Scheda Tecnica LED SMD 0603 Giallo AlInGaP - Dimensioni 1.6x0.8x0.6mm - Tensione 1.8-2.4V - Potenza 72mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche di un LED (Light Emitting Diode) a montaggio superficiale (SMD) in formato package miniaturizzato 0603. Il dispositivo è progettato per processi di assemblaggio automatizzato su circuito stampato (PCB), rendendolo adatto alla produzione di grandi volumi. Le sue dimensioni compatte lo rendono ideale per applicazioni con vincoli di spazio dove l'area disponibile sulla scheda è preziosa.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

I vantaggi principali di questo LED includono la compatibilità con le attrezzature automatiche pick-and-place e i processi di saldatura a rifusione a infrarossi (IR), che sono standard nella moderna produzione elettronica. È conforme agli standard di settore rilevanti, inclusa la direttiva RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose). Il dispositivo è fornito su nastro portante e bobina per una gestione efficiente nelle linee di produzione.

Le applicazioni target sono ampie, coprendo settori come le telecomunicazioni (ad es., indicatori di stato in router, telefoni), l'automazione d'ufficio (ad es., retroilluminazione per tastiere, indicatori su pannelli), elettrodomestici, apparecchiature industriali e varie applicazioni di illuminazione per segnali, simboli e cartelli interni. La sua funzione principale è quella di indicatore di stato o di sorgente di illuminazione di basso livello.

2. Parametri Tecnici: Interpretazione Oggettiva Approfondita

Questa sezione fornisce un'analisi dettagliata e oggettiva dei principali parametri di prestazione del LED in condizioni di test standard (Ta=25°C).

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Non sono destinati al funzionamento continuo.

• Dissipazione di Potenza (Pd):72 mW. Questa è la massima quantità di potenza che il package del LED può dissipare sotto forma di calore senza degradare le prestazioni o l'affidabilità.
• Corrente Diretta Continua (IF):30 mA DC. La massima corrente in regime stazionario che può essere applicata.
• Corrente Diretta di Picco:80 mA, ma solo in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza dell'impulso 0.1ms). Ciò consente brevi lampi ad alta intensità.
• Tensione Inversa (VR):5 V. Superare questa tensione in polarizzazione inversa può causare un guasto immediato.
• Intervallo di Temperatura Operativa:-40°C a +85°C. L'intervallo di temperatura ambiente entro il quale è garantito che il LED operi entro le specifiche.
• Intervallo di Temperatura di Stoccaggio:-40°C a +100°C. L'intervallo di temperatura per lo stoccaggio non operativo.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi sono i parametri di prestazione tipici misurati a una corrente diretta (IF) di 20 mA.

• Intensità Luminosa (Iv):Varia da un minimo di 140.0 mcd a un massimo di 450.0 mcd. Il valore effettivo dipende dal bin di produzione (vedi Sezione 3). Questa è una misura della luminosità percepita dall'occhio umano.
• Angolo di Visione (2θ1/2):Circa 110 gradi. Questo è l'angolo totale a cui l'intensità luminosa scende alla metà del suo valore di picco (sull'asse). Un angolo di 110 gradi indica un pattern di visione relativamente ampio.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λP):Tipicamente 591 nm, collocandolo nella regione gialla dello spettro visibile.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd):Specificata tra 584.5 nm e 594.5 nm. Questa è la singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano che meglio corrisponde al colore del LED.
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ):Circa 15 nm. Questo definisce la dispersione delle lunghezze d'onda emesse attorno al picco, influenzando la purezza del colore.
• Tensione Diretta (VF):Tra 1.8 V e 2.4 V a 20 mA. Questa è la caduta di tensione ai capi del LED durante il funzionamento. La tolleranza per qualsiasi unità è +/-0.1V rispetto al valore del suo bin.
• Corrente Inversa (IR):Massimo di 10 μA a VR=5V. Questa è una corrente di dispersione in condizioni di polarizzazione inversa.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nella produzione, i LED vengono suddivisi in bin in base a parametri chiave. Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfino requisiti specifici di uniformità di colore e luminosità nella loro applicazione.

