LED SMD RGB Bianco Diffuso Pacchetto 5630 - Dimensioni 5.6x3.0x1.9mm - Tensione 1.8-3.8V - Potenza 0.13W - Documentazione Tecnica in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche per un LED a montaggio superficiale (SMD) in formato pacchetto 5630, dotato di lente bianca diffusa. Il dispositivo integra tre singoli chip emettitori di luce all'interno di un unico package: uno Rosso (AlInGaP), uno Verde (InGaN) e uno Blu (InGaN). Questa configurazione consente la creazione di vari colori attraverso il controllo individuale o combinato dei chip. L'obiettivo progettuale principale è fornire una soluzione di illuminazione compatta, affidabile ed efficiente, adatta ai processi di assemblaggio automatizzati.

1.1 Vantaggi Principali

• Design Miniaturizzato:Il fattore di forma ridotto è ideale per applicazioni con spazio limitato sui circuiti stampati (PCB).
• Compatibilità con l'Automazione:Il package è progettato per la compatibilità con apparecchiature automatiche pick-and-place e processi di saldatura a rifusione a infrarossi (IR), facilitando la produzione di grandi volumi.
• Uscita Colore Versatile:I chip RGB integrati consentono un ampio spettro di colori, rendendolo adatto per indicazione di stato, retroilluminazione e illuminazione decorativa.
• Conformità Ambientale:Il prodotto è conforme alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose).
• Imballaggio Standardizzato:Fornito su nastro da 12mm avvolto su bobine da 7 pollici di diametro, conforme agli standard EIA per una gestione e uno stoccaggio efficienti.

1.2 Applicazioni Target

Questo LED è progettato per un'ampia gamma di apparecchiature elettroniche dove è richiesta un'illuminazione indicatrice compatta e affidabile. Le aree di applicazione tipiche includono:

• Elettronica di Consumo:Indicatori di stato in telefoni cordless, telefoni cellulari, computer portatili ed elettrodomestici.
• Apparecchiature Professionali e Industriali:Indicatori sul pannello frontale in sistemi di rete, dispositivi per l'automazione d'ufficio e pannelli di controllo industriali.
• Display e Insegne:Applicazioni luminose per segnali e simboli, nonché retroilluminazione del pannello frontale dove è desiderata un'uscita luminosa diffusa e uniforme.

2. Parametri Tecnici: Interpretazione Oggettiva Approfondita

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi 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):Rosso: 130 mW; Verde/Blu: 114 mW. Questo parametro indica la massima potenza che il LED può dissipare come calore. Superare questo limite rischia danni termici.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):100 mA per tutti i colori in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza dell'impulso 0.1ms). Questo è utile per brevi lampi ad alta intensità ma non per il funzionamento continuo.
• Corrente Diretta Continua (I_F):Rosso: 50 mA; Verde/Blu: 30 mA. Questa è la massima corrente diretta continua raccomandata per un funzionamento affidabile a lungo termine.
• Intervalli di Temperatura:Operativa: -40°C a +85°C; Stoccaggio: -40°C a +100°C. Questi definiscono i limiti ambientali per la funzionalità del dispositivo e lo stoccaggio non operativo.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Misurato in condizioni di prova standard di Ta=25°C e I_F=20mA, salvo diversa indicazione.

• Intensità Luminosa (I_v):Una misura chiave dell'uscita luminosa percepita. Valori Minimo/Tipico/Massimo: Rosso: 560/-/1120 mcd; Verde: 1400/-/2800 mcd; Blu: 280/-/560 mcd. Il chip verde mostra l'uscita tipica più alta.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):Tipicamente 120 gradi. Questo ampio angolo, facilitato dalla lente diffusa, fornisce un'illuminazione ampia e uniforme piuttosto che un fascio stretto, ideale per applicazioni indicatrici.
• Tensione Diretta (V_F):La caduta di tensione ai capi del LED quando conduce. Intervalli: Rosso: 1.8V a 2.6V; Verde/Blu: 2.8V a 3.8V. Il V_Finferiore del chip rosso è caratteristico della tecnologia AlInGaP rispetto all'InGaN (verde/blu). I progettisti devono tenere conto di queste differenze nella progettazione del circuito di pilotaggio.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λ_P) e Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d): λ_Pè il picco spettrale: Rosso ~630nm, Verde ~518nm, Blu ~468nm. λ_dè la singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano, con bin specificati per il verde (520-530nm) e il blu (465-475nm).
• Corrente Inversa (I_R):Massimo 10 μA a V_R=5V. Il dispositivo non è progettato per il funzionamento in polarizzazione inversa; questo parametro è solo per scopi di prova. Si raccomanda la protezione del circuito (ad es., una resistenza in serie o un diodo) se è possibile una tensione inversa.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza di colore e luminosità nella produzione, i LED vengono suddivisi in bin di prestazione. Questo dispositivo utilizza un sistema di binning bidimensionale basato sull'intensità luminosa e sulla lunghezza d'onda dominante.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

