Scheda Tecnica LED SMD Bianco Diffuso Bicolore (Verde/Giallo) - Dimensioni Package - Tensione Diretta 1.8-3.4V - Dissipazione 72-102mW - Documento Tecnico

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche per un LED (Light Emitting Diode) SMD (Surface-Mount Device) bianco diffuso, progettato per l'assemblaggio automatizzato su circuito stampato (PCB). Il componente è caratterizzato dalle dimensioni compatte, che lo rendono adatto ad applicazioni con vincoli di spazio. È progettato per la compatibilità con sistemi di posizionamento automatizzato ad alto volume e processi standard di saldatura a rifusione a infrarossi (IR), in conformità agli standard di settore per l'assemblaggio senza piombo.

1.1 Caratteristiche Principali e Mercato di Riferimento

Il LED è progettato con diverse caratteristiche chiave che ne migliorano l'applicabilità nell'elettronica moderna. È conforme alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose). Viene fornito su nastro da 8mm standard di settore avvolto su bobine da 7 pollici, facilitando la manipolazione efficiente da parte delle macchine pick-and-place. Il dispositivo è compatibile con circuiti integrati ed è precondizionato per la sensibilità all'umidità JEDEC Livello 3, garantendo affidabilità durante il processo di saldatura. I suoi principali mercati di riferimento includono apparecchiature per telecomunicazioni, dispositivi per l'automazione d'ufficio, elettrodomestici e sistemi di controllo industriale. Le applicazioni tipiche spaziano dagli indicatori di stato e retroilluminazione per pannelli frontali all'illuminazione di segnali e simboli.

2. Parametri Tecnici: Interpretazione Oggettiva Approfondita

Le prestazioni del LED sono definite da un insieme completo di parametri elettrici e ottici misurati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Per il LED Giallo, la massima dissipazione di potenza è di 72 mW, mentre per il LED Verde è di 102 mW. Entrambi i colori condividono una corrente diretta continua massima (IF) di 30 mA. Una corrente di picco diretta più elevata di 80 mA è ammissibile in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza dell'impulso 0.1ms). Il dispositivo è classificato per funzionare entro un intervallo di temperatura da -40°C a +85°C e può essere conservato in ambienti da -40°C a +100°C.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Le metriche di prestazione fondamentali sono specificate in una condizione di test di IF = 20mA. L'intensità luminosa (Iv) per il LED Giallo varia da un minimo di 710 mcd a un massimo di 1800 mcd. Il LED Verde offre un'uscita più elevata, che va da 1120 mcd a 2800 mcd. L'angolo di visione (2θ1/2), definito come l'angolo totale a cui l'intensità è la metà del valore assiale, è tipicamente di 120 gradi per entrambi, indicando un pattern di emissione diffuso e ampio. La lunghezza d'onda di picco di emissione (λP) è di 590 nm (Giallo) e 524 nm (Verde), con la lunghezza d'onda dominante (λd) specificata entro intervalli rispettivamente di 585-595 nm e 518-528 nm. La tensione diretta (VF) varia in base al colore: i LED Gialli hanno una VF tra 1.8V e 2.4V, mentre i LED Verdi operano tra 2.6V e 3.4V a 20mA. La corrente inversa massima (IR) è di 10 μA a una tensione inversa (VR) di 5V, notando che il dispositivo non è progettato per funzionamento in polarizzazione inversa.

3. Spiegazione del Sistema di Bin Rank

Per garantire la coerenza nell'output luminoso, i LED vengono suddivisi in bin di intensità. Ogni bin ha un valore minimo e massimo di intensità luminosa definito, con una tolleranza di +/-11% applicata all'interno di ciascun bin.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

Per i LED Gialli, i codici bin sono V1 (710-900 mcd), V2 (900-1120 mcd), W1 (1120-1400 mcd) e W2 (1400-1800 mcd). Per i LED Verdi, i bin sono W1 (1120-1400 mcd), W2 (1400-1800 mcd), X1 (1800-2240 mcd) e X2 (2240-2800 mcd). Questo binning consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfano specifici requisiti di luminosità per la loro applicazione.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene dati grafici specifici siano referenziati nel documento sorgente, le tipiche curve di prestazione per tali dispositivi illustrano generalmente la relazione tra corrente diretta e intensità luminosa (curva I-V), la variazione della tensione diretta con la temperatura e la distribuzione spettrale di potenza che mostra la lunghezza d'onda di picco e la semilarghezza spettrale. Queste curve sono essenziali per comprendere il comportamento del dispositivo in condizioni operative non standard e per una progettazione precisa del circuito.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package e Assegnazione dei Pin

Il LED è fornito in un package SMD standard. La lente bianca diffusa ospita due chip semiconduttori. L'assegnazione dei pin è chiaramente definita: i pin 1 e 2 sono per il LED Verde (InGaN), e i pin 3 e 4 sono per il LED Giallo (AlInGaP). Tutti i disegni dimensionali specificano le misure in millimetri, con una tolleranza generale di ±0.2 mm salvo diversa indicazione. Queste informazioni sono fondamentali per la progettazione dell'impronta sul PCB.

