Scheda Tecnica LED Giallo SMD Chip AlInGaP - 2.0x1.25x1.1mm - 2.4V - 62.5mW - Documento Tecnico Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche di un LED SMD (Surface-Mount Device) che utilizza un chip ultra-luminoso in Fosfuro di Alluminio, Indio e Gallio (AlInGaP) per produrre luce gialla. Il dispositivo è alloggiato in un package compatto e standard del settore, progettato per processi di assemblaggio automatizzato su circuito stampato (PCB), inclusa la saldatura a rifusione a infrarossi. Le sue dimensioni ridotte lo rendono adatto per applicazioni con vincoli di spazio in vari settori elettronici.

1.1 Vantaggi e Caratteristiche Principali

Il LED offre diverse caratteristiche chiave che ne migliorano l'usabilità e l'affidabilità nella moderna produzione elettronica:

• Conformità RoHS:Il dispositivo è fabbricato per rispettare le direttive sulla restrizione delle sostanze pericolose, garantendo la sicurezza ambientale.
• Chip AlInGaP ad Alta Luminosità:Questo materiale semiconduttore fornisce un'emissione efficiente di luce gialla con una buona intensità luminosa.
• Packaging Ottimizzato per l'Automazione:Fornito su nastro da 8mm avvolto su bobine da 7 pollici di diametro, compatibile con attrezzature pick-and-place ad alta velocità.
• Footprint Standardizzato:Conforme agli standard di package EIA (Electronic Industries Alliance), garantendo l'interoperabilità del design.
• Compatibilità con Circuiti Integrati:Può essere pilotato direttamente da uscite a livello logico standard.
• Saldabile a Rifusione:Resiste ai profili standard di saldatura a rifusione a infrarossi (IR) utilizzati nelle linee di assemblaggio SMT (Surface-Mount Technology).

1.2 Applicazioni e Mercati Target

Questo componente è progettato per un'ampia gamma di funzioni di indicazione e retroilluminazione all'interno di apparecchiature elettroniche. Le principali aree di applicazione includono:

• Apparecchiature di Telecomunicazione:Indicatori di stato in telefoni cordless, cellulari e hardware di rete.
• Informatica e Automazione d'Ufficio:Retroilluminazione per tastiere di notebook, luci di stato su periferiche.
• Elettronica di Consumo ed Elettrodomestici:Indicatori di alimentazione, modalità o funzione.
• Apparecchiature Industriali:Indicatori su pannelli per macchinari e sistemi di controllo.
• Display e Segnaletica:Micro-display e elementi luminosi simbolici dove è richiesta una sorgente di luce gialla compatta.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

Questa sezione fornisce una suddivisione dettagliata dei limiti assoluti e delle caratteristiche operative del dispositivo. Tutti i parametri sono specificati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C salvo diversa indicazione.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Per una prestazione affidabile, non è consigliabile operare a o vicino a questi limiti.

• Dissipazione di Potenza (Pd):62.5 mW. Questa è la massima quantità di potenza che il package può dissipare sotto forma di calore.
• Corrente Diretta Continua (IF):25 mA DC. La massima corrente in regime stazionario per un funzionamento affidabile.
• Corrente Diretta di Picco:60 mA, ammissibile solo in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza dell'impulso 0.1ms) per gestire sovratensioni transitorie.
• Tensione Inversa (VR):5 V. Superare questa tensione in polarizzazione inversa può causare la rottura della giunzione.
• Intervallo di Temperatura Operativa:-30°C a +85°C. L'intervallo di temperatura ambiente per il normale funzionamento del dispositivo.
• Intervallo di Temperatura di Conservazione:-40°C a +85°C. L'intervallo di temperatura sicuro per il dispositivo quando non alimentato.
• Temperatura di Saldatura:Resiste a 260°C per 10 secondi durante la saldatura a rifusione (processo senza piombo).

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi sono i parametri di prestazione tipici misurati in condizioni di test specificate (IF = 20mA, Ta = 25°C).