Ogni chip di colore viene binnato separatamente in base alla sua emissione luminosa a 20mA.

• Rosso:Bin U2 (560-710 mcd), V1 (710-900 mcd), V2 (900-1120 mcd).
• Verde:Bin W2 (1400-1800 mcd), X1 (1800-2240 mcd), X2 (2240-2800 mcd).
• Blu:Bin T1 (280-355 mcd), T2 (355-450 mcd), U1 (450-560 mcd).
• La tolleranza all'interno di ogni bin di intensità è +/-11%.

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

Applicato ai chip Verde e Blu per controllare la tonalità.

• Verde:Bin AP (520-525 nm), AQ (525-530 nm).
• Blu:Bin AC (465-470 nm), AD (470-475 nm).
• La tolleranza all'interno di ogni bin di lunghezza d'onda è +/-1 nm.

3.3 Codice Bin Combinato (Codice sull'Etichetta)

Un singolo codice alfanumerico (es. A1, B4, D2) stampato sull'etichetta della bobina del prodotto combina i bin di intensità per tutti e tre i colori e i bin di lunghezza d'onda per verde/blu. Questa tabella di riferimento incrociato consente ai progettisti di specificare e procurarsi LED con caratteristiche ottiche strettamente controllate, garantendo coerenza visiva nei loro prodotti finali. Ad esempio, il codice 'A1' specifica Rosso nel bin U2, Verde nel bin W2 e Blu nel bin T1.

4. Informazioni Meccaniche e di Imballaggio

4.1 Dimensioni del Package

Il dispositivo si conforma a un'impronta standard 5630. Le dimensioni chiave (in millimetri, tolleranza ±0.2mm salvo diversa indicazione) includono una lunghezza del corpo di circa 5.6mm, una larghezza di 3.0mm e un'altezza di 1.9mm. Un disegno dimensionale dettagliato specifica le posizioni dei pad, la forma della lente e le marcature di polarità.

4.2 Assegnazione Pin e Polarità

La configurazione a 6 pad consente l'accesso indipendente a ciascun chip: Pin 1 & 6: Blu; Pin 2 & 5: Verde; Pin 3 & 4: Rosso. Il catodo per ciascun chip è tipicamente indicato nello schema dell'impronta. La polarità corretta deve essere osservata durante il layout del PCB e l'assemblaggio.

4.3 Pad di Attacco PCB Raccomandato

Viene fornito un land pattern (impronta) suggerito per garantire una corretta formazione del giunto di saldatura, stabilità meccanica e dissipazione del calore durante la saldatura a rifusione. Rispettare questo pattern è fondamentale per la resa di assemblaggio e l'affidabilità a lungo termine.

4.4 Imballaggio a Nastro e Bobina

I LED sono forniti in nastro portante goffrato (larghezza 12mm) sigillato con nastro di copertura. Il nastro è avvolto su una bobina standard da 7 pollici (178mm) di diametro. Ogni bobina contiene 1000 pezzi. L'imballaggio è conforme alle specifiche EIA-481-1-B, garantendo la compatibilità con le apparecchiature di assemblaggio automatizzate.

5. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

5.1 Profilo di Saldatura a Rifusione IR

Viene fornito un profilo di rifusione raccomandato per processi di saldatura senza piombo (Pb-free), conforme a J-STD-020B. Questo profilo dettaglia i parametri critici: preriscaldamento, stabilizzazione, temperatura di picco di rifusione (che non deve superare la temperatura massima nominale del LED) e velocità di raffreddamento. Seguire questo profilo è essenziale per prevenire shock termici e danni al package del LED o alla lente epossidica.

