Specifica LED SMD Tri-Colore Bianco Diffuso - Package 3.5x3.2x1.9mm - Tensione 1.8-3.7V - Potenza 0.56-0.89W - Documento Tecnico

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche di un LED tri-colore ad alte prestazioni per montaggio superficiale. Il dispositivo integra chip semiconduttori Rosso, Verde e Blu all'interno di un unico package con lente bianca diffusa, consentendo la creazione di un'ampia gamma di colori attraverso il funzionamento individuale o combinato. Progettato per processi di assemblaggio automatizzati, è ideale per applicazioni con vincoli di spazio che richiedono indicazione di stato, retroilluminazione o illuminazione simbolica.

1.1 Vantaggi Principali

• Conforme agli standard ambientali RoHS.
• Imballato su nastro da 12mm per bobine da 7 pollici di diametro, compatibile con attrezzature pick-and-place ad alta velocità.
• L'impronta del package standardizzata EIA garantisce la compatibilità di progettazione.
• Livelli di pilotaggio compatibili con Circuiti Integrati (I.C.).
• Resiste ai processi di saldatura a rifusione IR, adatto per assemblaggi senza piombo.
• Precondizionato secondo gli standard di sensibilità all'umidità JEDEC Level 3 per l'affidabilità.

1.2 Mercati di Riferimento

Questo componente è adatto per un'ampia gamma di apparecchiature elettroniche, inclusi ma non limitati a dispositivi di telecomunicazione (telefoni cordless/cellulari), informatica portatile (notebook), sistemi di rete, elettrodomestici, pannelli di controllo industriali e applicazioni di segnaletica interna dove è richiesta un'indicazione o un'illuminazione multicolore.

2. Parametri Tecnici: Interpretazione Oggettiva Approfondita

2.1 Valori Massimi Assoluti

Tutti i valori sono specificati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C. Superare questi limiti può causare danni permanenti.

• Dissipazione di Potenza (Pd):Varia in base al colore: Verde: 740 mW, Rosso: 560 mW, Blu: 888 mW. Questo parametro definisce la potenza massima che il LED può dissipare come calore.
• Corrente Diretta di Picco (I_F(PEAK)):Misurata in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms). Verde/Rosso: 400 mA, Blu: 500 mA.
• Corrente Diretta Continua (I_F):La massima corrente DC ammissibile. Verde/Rosso: 200 mA, Blu: 240 mA.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento:-40°C a +85°C.
• Intervallo di Temperatura di Stoccaggio:-40°C a +100°C.

2.2 Caratteristiche Termiche

La gestione termica è fondamentale per le prestazioni e la longevità del LED.

• Temperatura Massima di Giunzione (T_j):Verde/Blu: 125°C, Rosso: 115°C. Il die semiconduttore non deve superare questa temperatura.
• Resistenza Termica, Giunzione-Ambiente (R_θJA):Verde: 70 °C/W, Rosso/Blu: 40 °C/W. Questo valore indica quanto efficacemente il calore viene trasferito dal chip all'aria circostante. Un valore più basso significa una migliore prestazione termica. Il valore più alto per il chip verde può richiedere un'attenta progettazione termica nelle applicazioni ad alta potenza.

2.3 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Misurate a Ta=25°C sotto correnti di test specificate (Rosso: 150mA, Verde/Blu: 120mA).

• Intensità Luminosa (I_v):La luminosità percepita. Verde: 8000-17000 mcd, Rosso: 5500-13000 mcd, Blu: 1500-3200 mcd. L'occhio umano è meno sensibile alla luce blu, risultando in valori mcd più bassi per una simile potenza radiante.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):Tipicamente 120 gradi. Questo ampio angolo, facilitato dalla lente diffusa, fornisce un'emissione luminosa uniforme e non direzionale adatta per l'illuminazione di pannelli.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):Definisce il colore percepito. Verde: 515-530 nm, Rosso: 615-630 nm, Blu: 448-463 nm.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_p):La lunghezza d'onda alla quale la distribuzione di potenza spettrale è massima. Tipicamente: Verde: 521 nm, Rosso: 631 nm, Blu: 445 nm.
• Larghezza a Mezza Altezza della Linea Spettrale (Δλ):La larghezza di banda della luce emessa. Tipicamente: Verde: 30 nm, Rosso: 20 nm, Blu: 25 nm.
• Tensione Diretta (V_F):La caduta di tensione ai capi del LED alla corrente di test. Verde/Blu: 2.7-3.7 V, Rosso: 1.8-2.8 V. Il chip rosso, tipicamente basato su AlInGaP, ha un bandgap inferiore e quindi una tensione diretta più bassa rispetto ai chip verde e blu basati su InGaN.
• Corrente Inversa (I_R):Massimo 10 μA a V_R=5V. Questo dispositivo non è progettato per funzionare in polarizzazione inversa; questo parametro è solo per scopi di test.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

I LED sono suddivisi in bin in base a parametri ottici chiave per garantire la coerenza di colore e luminosità all'interno di un lotto di produzione.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

Unità: mcd @ correnti di test specificate. Ogni codice bin (L1-L8) definisce un intervallo min/max per ogni colore. Ad esempio, il bin L1 per il Verde copre 8000-12000 mcd, mentre L5 copre 12000-17000 mcd. La tolleranza all'interno di ogni bin di intensità è +/-11%.