3.1 Binning della Tensione Diretta (VF)

I LED sono categorizzati in tre bin di tensione (D2, D3, D4), ciascuno con un intervallo di 0.2V. Questo è cruciale per progettare circuiti limitatori di corrente, specialmente quando più LED sono collegati in serie, per garantire una distribuzione uniforme della corrente.

3.2 Binning dell'Intensità Luminosa (Iv)

L'intensità è suddivisa in cinque bin (R2, S1, S2, T1, T2), con valori minimi che vanno da 140.0 mcd a 355.0 mcd. Ciò consente la selezione in base ai livelli di luminosità richiesti. Si applica una tolleranza di +/-11% all'interno di ciascun bin.

3.3 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante (WD)

La coerenza del colore è gestita attraverso quattro bin di lunghezza d'onda (H, J, K, L), che coprono l'intervallo da 584.5 nm a 594.5 nm. Ciò garantisce una tonalità gialla uniforme tra tutti i LED utilizzati in un assemblaggio.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene grafici specifici siano referenziati nella scheda tecnica, le loro implicazioni sono critiche per la progettazione.

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

La caratteristica I-V è non lineare. Un piccolo aumento della tensione oltre il tipico VF può portare a un grande, potenzialmente distruttivo, aumento della corrente. Pertanto, i LED devono essere pilotati da una sorgente a corrente limitata, non da una sorgente a tensione costante.

4.2 Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta

L'emissione luminosa è generalmente proporzionale alla corrente diretta, ma questa relazione può diventare non lineare a correnti molto elevate. Operare al di sotto o al massimo alla corrente consigliata di 20mA garantisce prestazioni stabili e longevità.

4.3 Dipendenza dalla Temperatura

Le prestazioni del LED sono sensibili alla temperatura. Tipicamente, la tensione diretta diminuisce con l'aumentare della temperatura, mentre l'efficienza luminosa (emissione luminosa per unità di potenza elettrica) diminuisce anch'essa. Questo deve essere considerato per applicazioni che operano in un ampio intervallo di temperature ambiente.

5. Informazioni Meccaniche e di Package

5.1 Dimensioni del Package

Il dispositivo è conforme all'impronta standard 0603 (1.6mm x 0.8mm). L'altezza tipica è di circa 0.6mm. Per un progetto preciso del land pattern sul PCB, si dovrebbero consultare i disegni dimensionali dettagliati.

5.2 Identificazione della Polarità

Il catodo è tipicamente contrassegnato sul dispositivo, spesso da una tinta verde sul lato corrispondente della lente o da una tacca nel package. L'impronta sul PCB dovrebbe includere un indicatore di polarità (ad es., un punto o la marcatura "K") per prevenire un posizionamento errato.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

6.1 Profilo IR Reflow Consigliato

La scheda tecnica raccomanda un profilo conforme allo standard J-STD-020B per processi senza piombo. I parametri chiave includono:

• Preriscaldamento:150-200°C per un massimo di 120 secondi per riscaldare gradualmente la scheda e i componenti.
• Temperatura di Picco:Massimo 260°C.
• Tempo Sopra il Liquido (TAL):Si raccomanda un massimo di 10 secondi, e il processo di rifusione non dovrebbe essere eseguito più di due volte.

Questi parametri sono critici per prevenire shock termici, difetti delle saldature o danni alla struttura interna del LED.

6.2 Condizioni di Stoccaggio

I LED sono dispositivi sensibili all'umidità (MSD).

• Confezione Sigillata:Conservare a ≤30°C e ≤70% UR. Utilizzare entro un anno dalla data di confezionamento.
• Confezione Aperta:Conservare a ≤30°C e ≤60% UR. Se esposti all'aria ambiente per più di 168 ore, è richiesta una cottura (bake-out) a 60°C per almeno 48 ore prima della saldatura per prevenire il fenomeno del "popcorning" durante la rifusione.