• Intensità Luminosa (Iv):Varia da 28.0 a 180.0 millicandele (mcd). Il valore effettivo dipende dal codice bin specifico (vedi Sezione 3). Misurata utilizzando un sensore filtrato secondo la curva di risposta fotopica dell'occhio CIE.
• Angolo di Visione (2θ1/2):130 gradi. Questo è l'angolo totale a cui l'intensità luminosa scende alla metà del valore misurato sull'asse, indicando un ampio cono di visione.
• Lunghezza d'Onda di Picco di Emissione (λP):588 nm. La lunghezza d'onda al punto più alto dello spettro di luce emessa.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd):Varia da 584.5 nm a 597.0 nm. Questa è la singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano per definire il colore (giallo), derivata dal diagramma di cromaticità CIE. Il valore specifico è classificato in bin.
• Larghezza a Mezza Altezza della Linea Spettrale (Δλ):15 nm. La larghezza dello spettro di emissione a metà della sua intensità massima, che indica la purezza del colore.
• Tensione Diretta (VF):Tra 1.8V e 2.4V a 20mA. La caduta di tensione ai capi del LED quando conduce corrente.
• Corrente Inversa (IR):Massimo di 10 μA quando viene applicata una polarizzazione inversa di 5V.

2.3 Considerazioni Termiche

Sebbene non esplicitamente rappresentato nei dati forniti, la gestione termica è implicita nelle specifiche. Il limite di dissipazione di potenza di 62.5mW e la temperatura operativa massima di 85°C sono critici. Superare il rating Pd aumenterà la temperatura di giunzione, il che può portare a un deprezzamento accelerato del lumen, uno spostamento della tensione diretta e, infine, al guasto del dispositivo. I progettisti devono garantire un layout PCB adeguato e, se necessario, vie di fuga termiche per mantenere la temperatura di giunzione entro limiti sicuri durante il funzionamento.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nella produzione di massa, i LED vengono suddivisi in bin in base a parametri chiave. Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfano requisiti specifici per colore, luminosità e caratteristiche elettriche.

3.1 Binning della Tensione Diretta (Vf)

I LED sono classificati in base alla loro caduta di tensione diretta a una corrente di test di 20mA. Questo è cruciale per progettare circuiti limitatori di corrente e garantire una luminosità uniforme in array multi-LED alimentati da una sorgente di tensione costante.

• Codice Bin F2:VF = 1.80V a 2.10V (±0.1V tolleranza per bin).
• Codice Bin F3:VF = 2.10V a 2.40V (±0.1V tolleranza per bin).

3.2 Binning dell'Intensità Luminosa (Iv)

Questo binning classifica i LED in base alla loro intensità di emissione luminosa, misurata in millicandele (mcd) a 20mA.

• Codice Bin N:28.0 - 45.0 mcd
• Codice Bin P:45.0 - 71.0 mcd
• Codice Bin Q:71.0 - 112.0 mcd
• Codice Bin R:112.0 - 180.0 mcd

Si applica una tolleranza di ±15% a ciascun bin di intensità.

3.3 Binning della Tonalità (Lunghezza d'Onda Dominante)

Questa classificazione garantisce la coerenza del colore suddividendo i LED in base alla loro lunghezza d'onda dominante, che definisce la sfumatura percepita di giallo.

• Codice Bin H:584.5 - 587.0 nm
• Codice Bin J:587.0 - 589.5 nm
• Codice Bin K:589.5 - 592.0 nm
• Codice Bin L:592.0 - 594.5 nm
• Codice Bin M:594.5 - 597.0 nm

Per ciascun bin di lunghezza d'onda viene mantenuta una tolleranza stretta di ±1nm.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene nel documento vengano referenziati dati grafici specifici, le curve tipiche per un tale dispositivo forniscono informazioni essenziali sul suo comportamento in condizioni variabili.

4.1 Caratteristica Corrente vs. Tensione (I-V)

La curva I-V per un LED AlInGaP è non lineare, simile a un diodo standard. Sotto la tensione diretta (VF), scorre pochissima corrente. Una volta raggiunta VF, la corrente aumenta rapidamente con un piccolo aumento della tensione. Ciò sottolinea l'importanza di pilotare i LED con una sorgente di corrente costante piuttosto che con una tensione costante per prevenire la fuga termica e garantire un'emissione luminosa stabile. Il tipico intervallo VF da 1.8V a 2.4V a 20mA è un parametro di progettazione chiave per il circuito di pilotaggio.

