore percepito.
• Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ):Circa 17 nm, indica la purezza spettrale della luce arancione emessa.
• Tensione Diretta (V_F):Tipicamente 2.3 V, con un massimo di 2.3 V a I_F=5mA.
• Corrente Inversa (I_R):Massimo 10 μA a V_R=5V.
• Capacità (C):Tipicamente 40 pF misurata a polarizzazione 0V e frequenza 1 MHz.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

L'intensità luminosa dei LED è suddivisa in bin per garantire coerenza all'interno di un lotto di produzione. Il codice bin definisce l'intensità luminosa minima e massima misurata a 5mA.

• Codice Bin L:11.2 mcd (Min) a 18.0 mcd (Max)
• Codice Bin M:18.0 mcd a 28.0 mcd
• Codice Bin N:28.0 mcd a 45.0 mcd
• Codice Bin P:45.0 mcd a 71.0 mcd

Si applica una tolleranza di +/-15% a ciascun bin di intensità. Questo sistema consente ai progettisti di selezionare LED con il livello di luminosità richiesto per la loro applicazione.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene grafici specifici siano referenziati nella scheda tecnica (es. Fig.1, Fig.6), le tendenze di prestazione tipiche possono essere dedotte dai parametri:

• Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V):Il LED presenta una caratteristica relazione esponenziale I-V. La V_Fspecificata di ~2.3V a 5mA è il punto operativo tipico.
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta:L'intensità generalmente aumenta con la corrente diretta, ma il funzionamento deve rimanere entro i valori massimi assoluti per prevenire danni e perdita di efficienza.
• Dipendenza dalla Temperatura:L'emissione luminosa tipicamente diminuisce con l'aumentare della temperatura di giunzione. Il fattore di derating per la corrente diretta (0.4 mA/°C sopra i 50°C) è cruciale per la gestione termica in ambienti ad alta temperatura.
• Distribuzione Spettrale:Lo spettro di emissione è centrato attorno a 605-611 nm (arancione) con una larghezza a mezza altezza relativamente stretta di 17 nm, fornendo un colore saturo.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il LED è alloggiato in un package standard per montaggio superficiale conforme EIA. Tutte le dimensioni sono in millimetri con una tolleranza generale di ±0.10 mm salvo diversa indicazione. La lente è trasparente.

5.2 Identificazione Polarità e Design dei Pad

La scheda tecnica include le dimensioni consigliate per il layout dei pad di saldatura per garantire una corretta formazione del giunto saldato e stabilità meccanica durante la rifusione. La polarità è indicata dalla marcatura sul package o dal design dei pad catodo/anodo (fare riferimento al disegno del package). La corretta connessione di polarità è essenziale per il funzionamento del dispositivo.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione

Viene fornito un profilo di rifusione a infrarossi (IR) consigliato per processi di saldatura senza piombo (SnAgCu). I parametri chiave includono:

• Preriscaldamento:Rampa fino a 120-150°C.
• Tempo di Preriscaldamento:Massimo 120 secondi.
• Temperatura di Picco:Massimo 260°C.
• Tempo Sopra il Liquido:5 secondi massimo alla temperatura di picco.

Il rispetto di questo profilo è fondamentale per prevenire danni termici al package del LED e al die interno.

6.2 Stoccaggio e Manipolazione

• Condizioni di Stoccaggio:Si raccomanda di non superare i 30°C e il 70% di umidità relativa.
• Sensibilità all'Umidità:I LED rimossi dalla confezione originale dovrebbero essere sottoposti a rifusione entro una settimana. Per stoccaggi più lunghi, utilizzare un contenitore sigillato con essiccante o in atmosfera di azoto. Se stoccati non confezionati per più di 672 ore, si raccomanda la cottura a 60°C per 24 ore prima dell'assemblaggio.
• Pulizia:Se necessario, pulire solo con alcol etilico o alcol isopropilico a temperatura ambiente per meno di un minuto. Evitare prodotti chimici non specificati.

7. Informazioni su Confezionamento e Ordine

• Nastro e Bobina:Fornito in nastro portante goffrato da 8mm di larghezza su bobine da 7 pollici (178mm) di diametro.
• Quantità per Bobina:3000 pezzi.
• Quantità Minima d'Ordine (MOQ):500 pezzi per quantità residue.
• Standard di Imballaggio:Conforme alle specifiche ANSI/EIA 481-1-A-1994. Le tasche vuote sono sigillate con nastro coprente.

8. Raccomandazioni per il Design Applicativo

8.1 Design del Circuito di Pilotaggio

I LED sono dispositivi pilotati in corrente. Per garantire una luminosità uniforme quando si pilotano più LED in parallelo, si raccomanda vivamente di utilizzare una resistenza di limitazione della corrente in serie per ciascun LED (Modello Circuito A). Pilotare i LED direttamente in parallelo senza resistenze individuali (Modello Circuito B) non è raccomandato, poiché lievi variazioni nelle caratteristiche della tensione diretta (V_F) tra i singoli LED possono causare differenze significative nella ripartizione della corrente e, di conseguenza, nella luminosità.