6.3 Pulizia

Se è necessaria la pulizia dopo la saldatura, utilizzare solo solventi specificati come alcol etilico o alcol isopropilico a temperatura ambiente per meno di un minuto. Prodotti chimici non specificati potrebbero danneggiare la lente epossidica o il package.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche di Imballaggio

I LED sono forniti su nastro portante goffrato da 12mm di larghezza avvolto su bobine da 7 pollici (178mm) di diametro. Ogni bobina contiene 4000 pezzi. Le tasche del nastro sono sigillate con un nastro di copertura per proteggere i componenti durante la spedizione e la manipolazione.

7.2 Interpretazione del Codice Articolo

Il codice articolo (ad es., LTST-010KSKT) tipicamente codifica informazioni sulla dimensione del package (010 per 0603), il colore della lente (K per trasparente) e il materiale/colore del chip (SKT indica probabilmente la specifica formulazione gialla AlInGaP). La decodifica esatta dovrebbe essere verificata con la guida alla nomenclatura del produttore.

8. Suggerimenti per l'Applicazione

8.1 Circuiti di Applicazione Tipici

Un LED è un dispositivo pilotato a corrente. Il metodo di pilotaggio più comune è l'uso di una resistenza limitatrice di corrente in serie. Il valore della resistenza (R) si calcola usando la Legge di Ohm: R = (Vcc - VF) / IF, dove Vcc è la tensione di alimentazione, VF è la tensione diretta del LED (usare il valore massimo del bin per affidabilità) e IF è la corrente diretta desiderata (ad es., 20mA). Per una luminosità costante su un intervallo di Vcc o temperatura, è consigliato un circuito driver a corrente costante.

8.2 Considerazioni di Progettazione

• Gestione Termica:Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa, garantire un'adeguata area di rame sul PCB attorno ai pad può aiutare a dissipare il calore, specialmente ad alte temperature ambiente o quando pilotati a correnti più elevate.
• Protezione ESD:I LED possono essere sensibili alle scariche elettrostatiche. Dovrebbero essere osservate le precauzioni standard di manipolazione ESD durante l'assemblaggio.
• Progettazione Ottica:L'ampio angolo di visione di 110 gradi lo rende adatto per applicazioni in cui l'indicatore deve essere visto da varie angolazioni. Per una luce più diretta, potrebbero essere necessarie ottiche secondarie (lenti).

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto ai vecchi LED a foro passante, questo tipo SMD offre vantaggi significativi: dimensioni molto più ridotte, adattabilità all'assemblaggio automatizzato (costo inferiore), migliore affidabilità grazie all'assenza di terminali e compatibilità con l'assemblaggio su PCB a doppia faccia. All'interno della famiglia dei LED SMD, il package 0603 offre un equilibrio tra miniaturizzazione e facilità di manipolazione/produzione, essendo più grande dei package 0402 ma più piccolo dei package 0805. L'uso della tecnologia AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) per la luce gialla offre tipicamente un'efficienza più elevata e una migliore stabilità termica rispetto a tecnologie più vecchie come GaAsP su GaP.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

10.1 Posso pilotare questo LED direttamente da un pin di un microcontrollore a 3.3V o 5V?

No, non direttamente.Un pin GPIO di un microcontrollore è una sorgente di tensione, non di corrente. Collegare il LED direttamente tenterebbe di assorbire una corrente limitata solo dalla resistenza interna del pin e dalla resistenza dinamica del LED, probabilmente superando la corrente massima assoluta e distruggendo il LED. Utilizzare sempre una resistenza limitatrice di corrente in serie o un driver LED dedicato.

10.2 Perché c'è un intervallo così ampio nell'Intensità Luminosa (140-450 mcd)?

Questo intervallo rappresenta la dispersione totale tra tutti i bin di produzione. Specificando un particolare codice di bin (ad es., T2), è possibile ottenere LED con un intervallo di intensità molto più stretto (355-450 mcd), garantendo una luminosità uniforme nel proprio prodotto. Il sistema di binning consente l'ottimizzazione dei costi utilizzando bin diversi per diversi requisiti di luminosità.