4.2 Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta

L'emissione luminosa (intensità luminosa) è approssimativamente proporzionale alla corrente diretta in un intervallo significativo. Tuttavia, l'efficienza (lumen per watt) può raggiungere un picco a una certa corrente e poi diminuire a correnti più elevate a causa dell'aumento degli effetti termici e del droop. Operare alla o al di sotto della corrente di test consigliata di 20mA garantisce efficienza e longevità ottimali.

4.3 Dipendenza dalla Temperatura

Le prestazioni del LED sono sensibili alla temperatura. All'aumentare della temperatura di giunzione:

• Tensione Diretta (VF):Diminuisce. Ciò può influenzare la regolazione della corrente in circuiti semplici limitati da resistore.
• Intensità Luminosa (Iv):Diminuisce. L'emissione luminosa cala all'aumentare della temperatura.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd):Può spostarsi leggermente, causando potenzialmente un sottile cambiamento di colore.

Questi effetti evidenziano la necessità di un buon design termico, specialmente in applicazioni ad alta potenza o ad alta temperatura ambiente.

4.4 Distribuzione Spettrale

Lo spettro di emissione è caratterizzato da un picco a 588 nm (giallo) con una larghezza a mezza altezza relativamente stretta di 15 nm. Ciò indica una buona saturazione del colore. La lunghezza d'onda dominante (λd), che definisce il colore percepito, è attentamente classificata in bin per garantire la coerenza visiva tra diversi lotti di produzione.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Dispositivo e Polarità

Il package del LED ha dimensioni nominali. Il catodo è tipicamente contrassegnato da una tinta verde sul lato corrispondente del dispositivo o da una tacca nel package. La polarità corretta deve essere osservata durante l'assemblaggio per garantire il corretto funzionamento. La lente è trasparente, permettendo alla luce gialla nativa del chip AlInGaP di essere emessa senza filtraggio del colore.

5.2 Layout Consigliato dei Pad di Attacco PCB

Viene fornito un land pattern (footprint) consigliato per il PCB per garantire una saldatura affidabile. Questo pattern include dimensioni e spaziatura appropriate dei pad per ottenere un buon filetto di saldatura, garantire stabilità meccanica e facilitare una corretta saldatura a rifusione. Rispettare questo layout consigliato aiuta a prevenire l'effetto "tombstone" (componente che si solleva su un'estremità) e altri difetti di saldatura.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Parametri di Saldatura a Rifusione a Infrarossi

Il dispositivo è compatibile con processi di saldatura a rifusione a infrarossi senza piombo (Pb-free). Un profilo suggerito è fondamentale per un assemblaggio riuscito senza danneggiare il LED.

• Zona di Pre-riscaldamento:150°C a 200°C.
• Tempo di Pre-riscaldamento:Massimo 120 secondi per aumentare gradualmente la temperatura e attivare il flussante.
• Temperatura di Picco:Massimo 260°C. Il dispositivo può resistere a questa temperatura per un tempo limitato.
• Tempo Sopra il Liquido (al picco):Massimo 10 secondi. Il dispositivo non deve essere sottoposto alla temperatura di picco per più di questa durata e la rifusione non deve essere eseguita più di due volte.

Questi parametri sono allineati con gli standard JEDEC. Il profilo effettivo deve essere caratterizzato per lo specifico assemblaggio PCB, considerando lo spessore della scheda, la densità dei componenti e le specifiche della pasta saldante.

6.2 Saldatura Manuale (Se Necessaria)

Se è necessaria una riparazione manuale, è richiesta estrema cautela:

• Temperatura del Saldatore:Massimo 300°C.
• Tempo di Saldatura:Massimo 3 secondi per giunto saldato.
• Frequenza:La saldatura manuale dovrebbe essere eseguita una sola volta per minimizzare lo stress termico.

6.3 Pulizia

Se è richiesta una pulizia post-saldatura, devono essere utilizzati solo solventi specificati per evitare di danneggiare il package plastico. Agenti consigliati includono alcol etilico o alcol isopropilico. Il LED deve essere immerso a temperatura normale per meno di un minuto. Non devono essere utilizzati liquidi chimici non specificati.

6.4 Condizioni di Conservazione e Manipolazione

Sensibilità alle Scariche Elettrostatiche (ESD):Sebbene non sia esplicitamente classificato come altamente sensibile, si consiglia cautela. Si raccomanda la manipolazione con braccialetto a terra o guanti antistatici. Tutte le apparecchiature e le postazioni di lavoro devono essere correttamente messe a terra per prevenire danni da elettricità statica o sovratensioni.