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

Unità: nm @ correnti di test specificate. I codici bin D1-D9 definiscono intervalli di lunghezza d'onda stretti per ogni colore (es., D1 per Verde: 515-520 nm, D7: 525-530 nm). La tolleranza per ogni bin di lunghezza d'onda dominante è +/- 1 nm, consentendo un abbinamento cromatico preciso.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

4.1 Intensità Relativa vs. Lunghezza d'Onda (Spettro)

Le curve di distribuzione spettrale mostrano picchi distinti e relativamente stretti per ogni chip di colore, confermando la purezza delle emissioni rosse, verdi e blu. I valori di larghezza a mezza altezza indicano la purezza spettrale, con il rosso che è il più stretto.

4.2 Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V)

Le curve I-V dimostrano la relazione esponenziale tipica dei diodi. Le curve per Verde e Blu sono strettamente allineate a causa del loro simile sistema di materiale InGaN e bandgap più alto, mentre la curva del Rosso è spostata verso tensioni più basse.

4.3 Corrente Diretta vs. Temperatura Ambiente (Curva di Derating)

Questo grafico mostra la massima corrente diretta continua ammissibile che diminuisce all'aumentare della temperatura ambiente. Questo derating è essenziale per prevenire che la temperatura di giunzione superi il suo valore massimo. Le curve differiscono leggermente tra i colori a causa delle variazioni nella resistenza termica e nella temperatura massima di giunzione.

4.4 Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta

L'emissione luminosa aumenta con la corrente ma mostra un comportamento sub-lineare a correnti più elevate, principalmente a causa di effetti termici e del calo di efficienza. Ciò evidenzia l'importanza di pilotare il LED entro il suo intervallo specificato per un'efficienza e una durata ottimali.

4.5 Distribuzione Spaziale (Diagramma dell'Angolo di Visione)

Il diagramma polare conferma il pattern di emissione di tipo Lambertiano con un angolo di visione totale di circa 120 gradi, caratteristica di una lente diffusa che disperde la luce per creare un'illuminazione ampia e uniforme.

5. Informazioni Meccaniche e di Imballaggio

5.1 Dimensioni del Package

Il package SMD misura circa 3.5mm (L) x 3.2mm (W) x 1.9mm (H). Tutte le dimensioni sono in millimetri con una tolleranza standard di ±0.2mm salvo diversa indicazione. Per il layout esatto delle piazzole e le aree di esclusione, fare riferimento al disegno dimensionale dettagliato.

5.2 Assegnazione dei Pin

Il package a 6 pin assegna anodi e catodi individuali per ogni chip di colore: Pin 1 & 6: Blu, Pin 2 & 5: Rosso, Pin 3 & 4: Verde. Questa configurazione consente il controllo indipendente di ogni colore.

5.3 Piazzola di Saldatura PCB Raccomandata

Viene fornito un disegno del land pattern per garantire una corretta saldatura, stabilità meccanica e una conduzione termica ottimale lontano dal LED. Rispettare questa raccomandazione è cruciale per la resa dell'assemblaggio e l'affidabilità a lungo termine.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

6.1 Profilo di Rifusione IR Raccomandato

È specificato un profilo di saldatura a rifusione dettagliato conforme a J-STD-020B per processi senza piombo. Questo profilo include fasi di preriscaldamento, stabilizzazione, rifusione (temperatura di picco) e raffreddamento con limiti di tempo e temperatura definiti per prevenire danni termici al package LED e al die interno.

6.2 Pulizia

Se è necessaria la pulizia dopo la saldatura, si raccomanda solo l'immersione in alcol etilico o isopropilico a temperatura normale per meno di un minuto. Prodotti chimici non specificati potrebbero danneggiare la lente epossidica o il package.

6.3 Condizioni di Stoccaggio

Confezione Sigillata:Conservare a ≤30°C e ≤70% di Umidità Relativa (UR). I componenti hanno una shelf life di un anno nella busta anti-umidità con essiccante.
Confezione Aperta:Per i componenti rimossi dalla loro busta sigillata, l'ambiente di stoccaggio non deve superare i 30°C e il 60% di UR. Si raccomanda di completare la rifusione IR entro 168 ore (7 giorni) dall'esposizione. Per stoccaggi più lunghi, utilizzare un contenitore sigillato con essiccante o un essiccatore a azoto.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

I componenti sono forniti su nastro portante goffrato largo 12mm avvolto su bobine da 7 pollici (178mm) di diametro. La quantità standard per bobina è di 1500 pezzi. È disponibile una quantità minima di imballaggio di 500 pezzi per ordini di rimanenza. L'imballaggio è conforme alle specifiche EIA-481-1-B.