10.3 Cosa succede se saldo questo LED con un profilo di saldatura standard per componenti a foro passante?

I profili di saldatura con piombo hanno temperature di picco più elevate (spesso > 260°C). Superare il picco consigliato di 260°C può causare diversi problemi: degradazione della lente epossidica (ingiallimento), danni ai fili di collegamento (wire bonds) all'interno del package o stress termico che porta a guasti precoci. Utilizzare sempre il profilo senza piombo consigliato o un profilo a bassa temperatura attentamente controllato.

11. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Caso: Progettazione di un Pannello Indicatori di Stato per uno Switch di Rete

Un progettista necessita di più LED gialli per indicatori di attività delle porte sul pannello frontale di uno switch di rete. Il pannello ha vincoli di spazio, richiedendo un componente piccolo. Viene selezionato il package 0603. Per garantire un aspetto uniforme, il progettista specifica un singolo bin di lunghezza d'onda (ad es., K: 589.5-592.0 nm) e un singolo bin di intensità (ad es., S2: 224-280 mcd) per tutti i LED nella Distinta Base (BOM). Il circuito di pilotaggio utilizza una linea a 3.3V. Assumendo un VF di 2.2V (valore medio del bin D3) e un IF target di 20mA, la resistenza limitatrice è calcolata come R = (3.3V - 2.2V) / 0.020A = 55 Ohm. Viene scelta una resistenza standard da 56 Ohm. Il land pattern sul PCB è progettato secondo il layout di pad raccomandato dalla scheda tecnica per garantire una saldatura affidabile e un corretto auto-allineamento durante la rifusione.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

Un LED è un diodo a semiconduttore. Quando viene applicata una tensione diretta, gli elettroni dal semiconduttore di tipo n e le lacune dal semiconduttore di tipo p vengono iniettati nella regione attiva (la giunzione). Quando un elettrone si ricombina con una lacuna, viene rilasciata energia. In un LED, questa energia viene rilasciata sotto forma di un fotone (luce). La specifica lunghezza d'onda (colore) della luce è determinata dall'energia del bandgap dei materiali semiconduttori utilizzati nella regione attiva. Per questo LED giallo, il sistema di materiali è AlInGaP, che ha un bandgap corrispondente alla luce gialla (~590 nm). La lente epossidica trasparente incapsula il chip, fornisce protezione meccanica e aiuta a modellare il fascio luminoso in uscita.

13. Tendenze Tecnologiche

La tendenza generale nei LED SMD è orientata verso diverse aree chiave:

1. Aumento dell'Efficienza:I continui miglioramenti nella scienza dei materiali (come una migliore epitassia di AlInGaP e InGaN) producono più lumen per watt (lm/W), riducendo il consumo energetico a parità di emissione luminosa.
2. Miniaturizzazione:I package continuano a ridursi (ad es., 0402, 0201) per consentire prodotti finali sempre più piccoli, sebbene ciò presenti sfide per la gestione termica e la manipolazione.
3. Maggiore Affidabilità e Stabilità:I miglioramenti nei materiali e nei processi di incapsulamento portano a una maggiore durata di vita e a una migliore coerenza delle prestazioni nel tempo e con la temperatura.
4. Soluzioni Integrate:C'è una tendenza verso LED con resistenze limitatrici integrate o addirittura semplici circuiti integrati driver nello stesso package, semplificando la progettazione del circuito per l'utente finale.
5. Coerenza del Colore:Tolleranze di binning più strette e processi produttivi migliorati stanno continuamente migliorando l'uniformità del colore tra i lotti di produzione.

Questo specifico LED giallo AlInGaP 0603 rappresenta una soluzione matura, affidabile e conveniente all'interno di questo panorama tecnologico in evoluzione.