Sensibilità all'Umidità:Il dispositivo ha un livello di sensibilità all'umidità (MSL). Per i package che sono stati aperti ed esposti all'umidità ambientale:

• La rifusione deve essere completata entro una settimana (indicativo di MSL 3).
• Per la conservazione oltre una settimana, i dispositivi devono essere conservati in un contenitore sigillato con essiccante o in un ambiente di azoto.
• Se conservati fuori dalla confezione originale per più di una settimana, è necessario un trattamento di "baking" a circa 60°C per almeno 20 ore prima della saldatura per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire l'effetto "popcorn" durante la rifusione.
• Le buste ermetiche non aperte con essiccante hanno una durata di conservazione di un anno se conservate a ≤30°C e ≤90% di umidità relativa.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

I LED sono forniti in un formato di imballaggio ottimizzato per l'assemblaggio automatizzato:

• Larghezza del Nastro:8 mm.
• Diametro della Bobina:7 pollici (178 mm).
• Quantità per Bobina:3000 pezzi.
• Quantità Minima d'Ordine:500 pezzi per quantità residue.
• Sigillatura delle Tasche:Le tasche dei componenti vuote sono sigillate con nastro di copertura.
• Componenti Mancanti:È consentito un massimo di due LED mancanti consecutivi per specifica.
• Standard:L'imballaggio è conforme alle specifiche ANSI/EIA-481.

8. Raccomandazioni per il Design Applicativo

8.1 Considerazioni sul Design del Circuito

Limitazione di Corrente:Un LED è un dispositivo pilotato a corrente. Un resistore limitatore di corrente in serie o un circuito di pilotaggio a corrente costante dedicato è obbligatorio quando si collega a una sorgente di tensione. Il valore del resistore può essere calcolato usando la Legge di Ohm: R = (Vsource - VF) / IF, dove VF è la tensione diretta (usare il valore massimo del bin per sicurezza) e IF è la corrente diretta desiderata (es. 20mA).

Connessioni in Parallelo:Collegare più LED in parallelo direttamente a una singola sorgente di corrente generalmente non è raccomandato a causa delle variazioni nella tensione diretta (binning Vf). Lievi differenze in Vf possono far sì che un LED assorba significativamente più corrente degli altri, portando a luminosità non uniforme e potenziale sovraccarico. È preferibile una connessione in serie o un controllo di corrente individuale per ciascun LED.

Protezione dalla Tensione Inversa:Sebbene il LED possa tollerare fino a 5V in inversione, è buona pratica evitare di esporlo a polarizzazione inversa. In circuiti AC o bipolari, può essere necessario un diodo di protezione in parallelo (polarizzato inversamente rispetto al LED).

8.2 Gestione Termica nell'Applicazione

Per applicazioni che operano ad alte temperature ambiente o a correnti vicine al valore massimo, considerare quanto segue:

• Utilizzare un PCB con via termiche sotto il pad termico del LED (se applicabile) per condurre il calore verso altri strati o un dissipatore.
• Fornire un'adeguata area di rame sul PCB collegata ai pad di saldatura del LED per fungere da dissipatore.
• Deratare la corrente operativa massima all'aumentare della temperatura ambiente sopra i 25°C per mantenere la temperatura di giunzione entro i limiti.

8.3 Integrazione Ottica

L'ampio angolo di visione di 130 gradi rende questo LED adatto per applicazioni che richiedono ampia visibilità. Per luce focalizzata o diretta, possono essere impiegate lenti esterne o guide luminose. La lente trasparente garantisce un'assorbimento minimo della luce gialla emessa.

9. Affidabilità e Dichiarazione di Limitazione dell'Ambito Applicativo

Il dispositivo è destinato all'uso in apparecchiature elettroniche commerciali e industriali standard, inclusi ufficio, comunicazioni ed elettrodomestici. Per applicazioni che richiedono un'affidabilità eccezionale in cui un guasto potrebbe compromettere la sicurezza, la salute o la vita—come in aviazione, trasporti, medicale o sistemi di sicurezza critici—è essenziale una consultazione specifica e una qualifica con il produttore del componente prima dell'integrazione nel design. Le specifiche standard del prodotto potrebbero non essere sufficienti per tali applicazioni ad alta affidabilità.