Scheda Tecnica LED Giallo SMD 595nm - Pacchetto EIA - 30mA - 75mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche per un LED giallo ad alte prestazioni per montaggio superficiale. Il dispositivo utilizza la tecnologia del chip AlInGaP Ultra Bright, offrendo un'elevata intensità luminosa in un pacchetto compatto e standard del settore. È progettato per la compatibilità con i processi di assemblaggio automatizzati, inclusa la rifusione a infrarossi, rendendolo adatto per ambienti di produzione ad alto volume. Il prodotto è conforme alle direttive RoHS ed è classificato come prodotto verde.

2. Approfondimento sui Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

I limiti operativi del dispositivo sono definiti a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C. Superare questi valori può causare danni permanenti.

• Dissipazione di Potenza (Pd):75 mW. Questa è la potenza massima che il LED può dissipare sotto forma di calore.
• Corrente Diretta di Picco (I_F(PEAK)):80 mA. Questo valore è consentito solo in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza dell'impulso 0.1ms) per prevenire il surriscaldamento.
• Corrente Diretta Continua (I_F):30 mA DC. Questa è la corrente massima raccomandata per il funzionamento continuo.
• Derating:La corrente diretta massima deve essere ridotta linearmente di 0.4 mA per ogni grado Celsius sopra i 50°C di temperatura ambiente per mantenere l'affidabilità.
• Tensione Inversa (V_R):5 V. Applicare una tensione inversa più alta può danneggiare la giunzione semiconduttrice del LED.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento e Stoccaggio:-55°C a +85°C.
• Condizione di Saldatura a Infrarossi:Resiste a una temperatura di picco di 260°C per 5 secondi, compatibile con processi senza piombo (Pb-free).

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

I parametri di prestazione chiave sono misurati a Ta=25°C e una corrente diretta (I_F) di 20 mA, salvo diversa indicazione.

• Intensità Luminosa (I_V):Varia da un minimo di 18.0 mcd a un valore tipico di 50.0 mcd. Questa è la luminosità percepita misurata da un sensore filtrato per corrispondere alla risposta fotopica dell'occhio umano (curva CIE).
• Angolo di Visione (2θ_1/2):130 gradi. Questo ampio angolo di visione indica che il LED emette luce su un'area ampia, con i punti di metà intensità situati a 65 gradi dall'asse centrale.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_P):595 nm. Questa è la lunghezza d'onda alla quale la potenza spettrale in uscita è massima.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):592 nm. Questa è la singola lunghezza d'onda che meglio rappresenta il colore percepito del LED, derivata dai calcoli di cromaticità CIE.
• Larghezza a Metà Altezza della Linea Spettrale (Δλ):16 nm. Questo parametro indica la purezza spettrale; un valore più piccolo significa una sorgente luminosa più monocromatica.
• Tensione Diretta (V_F):Tipicamente 2.4 V, con un massimo di 2.4 V a 20 mA. Questa è la caduta di tensione ai capi del LED quando conduce corrente.
• Corrente Inversa (I_R):Massimo 10 µA quando viene applicato un bias inverso di 5V.
• Capacità (C):Tipicamente 40 pF misurata a bias 0V e frequenza 1 MHz.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

L'intensità luminosa dei LED è suddivisa in bin per garantire la coerenza all'interno di un lotto di produzione. Il codice bin definisce l'intervallo minimo e massimo di intensità.

• Codice Bin M:18.0 - 28.0 mcd
• 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

Una tolleranza di +/-15% è applicata a ogni bin di intensità. Questo sistema consente ai progettisti di selezionare LED con livelli di luminosità prevedibili per la loro applicazione.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene grafici specifici siano referenziati nella scheda tecnica (es. Fig.1, Fig.6), le curve tipiche per tali dispositivi includono:

• Curva I-V (Corrente-Tensione):Mostra la relazione esponenziale tra tensione diretta e corrente. La curva avrà una caratteristica tensione di "ginocchio" intorno a 2.0-2.4V.
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta:L'intensità generalmente aumenta linearmente con la corrente fino a un certo punto, dopodiché l'efficienza può diminuire a causa del riscaldamento.
• Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente:L'intensità tipicamente diminuisce all'aumentare della temperatura ambiente a causa della ridotta efficienza quantistica interna e dell'aumento della ricombinazione non radiativa.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico della potenza radiante relativa rispetto alla lunghezza d'onda, con picco a 595nm e una larghezza a metà altezza di 16nm, confermando l'emissione di colore giallo.
• Diagramma dell'Angolo di Visione:Un grafico polare che illustra la distribuzione angolare dell'intensità luminosa, confermando l'angolo di visione totale di 130 gradi.