5.2 Pulizia

Se è necessaria una pulizia post-assemblaggio, dovrebbero essere utilizzati solo solventi specificati. La scheda tecnica raccomanda l'immersione in alcol etilico o isopropilico a temperatura normale per meno di un minuto. L'uso di sostanze chimiche non specificate o aggressive può danneggiare il materiale della lente o le marcature del package.

5.3 Condizioni di Stoccaggio

Confezione Sigillata:I LED nella loro busta originale a prova di umidità con essiccante devono essere conservati a ≤30°C e ≤70% di Umidità Relativa (UR). La durata di conservazione consigliata in queste condizioni è di un anno.
Confezione Aperta:Una volta aperta la busta barriera all'umidità, i componenti dovrebbero essere utilizzati prontamente. Se è necessario lo stoccaggio, le condizioni non devono superare i 30°C e il 60% di UR. L'esposizione a un'umidità più elevata può portare all'assorbimento di umidità, che può causare "popcorning" (crepe del package) durante la saldatura a rifusione.

6. Suggerimenti Applicativi e Considerazioni Progettuali

6.1 Progettazione del Circuito di Pilotaggio

A causa delle diverse tensioni dirette (V_F) dei chip rosso, verde e blu, non è raccomandato un semplice collegamento in parallelo a una sorgente di tensione comune, poiché porterebbe a una distribuzione di corrente e luminosità non uniforme. Il metodo preferito è pilotare ciascun canale di colore in modo indipendente con una resistenza limitatrice di corrente o, per una migliore coerenza e controllo della luminosità, un driver a corrente costante o un circuito PWM (Modulazione di Larghezza d'Impulso).

6.2 Gestione Termica

Sebbene la dissipazione di potenza sia relativamente bassa, una corretta progettazione termica sul PCB è comunque importante per la longevità. Garantire un'adeguata area di rame collegata ai pad termici (se presenti) o ai pad di montaggio del dispositivo aiuta a dissipare il calore, mantenendo temperature di giunzione più basse e preservando l'emissione luminosa e la durata.

6.3 Integrazione Ottica

La lente bianca diffusa fornisce un pattern di emissione Lambertiano (ampio angolo di visione). Per applicazioni che richiedono luce più direzionale, potrebbero essere necessarie ottiche secondarie (come guide luminose o lenti esterne). La natura diffusa aiuta a minimizzare i punti caldi e fornisce un aspetto uniforme se vista direttamente.

7. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Posso pilotare tutti e tre i colori (RGB) in parallelo da un'unica alimentazione da 3.3V?
A: Non in modo efficace. La tensione diretta dei chip blu e verde (min 2.8V) è vicina a 3.3V, lasciando pochissima caduta di tensione per una resistenza limitatrice di corrente, rendendo il controllo della corrente impreciso e sensibile alle variazioni dell'alimentazione. Il chip rosso (V_F~2.2V) riceverebbe una corrente sproporzionatamente alta. Si consiglia vivamente un controllo di corrente indipendente per canale.

D: Qual è la differenza tra Lunghezza d'Onda di Picco e Lunghezza d'Onda Dominante?
A: La Lunghezza d'Onda di Picco (λ_P) è il punto più alto letterale nella distribuzione di potenza spettrale del LED. La Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d) è un valore calcolato che rappresenta la singola lunghezza d'onda di una luce monocromatica pura che apparirebbe dello stesso colore (tonalità) del LED a un osservatore umano standard. λ_dè più rilevante per la specifica del colore.

D: La corrente continua massima è 30mA per verde/blu, ma la corrente di picco pulsata è 100mA. Posso usare PWM a 100mA?
A: Sì, ma con limitazioni rigorose. La specifica di 100mA si applica solo in condizioni molto specifiche: una larghezza dell'impulso di 0.1ms e un ciclo di lavoro del 10% (cioè, il LED è acceso per 0.1ms, poi spento per 0.9ms). La corrente media non deve superare il valore nominale in continua. Ad esempio, un impulso di 100mA con un ciclo di lavoro del 10% risulta in una corrente media di 10mA, che è sicura. Superare le specifiche di larghezza dell'impulso o ciclo di lavoro può causare surriscaldamento.

D: Come interpreto il Codice Bin sull'etichetta della bobina?
A: Il codice alfanumerico (es. C5, D1) è un riferimento incrociato alle tabelle nelle sezioni 4.1 e 4.2 della scheda tecnica. Si cerca questo codice per trovare l'intervallo specifico di intensità luminosa per Rosso, Verde e Blu, nonché l'intervallo di lunghezza d'onda dominante per Verde e Blu. Questo garantisce di conoscere le esatte caratteristiche prestazionali dei LED su quella bobina.

8. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Scenario: Progettazione di un Indicatore di Stato Multicolore per un Router di Rete.
Il dispositivo richiede LED per indicare l'alimentazione (verde fisso), l'attività di rete (verde lampeggiante) e gli stati di errore (rosso o blu). Un singolo LED RGB come il LTST-G563EGBW può svolgere tutti questi ruoli, risparmiando spazio sul PCB rispetto all'uso di tre LED discreti.

Implementazione:
1. I pin GPIO del microcontrollore sono collegati a tre transistor di pilotaggio separati (o un IC driver LED dedicato), ciascuno dei quali controlla un canale di colore del LED RGB.
2. Per "Alimentazione Accesa", il canale verde è pilotato a 10-15mA (ben al di sotto del suo massimo di 30mA) per un'indicazione chiara e luminosa.
3. Per "Attività di Rete", lo stesso canale verde viene commutato tramite PWM ad alta frequenza per creare un effetto lampeggiante, con la corrente media ancora entro i limiti.
4. Per uno stato di "Errore", il canale rosso può essere illuminato. Un "Errore Critico" più specifico potrebbe utilizzare il canale blu o una combinazione (es. rosso+blu = magenta).
5. L'ampio angolo di visione di 120 gradi della lente diffusa garantisce che lo stato sia visibile da varie angolazioni attorno al router.
6. Specificando un codice di binning stretto (es. richiedendo Verde nel bin X1 e un bin di lunghezza d'onda specifico), il progettista garantisce coerenza di colore e luminosità in tutte le unità di router prodotte.

9. Introduzione alla Tecnologia

Questo LED utilizza due principali tecnologie di materiali semiconduttori:
Fosfuro di Alluminio Indio Gallio (AlInGaP):Utilizzato per il chip emettitore rosso. Questo sistema di materiali è efficiente per produrre luce nella parte rossa e ambra dello spettro e tipicamente presenta una tensione diretta inferiore rispetto ai LED basati su InGaN.
Nitruro di Indio Gallio (InGaN):Utilizzato per i chip emettitori verde e blu. Variando il rapporto indio/gallio nella struttura cristallina, il bandgap - e quindi la lunghezza d'onda emessa - può essere regolato. Ottenere luce verde ad alta efficienza con InGaN è storicamente stato più impegnativo del blu, il che si riflette nei diversi parametri prestazionali (es. tensione diretta, efficienza) tra i chip verde e blu, nonostante l'uso dello stesso materiale di base.

La lente bianca diffusa è tipicamente realizzata in resina epossidica o siliconica drogata con particelle di diffusione. Questo materiale diffondente randomizza la direzione della luce emessa dal piccolo chip, trasformandola da un fascio stretto e direzionale in un pattern di emissione ampio e Lambertiano, facendo apparire uniformemente luminosa l'intera superficie della lente.

10. Tendenze di Sviluppo

Il campo dei LED SMD continua a evolversi lungo diverse traiettorie chiave rilevanti per componenti come questo:
Aumento dell'Efficienza (Lumen per Watt):Miglioramenti continui nella crescita epitassiale, nel design del chip e nelle tecniche di estrazione della luce aumentano costantemente l'emissione luminosa per una data corrente di ingresso, consentendo indicatori più luminosi o un consumo energetico inferiore.
Coerenza del Colore e Binning:I progressi nel controllo del processo produttivo stanno riducendo la variazione naturale nelle caratteristiche dei LED. Ciò consente specifiche di binning più strette o addirittura offerte "senza bin", semplificando la gestione dell'inventario per i produttori e garantendo una superiore uniformità del colore nei prodotti finali.
Miniaturizzazione e Integrazione:La spinta verso dispositivi elettronici più piccoli richiede LED in package ancora più compatti. Inoltre, l'integrazione sta aumentando, con package multi-chip più complessi (es. RGBW, LED indirizzabili con driver integrati) che stanno diventando comuni per semplificare la progettazione del circuito.
Materiali ad Alta Affidabilità:Lo sviluppo di materiali per lenti più robusti (come siliconi ad alta temperatura) e strutture di package migliora la resistenza ai cicli termici, all'umidità e agli ambienti ostili, ampliando i possibili spazi applicativi.