5.2 Layout Consigliato dei Pad di Attacco sul PCB

Viene fornito un diagramma che mostra il pattern consigliato per le piazzole di rame sul PCB per la saldatura a rifusione a infrarossi o a fase di vapore. Rispettare questo layout garantisce una corretta formazione del giunto di saldatura, la gestione termica e la stabilità meccanica del componente dopo l'assemblaggio.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione IR

Viene fornito un profilo di saldatura a rifusione suggerito, conforme a J-STD-020B per processi senza piombo. I parametri chiave includono una temperatura di pre-riscaldamento di 150-200°C, un tempo di pre-riscaldamento fino a un massimo di 120 secondi, una temperatura di picco non superiore a 260°C e un tempo sopra il liquidus (o al picco) limitato a un massimo di 10 secondi. Si sottolinea che il profilo ottimale dipende dal design specifico del PCB, dalla pasta saldante e dal forno, e il profilo fornito dovrebbe essere utilizzato come obiettivo generico validato per la specifica linea di assemblaggio.

6.2 Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale con saldatore, la temperatura massima consigliata della punta è di 300°C, con un tempo di saldatura non superiore a 3 secondi per giunto. Questa operazione dovrebbe essere eseguita una sola volta per prevenire danni termici al package del LED.

6.3 Condizioni di Conservazione

Una corretta conservazione è vitale per mantenere la saldabilità. Le buste ermetiche non aperte (con essiccante) dovrebbero essere conservate a ≤30°C e ≤70% UR, con una durata di conservazione di un anno. Una volta aperte, i LED dovrebbero essere conservati a ≤30°C e ≤60% UR. I componenti rimossi dalla confezione originale dovrebbero subire la rifusione IR entro 168 ore. Se questo intervallo viene superato, si consiglia un trattamento di essiccamento 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 richiesta la pulizia dopo la saldatura, dovrebbero essere utilizzati solo solventi specifici a base alcolica come alcol etilico o isopropilico. Il LED dovrebbe essere immerso a temperatura ambiente per meno di un minuto. Prodotti chimici non specificati potrebbero danneggiare il materiale del package o la lente.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

I LED sono confezionati in nastro portante goffrato da 8mm di larghezza avvolto su bobine da 7 pollici (178mm) di diametro. Ogni bobina contiene 2000 pezzi. Il nastro è sigillato con una copertura superiore. L'imballaggio segue le specifiche ANSI/EIA 481, che dettano parametri come la spaziatura delle tasche e le dimensioni della bobina per la compatibilità con le attrezzature automatizzate. È disponibile una quantità minima di imballaggio di 500 pezzi per ordini di rimanenza.

8. Suggerimenti per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo LED bicolore è ideale per applicazioni che richiedono l'indicazione di più stati da un'unica impronta di componente. Esempi includono indicatori di stato alimentazione/carica (es., verde per \"acceso\" o \"carica completa\", giallo per \"standby\" o \"in carica\"), feedback di selezione modalità su elettronica di consumo e retroilluminazione per simboli o icone su pannelli di controllo. Il suo ampio angolo di visione lo rende adatto ad applicazioni in cui la visibilità da angoli fuori asse è importante.

8.2 Considerazioni di Progettazione

Pilotaggio in Corrente:I LED sono dispositivi pilotati in corrente. Un resistore limitatore di corrente in serie deve essere utilizzato per ogni canale colore quando pilotato da una sorgente di tensione. Il valore del resistore è calcolato usando la Legge di Ohm: R = (Vsource - VF_LED) / IF, dove VF_LED è la tensione diretta del colore specifico del LED alla corrente desiderata (es., 20mA). Utilizzando la VF massima dal datasheet si garantisce che la corrente non superi il limite anche con la variazione dei componenti.

Gestione Termica:Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa, assicurare un'adeguata area di rame sul PCB attorno ai pad termici (se presenti) o una larghezza generale delle piste aiuta a dissipare il calore, mantenendo le prestazioni e la longevità del LED, specialmente in ambienti ad alta temperatura.