5. Informazioni Meccaniche e di Imballaggio

5.1 Dimensioni del Pacchetto

Il LED è alloggiato in un pacchetto standard del settore EIA. Tutte le dimensioni sono in millimetri con una tolleranza generale di ±0.10 mm salvo diversa specifica. Il pacchetto presenta una lente trasparente.

5.2 Identificazione della Polarità e Progetto dei Pad

La scheda tecnica include un layout suggerito per i pad di saldatura per garantire una corretta formazione del giunto saldato e stabilità meccanica durante la rifusione. Il catodo è tipicamente identificato da un marcatore visivo sul pacchetto, come una tacca, una marcatura verde o un terminale più corto. Il progetto del pad raccomandato aiuta a prevenire l'effetto "tombstone" e garantisce un corretto allineamento.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Rifusione a Infrarossi

Viene fornito un profilo di rifusione a infrarossi (IR) raccomandato per processi con pasta saldante senza piombo (SnAgCu). I parametri chiave includono:

• Preriscaldamento:Rampa fino a 120-150°C.
• Tempo di Soak/Preriscaldamento:Massimo 120 secondi per attivare il flussante e uniformare la temperatura della scheda.
• Temperatura di Picco:Massimo 240°C.
• Tempo Sopra il Liquido:Una durata specifica (implicita dal profilo) per garantire una corretta formazione del giunto saldato senza surriscaldare il componente.
• Limite Critico:Il corpo del componente non deve superare i 260°C per più di 5 secondi.

6.2 Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale:

• La temperatura della punta del saldatore non deve superare i 300°C.
• Il tempo di saldatura per terminale deve essere limitato a un massimo di 3 secondi.
• Questa operazione dovrebbe essere eseguita una sola volta per evitare stress termici sul pacchetto.

6.3 Pulizia

Dovrebbero essere utilizzati solo agenti di pulizia specificati. I solventi raccomandati sono alcol etilico o alcol isopropilico a temperatura ambiente normale. Il LED dovrebbe essere immerso per meno di un minuto. Prodotti chimici non specificati potrebbero danneggiare la lente in plastica o il materiale del pacchetto.

6.4 Condizioni di Stoccaggio

• Ambiente di stoccaggio raccomandato: ≤30°C e ≤70% di umidità relativa.
• I LED rimossi dalla loro confezione originale a barriera di umidità dovrebbero essere rifusi entro 672 ore (28 giorni) per prevenire l'assorbimento di umidità.
• Per lo stoccaggio prolungato al di fuori della busta originale, utilizzare un contenitore sigillato con essiccante o un essiccatore a azoto.
• I componenti stoccati fuori dalla busta per più di 672 ore richiedono un pretrattamento di essiccazione (circa 60°C per almeno 24 ore) prima della saldatura per eliminare l'umidità assorbita e prevenire l'effetto "popcorn" durante la rifusione.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

I LED sono forniti in nastro portacomponenti da 8mm su bobine da 7 pollici (178mm) di diametro, compatibili con le attrezzature standard di pick-and-place automatizzate.

• Pezzi per Bobina: 3000.
• Quantità Minima d'Ordine (MOQ) per Residui:500 pezzi.
• Nastro di Copertura:Le tasche vuote del componente nel nastro portacomponenti sono sigillate con un nastro di copertura superiore.
• Componenti Mancanti:È consentito un massimo di due LED mancanti consecutivi ("skips") per specifica della bobina.
• L'imballaggio è conforme allo standard ANSI/EIA 481-1-A-1994.

8. Raccomandazioni Applicative

8.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo LED è adatto per l'illuminazione generale e scopi di indicazione in apparecchiature elettroniche ordinarie, inclusi ma non limitati a:

• Indicatori di stato su elettronica di consumo (TV, router, caricabatterie).
• Retroilluminazione per pulsanti, interruttori o piccoli pannelli.
• Illuminazione decorativa negli elettrodomestici.
• Elementi di segnaletica e display.