8.2 Protezione dalle Scariche Elettrostatiche (ESD)

Questo dispositivo è sensibile alle scariche elettrostatiche. I danni da ESD possono manifestarsi come elevata corrente di dispersione inversa, bassa tensione diretta o mancata accensione a basse correnti. Le misure di prevenzione includono:

• Utilizzo di braccialetti conduttivi o guanti antistatici.
• Assicurarsi che tutte le apparecchiature, postazioni di lavoro e scaffali di stoccaggio siano correttamente messi a terra.
• Utilizzo di ionizzatori per neutralizzare la carica statica sulla lente del LED.

Per verificare potenziali danni da ESD, controllare che il LED si accenda e misurare la sua tensione diretta (V_F) a bassa corrente (es. 0.1mA). Un LED AlInGaP \"buono\" dovrebbe tipicamente avere V_F> 1.4V in questa condizione.

8.3 Gestione Termica

Sebbene la dissipazione di potenza sia relativamente bassa (75mW max), un corretto layout del PCB e, se necessario, via termici possono aiutare a dissipare il calore, specialmente quando si opera ad alte temperature ambiente o vicino alla corrente massima nominale. Rispettare la curva di derating della corrente sopra i 50°C ambiente.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

Rispetto a tecnologie più datate come i LED standard in GaAsP (Fosfuro di Gallio Arseniuro), questo LED basato su AlInGaP offre un'efficienza luminosa e una luminosità significativamente più elevate per lo spettro del colore arancione. La lente trasparente, al contrario di una lente diffusa o colorata, massimizza l'emissione luminosa. La sua compatibilità con i processi standard di assemblaggio SMT e rifusione fornisce un vantaggio di costo rispetto ai dispositivi che richiedono saldatura manuale o manipolazione speciale.

10. Domande Frequenti (FAQ)

10.1 Posso pilotare questo LED direttamente da un'uscita logica a 3.3V o 5V?

Non senza una resistenza di limitazione della corrente. La tensione diretta tipica è ~2.3V. Collegarlo direttamente a una sorgente di tensione superiore a V_Fcauserà un flusso di corrente eccessivo, potenzialmente distruggendo il LED. Utilizzare sempre una resistenza in serie calcolata come R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F.

10.2 Perché esiste un sistema di binning per l'intensità luminosa?

Le variazioni di produzione causano lievi differenze nell'emissione luminosa. Il binning suddivide i LED in gruppi con prestazioni simili, consentendo ai progettisti di selezionare un livello di luminosità coerente per il loro prodotto ed evitare differenze visibili tra LED adiacenti.

10.3 Qual è la differenza tra lunghezza d'onda di picco e lunghezza d'onda dominante?

La lunghezza d'onda di picco (λ_P) è la lunghezza d'onda alla quale la distribuzione di potenza spettrale è massima (611 nm tipico). La lunghezza d'onda dominante (λ_d) è derivata dal diagramma di cromaticità CIE e rappresenta la singola lunghezza d'onda del colore spettrale puro che corrisponde al colore percepito del LED (605 nm tipico). La lunghezza d'onda dominante è più rilevante per la specifica del colore.

11. Studio di Caso Pratico di Design

Scenario:Progettazione di un pannello indicatore di stato con 10 LED arancioni uniformemente luminosi alimentati da una linea a 5V.
Passaggi di Design:
1. Selezionare il Bin:Scegliere il Bin \"M\" per un'intensità media di 18-28 mcd.
2. Impostare la Corrente Operativa:Selezionare I_F= 5mA (condizione di test per il binning, garantisce la luminosità specificata).
3. Calcolare la Resistenza in Serie:R = (5V - 2.3V) / 0.005A = 540 Ohm. Utilizzare il valore standard più vicino (es. 560 Ohm).
4. Potenza per LED:P = V_F* I_F≈ 2.3V * 0.005A = 11.5 mW, ben entro il limite di 75mW.
5. Layout PCB:Seguire le dimensioni consigliate per i pad. Posizionare tutti i 10 LED con le rispettive resistenze da 560 ohm in parallelo dalla linea a 5V a massa.
6. Assemblaggio:Seguire il profilo di rifusione IR consigliato. Stoccare le bobine aperte in un armadio asciutto se non utilizzate immediatamente.

12. Introduzione al Principio Tecnologico

Questo LED è basato su materiale semiconduttore AlInGaP cresciuto su un substrato. Quando viene applicata una tensione diretta, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva dove si ricombinano, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). La composizione specifica della lega AlInGaP determina l'energia del bandgap, che corrisponde direttamente alla lunghezza d'onda (colore) della luce emessa—in questo caso, nello spettro arancione (~605 nm). La lente epossidica trasparente incapsula il chip e aiuta nell'estrazione della luce.

13. Tendenze del Settore

La tendenza generale nei LED SMD è verso una maggiore efficienza (più lumen per watt), un miglioramento della coerenza del colore attraverso binning più stretti e un'aumentata affidabilità in condizioni di temperatura e corrente più elevate. C'è anche un focus sul miglioramento della compatibilità con processi di rifusione senza piombo e ad alta temperatura. La miniaturizzazione continua, ma per applicazioni standard di indicatori, package come questo standard EIA rimangono popolari grazie alla loro robustezza, facilità di manipolazione e infrastruttura di assemblaggio consolidata.