Layout del Circuito:Mantenere separati i percorsi di pilotaggio della corrente per i due colori per consentire un controllo indipendente.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

La caratteristica differenziante chiave di questo componente è l'integrazione di due distinti colori LED (Verde e Giallo) all'interno di un unico package compatto bianco diffuso. Ciò consente di risparmiare spazio sul PCB rispetto all'uso di due LED monocromatici separati. L'ampio angolo di visione di 120 gradi fornito dalla lente diffusa offre un'illuminazione uniforme ideale per indicatori su pannelli. La compatibilità del dispositivo con i processi standard di assemblaggio SMD (MSL JEDEC Livello 3, rifusione senza piombo) garantisce che possa essere inserito in linee di produzione ad alto volume esistenti senza richiedere manipolazioni speciali o cambiamenti di processo.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Posso pilotare entrambi i colori del LED simultaneamente alla loro corrente massima?

R: No. I Valori Massimi Assoluti specificano i limiti di dissipazione di potenza per ciascun colore individualmente (72mW per il Giallo, 102mW per il Verde). Pilotare entrambi a 30mA DC comporterebbe una potenza totale che probabilmente supera la capacità termica del package, potenzialmente portando a surriscaldamento e riduzione della durata di vita. Consultare le curve di derating (se disponibili) o operare a correnti inferiori per un uso simultaneo.

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

R: La lunghezza d'onda di picco (λP) è la lunghezza d'onda alla quale la potenza ottica emessa è massima. La lunghezza d'onda dominante (λd) è la singola lunghezza d'onda della luce monocromatica che apparirebbe dello stesso colore dell'output del LED a un osservatore umano standard. La λd è derivata dal diagramma di cromaticità CIE ed è spesso più rilevante per la specifica del colore.

D: L'intervallo della tensione diretta è piuttosto ampio (es., 2.6V-3.4V per il Verde). Come influisce questo sulla mia progettazione del circuito?

R: Questa variazione è tipica per i LED a causa delle tolleranze di produzione dei semiconduttori. Il tuo circuito limitatore di corrente deve essere progettato per gestire lo scenario peggiore. Usa la VF massima (3.4V) nel calcolo del resistore per garantire che la corrente non superi mai il valore desiderato (es., 20mA) anche se ricevi un LED con la VF più alta. Ciò comporterà un funzionamento leggermente meno luminoso per i LED con VF più bassa, ma è l'approccio di progettazione sicuro.

11. Studio di Caso di Applicazione Pratica

Scenario: Progettazione di un Indicatore di Carica a Doppio Stato per un Dispositivo Portatile.

Un caso d'uso comune è un indicatore che mostra rosso per la carica, giallo per quasi pieno e verde per carica completa. Sebbene questo specifico LED non includa il rosso, si applica un principio di progettazione simile. Due circuiti di pilotaggio indipendenti (es., pin GPIO di un microcontrollore con resistenze in serie) controllerebbero i LED Giallo e Verde. Il firmware sequenzializzerebbe i colori: Verde spento/Giallo acceso durante la carica attiva, quindi passerebbe a Verde acceso/Giallo spento quando la carica è completa. La lente bianca diffusa garantisce che la luce sia miscelata uniformemente e visibile da un'ampia angolazione, fornendo un feedback chiaro all'utente. Il package SMD consente questa funzionalità in un'impronta minima sul PCB densamente popolato del dispositivo.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

I Diodi Emettitori di Luce (LED) sono dispositivi a semiconduttore che emettono luce quando una corrente elettrica li attraversa. Questo fenomeno è chiamato elettroluminescenza. Quando una tensione diretta viene applicata attraverso la giunzione p-n, gli elettroni del materiale di tipo n si ricombinano con le lacune del materiale di tipo p, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). Il colore specifico della luce è determinato dal bandgap energetico del materiale semiconduttore utilizzato. In questo componente, la luce Verde è prodotta da un chip di Nitruro di Gallio e Indio (InGaN), e la luce Gialla è prodotta da un chip di Fosfuro di Alluminio, Indio e Gallio (AlInGaP). La lente epossidica bianca diffusa incapsula i chip, fornendo protezione meccanica, modellando il fascio di luce in uscita con un ampio angolo e diffondendo la luce per ridurre l'abbagliamento e creare un aspetto uniforme.

13. Tendenze e Sviluppi del Settore

La tendenza nei LED SMD per applicazioni di indicazione continua verso una maggiore efficienza (più luce emessa per unità di potenza elettrica), dimensioni del package più piccole per elettronica sempre più densa e una maggiore integrazione. LED multicolore e RGB in package singoli stanno diventando più comuni, consentendo la programmabilità a colori completi. C'è anche un focus sul miglioramento della coerenza del colore e sul restringimento delle specifiche di binning per soddisfare le esigenze delle applicazioni in cui l'abbinamento dei colori è critico. Inoltre, i progressi nei materiali di incapsulamento mirano a migliorare l'affidabilità sotto profili di rifusione a temperature più elevate e a migliorare la manutenzione del lumen a lungo termine. Il componente descritto si inserisce in queste tendenze più ampie offrendo funzionalità bicolore in un formato SMD standardizzato e affidabile adatto per la produzione automatizzata ad alta affidabilità.