Nota Importante:Non è raccomandato per applicazioni critiche per la sicurezza (es. aviazione, supporto vitale medico, controllo dei trasporti) senza preventiva consultazione e qualificazione, poiché un guasto potrebbe mettere a rischio la vita o la salute.

8.2 Considerazioni sul Progetto del Circuito

Metodo di Pilotaggio:I LED sono dispositivi pilotati in corrente. Per garantire una luminosità uniforme quando si pilotano più LED in parallelo, èfortemente raccomandatoutilizzare un resistore limitatore di corrente individuale in serie con ciascun LED (Modello di Circuito A).

• Modello di Circuito A (Raccomandato):Vcc → Resistore → LED → GND. Questo compensa le piccole variazioni nella tensione diretta (V_F) dei singoli LED, garantendo che ciascuno riceva quasi la stessa corrente e quindi emetta una luminosità simile.
• Modello di Circuito B (Non Raccomandato per Parallelo):Collegare più LED direttamente in parallelo a un singolo resistore limitatore di corrente (Vcc → Resistore → [LED1 // LED2 // ...] → GND) è sconsigliato. Piccole differenze in V_Fpossono causare uno squilibrio significativo della corrente, dove il LED con la V_Fpiù bassa assorbe la maggior parte della corrente, apparendo più luminoso e potenzialmente sovraccaricato, mentre gli altri appaiono più deboli.

Il valore del resistore (R) può essere calcolato usando la Legge di Ohm: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F, dove V_Fè la tensione diretta tipica (es. 2.4V) e I_Fè la corrente operativa desiderata (es. 20mA).

9. Protezione dalle Scariche Elettrostatiche (ESD)

Il LED è sensibile alle scariche elettrostatiche. L'ESD può causare danni latenti o catastrofici, degradando le prestazioni o causando un guasto immediato.

Sintomi di Danno da ESD:Elevata corrente di dispersione inversa, tensione diretta (V_F) anormalmente bassa, o mancata illuminazione a correnti di pilotaggio basse.

Misure di Prevenzione ESD:

• Gli operatori dovrebbero indossare un braccialetto a terra o guanti antistatici.
• Tutte le attrezzature, i banchi di lavoro e gli scaffali di stoccaggio devono essere correttamente messi a terra.
• Utilizzare un ionizzatore per neutralizzare le cariche statiche che possono accumularsi sulla lente del LED a causa dell'attrito durante la manipolazione.
• Maneggiare i componenti in un'area protetta da ESD (EPA).

Test per Danni da ESD:Verificare l'illuminazione e misurare V_Fa una corrente molto bassa (es. 0.1mA). Per questo prodotto AlInGaP, un LED "buono" dovrebbe avere una V_F> 1.4V a 0.1mA.

10. Confronto e Differenziazione Tecnica

Questo LED si differenzia attraverso diverse caratteristiche chiave:

• Tecnologia del Chip:Utilizza AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio), noto per l'alta efficienza e stabilità nello spettro dei colori rosso, arancione, ambra e giallo, rispetto a tecnologie più vecchie come il GaAsP.
• Luminosità:Offre un'elevata intensità luminosa (fino a 180 mcd nel bin più alto) da un pacchetto piccolo.
• Ampio Angolo di Visione:L'angolo di visione di 130 gradi fornisce un'illuminazione ampia e uniforme, ideale per indicatori su pannelli.
• Compatibilità di Processo:Completamente compatibile con l'assemblaggio SMT automatizzato e la rifusione a infrarossi senza piombo, riducendo la complessità e il costo di produzione.
• Standardizzazione:L'impronta del pacchetto standard EIA garantisce una facile seconda fonte e portabilità del progetto.

11. Domande Frequenti (FAQ)

D1: Qual è la differenza tra Lunghezza d'Onda di Picco (λ_P) e Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d)?

R1: La Lunghezza d'Onda di Picco è il punto fisico di massima emissione spettrale. La Lunghezza d'Onda Dominante è un valore calcolato che rappresenta il colore percepito come definito dal diagramma di cromaticità CIE. Sono spesso vicine ma non identiche.

D2: Posso pilotare questo LED alla sua corrente di picco massima (80mA) in modo continuo?