8. Suggerimenti Applicativi

8.1 Circuiti Applicativi Tipici

Ogni canale di colore richiede una resistenza limitatrice di corrente in serie con il LED. Il valore della resistenza è calcolato come R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F, dove V_Fe I_Fsono la tensione diretta e la corrente target per il colore specifico. Microcontrollori o driver IC dedicati per LED possono essere utilizzati per la regolazione PWM o la miscelazione dei colori.

8.2 Considerazioni di Progettazione

• Gestione Termica:Assicurare un'adeguata area di rame sul PCB (piazzole termiche) e una possibile ventilazione per gestire la dissipazione del calore, specialmente per il canale verde che ha una resistenza termica più alta.
• Pilotaggio della Corrente:Non superare la corrente diretta continua massima assoluta. Per una durata estesa e un'uscita cromatica stabile, considerare di operare al di sotto del valore massimo nominale.
• Protezione ESD:Sebbene non dichiarato esplicitamente come sensibile, si raccomandano le precauzioni standard di manipolazione ESD per dispositivi semiconduttori durante l'assemblaggio.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Questo LED tri-colore in package bianco diffuso offre vantaggi chiave:

• Soluzione Integrata:Combina tre colori discreti in un unico package, risparmiando spazio sul PCB e semplificando l'assemblaggio rispetto all'uso di tre LED separati.
• Capacità di Miscelazione Colori:Consente la generazione di colori secondari (giallo, ciano, magenta) e del bianco controllando indipendentemente l'intensità di ogni chip di colore primario.
• Aspetto Uniforme:La lente bianca diffusa fonde la luce dei singoli chip quando vista fuori asse, fornendo un aspetto uniforme, bianco latte quando spento, e una luminosità colorata uniforme quando illuminato.
• Alta Luminosità:Offre un'alta intensità luminosa su tutti e tre i colori, adatta per applicazioni che richiedono una buona visibilità anche in condizioni di luce intensa.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

10.1 Posso pilotare tutti e tre i colori contemporaneamente alla loro corrente massima?

No. Deve essere considerata la dissipazione di potenza totale. Pilotare contemporaneamente Rosso (150mA @ ~2.3V = 345mW), Verde (120mA @ ~3.2V = 384mW) e Blu (120mA @ ~3.2V = 384mW) comporterebbe una dissipazione interna totale di circa 1113mW, che supera il valore massimo di dissipazione di potenza per qualsiasi singolo chip (888mW max per il Blu) e causerebbe un grave surriscaldamento. La progettazione termica deve tenere conto del calore combinato di tutti i chip attivi.

10.2 Perché la tensione diretta è diversa per ogni colore?

La tensione diretta è determinata dall'energia del bandgap del materiale semiconduttore. I LED rossi usano tipicamente AlInGaP che ha un bandgap inferiore (~1.9-2.0 eV), risultando in una V_Fpiù bassa. I LED verdi e blu usano InGaN con bandgap più alti (~2.4 eV per il Verde, ~2.7 eV per il Blu), portando a una V_F.

più alta.

10.3 Come posso ottenere luce bianca con questo LED?

La luce bianca può essere creata miscelando la luce rossa, verde e blu in intensità appropriate. Questo è un processo di miscelazione additiva dei colori. I rapporti specifici (che dipendono dal binning dei singoli chip e dal punto bianco target, ad esempio bianco freddo, bianco caldo) devono essere calibrati attraverso il controllo PWM o livelli di corrente regolati per ogni canale.

11. Caso d'Uso PraticoScenario: Indicatore di Stato per un Router di Rete:

Un singolo LED tri-colore può sostituire tre LED monocromatici per indicare più stati del dispositivo: Verde Fisso per "Funzionamento Normale", Blu Lampeggiante per "Trasferimento Dati" e Rosso Fisso per "Errore/Guasto". Ciò semplifica il design del pannello frontale, riduce il numero di componenti e consente un'estetica più pulita con un'unica apertura illuminata che cambia colore.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

I Diodi Emettitori di Luce (LED) sono dispositivi semiconduttori che emettono luce attraverso l'elettroluminescenza. Quando una tensione diretta viene applicata attraverso la giunzione p-n, elettroni e lacune si ricombinano nella regione attiva, rilasciando energia sotto forma di fotoni. La lunghezza d'onda (colore) della luce emessa è determinata dall'energia del bandgap del materiale semiconduttore utilizzato. In questo dispositivo, tre chip semiconduttori separati (Rosso: AlInGaP, Verde/Blu: InGaN) sono alloggiati insieme. La lente epossidica bianca diffusa incapsula i chip, sia per protezione che per disperdere la luce emessa, creando un ampio e uniforme angolo di visione.

13. Tendenze Tecnologiche