R2: No. Il valore di 80mA è per impulsi molto brevi (larghezza 0.1ms) a un basso ciclo di lavoro (10%). Il funzionamento continuo non deve superare la corrente diretta continua nominale di 30mA, e questa dovrebbe essere ridotta (derating) sopra i 50°C di temperatura ambiente.

D3: Perché è necessario un resistore in serie individuale per ogni LED in parallelo?

R3: Fornisce una retroazione negativa, stabilizzando la corrente. Se un LED ha una V_Fleggermente inferiore, la caduta di tensione ai capi del suo resistore aumenta leggermente, limitando l'aumento di corrente e bilanciando la luminosità su tutti i LED.

D4: Quanto è critica la durata di 672 ore dopo l'apertura della busta a barriera di umidità?

R4: È molto importante per l'affidabilità del processo. L'umidità assorbita può vaporizzarsi rapidamente durante la rifusione, causando delaminazione interna o crepe (effetto "popcorn"). Rispettare questa linea guida o eseguire un ciclo di essiccazione è essenziale per un'alta resa.

12. Caso di Studio di Progettazione

Scenario:Progettazione di un pannello di controllo con 10 indicatori di stato gialli. L'alimentazione del sistema è 5V.

Passaggi di Progettazione:

1. Selezione della Corrente:Scegliere una corrente di pilotaggio. Per un equilibrio tra luminosità e longevità, si seleziona 20mA dalla condizione di test della scheda tecnica.
2. Topologia del Circuito:Per garantire una luminosità uniforme, utilizzare il Modello di Circuito A: un resistore per LED.
3. Calcolo del Resistore:Utilizzando V_Ftipica = 2.4V, V_{alimentazione}= 5V, I_F= 0.020A.
   
   R = (5V - 2.4V) / 0.020A = 2.6V / 0.02A = 130 Ω.
   
   Il valore standard più vicino del resistore al 5% è 130 Ω o 120 Ω. Usando 120 Ω si otterrebbe I_F≈ (5-2.4)/120 = 21.7mA, che è accettabile.
4. Potenza Nominale del Resistore:P = I²* R = (0.020)²* 120 = 0.048W. Un resistore standard da 1/8W (0.125W) o 1/10W è più che sufficiente.
5. Layout:Seguire le dimensioni suggerite per i pad di saldatura dalla scheda tecnica per ottenere filetti di saldatura ottimali e resistenza meccanica.
6. Assemblaggio:Seguire il profilo di rifusione IR raccomandato. Assicurarsi che i componenti siano utilizzati entro la durata di 672 ore o siano essiccati di conseguenza.

13. Introduzione al Principio Tecnologico

Questo LED si basa su materiale semiconduttore AlInGaP cresciuto su un substrato. Quando viene applicata una tensione diretta, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva dove si ricombinano. In un semiconduttore a bandgap diretto come l'AlInGaP, questa ricombinazione spesso rilascia energia sotto forma di fotoni (luce) – un processo chiamato elettroluminescenza. La specifica lunghezza d'onda della luce emessa (giallo, ~592-595nm) è determinata dall'energia del bandgap della composizione della lega AlInGaP. La lente epossidica trasparente incapsula il chip, fornisce protezione meccanica e modella il fascio luminoso in uscita (in questo caso, per un ampio angolo di visione).

14. Tendenze del Settore

Il mercato dei LED SMD continua a evolversi. Le tendenze generali osservabili in componenti come questo includono:

• Aumento dell'Efficienza:Miglioramenti continui nella crescita epitassiale e nel design del chip producono una maggiore efficienza luminosa (più luce in uscita per watt elettrico).
• Miniaturizzazione:Sebbene questo sia un pacchetto standard, il settore spinge verso impronte più piccole (es. 0402, 0201) per applicazioni con vincoli di spazio.
• Affidabilità Migliorata:Materiali e processi di imballaggio migliorati portano a una maggiore durata operativa e a migliori prestazioni sotto stress termico e ambientale.
• Standardizzazione e Compatibilità:L'adesione agli standard globali (EIA, JEDEC) e la compatibilità di processo (senza piombo, rifusione) rimangono critiche per l'integrazione senza soluzione di continuità nella moderna produzione elettronica.
• Coerenza del Colore:Specifiche di binning più strette e tecnologie avanzate di fosfori (per LED bianchi) sono richieste per applicazioni che necessitano di una corrispondenza precisa del colore.