Scheda Tecnica LED Giallo SMD AlInGaP - Package SMD - Tensione Diretta 1.8-2.4V - Flusso Luminoso fino a 2.13lm

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche per un LED a montaggio superficiale (SMD) che utilizza un materiale semiconduttore in Fosfuro di Alluminio Indio Gallio (AlInGaP) per produrre luce gialla. Il dispositivo è alloggiato in un package con lente trasparente, progettato per processi di assemblaggio automatizzati e applicazioni con vincoli di spazio. La sua funzione principale è servire come indicatore di stato, segnalatore luminoso o componente per retroilluminazione del pannello frontale in una vasta gamma di apparecchiature elettroniche.

1.1 Caratteristiche e Vantaggi Principali

• Conforme alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose).
• Imballato su nastro da 8mm avvolto su bobine da 7 pollici di diametro, adatto per attrezzature automatiche pick-and-place ad alta velocità.
• Presenta un contorno del package standard EIA (Electronic Industries Alliance).
• Livelli logici compatibili con IC per una facile integrazione con circuiti di controllo.
• Completamente compatibile con i processi di saldatura a rifusione a infrarossi (IR), supporta profili di saldatura senza piombo.
• Precondizionato per accelerare al Livello di Sensibilità all'Umidità JEDEC (Joint Electron Device Engineering Council) 3, indicando una vita utile di 168 ore a <30°C/60% UR dopo l'apertura della busta.

1.2 Mercati di Riferimento e Applicazioni

Questo LED è progettato per affidabilità e prestazioni in settori diversi. Le principali aree di applicazione includono:

• Telecomunicazioni:Indicatori di stato in telefoni cordless, cellulari e apparecchiature di rete.
• Automazione d'Ufficio:Indicatori su pannello in stampanti, scanner e notebook.
• Elettrodomestici:Indicatori di accensione, modalità o funzione in vari dispositivi domestici.
• Apparecchiature Industriali:Indicatori di stato operativo e guasto in pannelli di controllo e macchinari.
• Indicazione Generale:Applicazioni per segnaletica luminosa e simboli, nonché retroilluminazione del pannello frontale dove è richiesta un'illuminazione uniforme.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

Le sezioni seguenti forniscono una suddivisione dettagliata dei limiti operativi e delle caratteristiche prestazionali del dispositivo in condizioni di test standard (Ta=25°C).

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori rappresentano i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Non è consigliabile operare a o vicino a questi limiti per periodi prolungati.

• Dissipazione di Potenza (Pd):72 mW. Questa è la massima quantità di potenza che il dispositivo può dissipare come calore.
• Corrente Diretta di Picco (I_F(PEAK)):80 mA. Questa è la massima corrente diretta istantanea, tipicamente specificata in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza dell'impulso 0.1ms) per prevenire il surriscaldamento.
• Corrente Diretta Continua in CC (I_F):30 mA. Questa è la corrente massima raccomandata per il funzionamento continuo.
• Tensione Inversa (V_R):5 V. Applicare una tensione inversa superiore a questo valore può causare la rottura della giunzione.
• Intervallo di Temperatura Operativa:-40°C a +85°C. L'intervallo di temperatura ambiente entro il quale il dispositivo è progettato per funzionare.
• Intervallo di Temperatura di Stoccaggio:-40°C a +100°C. L'intervallo di temperatura per lo stoccaggio non operativo.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi parametri definiscono le prestazioni tipiche del LED quando pilotato in condizioni di test specificate (I_F= 20mA).

• Flusso Luminoso (Φ_v):0.67 lm (Min) a 2.13 lm (Max). Questa è la potenza luminosa totale percepita emessa dalla sorgente, misurata in lumen (lm). L'ampio intervallo è gestito tramite il binning.
• Intensità Luminosa (I_v):224 mcd (Min) a 710 mcd (Max). Questo è il flusso luminoso per angolo solido in una data direzione, misurato in millicandele (mcd). È un valore di riferimento derivato dalla misurazione del flusso luminoso.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):120° (Tipico). Questo è l'angolo totale a cui l'intensità luminosa è la metà del valore sull'asse ottico (0°), indicando un pattern di visione molto ampio.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_p):591 nm (Tipico). La lunghezza d'onda alla quale la distribuzione di potenza spettrale della luce emessa è massima.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):584.5 nm a 594.5 nm. La singola lunghezza d'onda che definisce il colore percepito della luce, con una tolleranza di ±1 nm per bin.
• Larghezza a Mezza Altezza della Linea Spettrale (Δλ):15 nm (Tipico). La larghezza spettrale dell'emissione a metà della sua intensità massima, che indica la purezza del colore.
• Tensione Diretta (V_F):1.8 V (Min) a 2.4 V (Max) a 20mA. La caduta di tensione ai capi del LED quando scorre corrente, con una tolleranza di ±0.1V per bin.
• Corrente Inversa (I_R):10 µA (Max) a V_R=5V. La piccola corrente di dispersione che scorre quando il dispositivo è polarizzato inversamente.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nelle produzioni, i LED vengono suddivisi in bin di prestazioni in base a parametri chiave. Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfano requisiti applicativi specifici per luminosità, colore e tensione.

3.1 Binning del Flusso Luminoso / Intensità

Il LED è classificato in bin in base alla sua emissione luminosa totale. La tolleranza all'interno di ciascun bin di intensità è ±11%.

• Bin D2:0.67 lm a 0.84 lm (224 mcd a 280 mcd)
• Bin E1:0.84 lm a 1.07 lm (280 mcd a 355 mcd)
• Bin E2:1.07 lm a 1.35 lm (355 mcd a 450 mcd)
• Bin F1:1.35 lm a 1.68 lm (450 mcd a 560 mcd)
• Bin F2:1.68 lm a 2.13 lm (560 mcd a 710 mcd)

3.2 Binning della Tensione Diretta

I LED sono anche suddivisi per la loro caduta di tensione diretta a 20mA, con una tolleranza di ±0.1V per bin. Questo è cruciale per il calcolo della resistenza di limitazione della corrente e il progetto dell'alimentazione.

• Bin D2:1.8 V a 2.0 V
• Bin D3:2.0 V a 2.2 V
• Bin D4:2.2 V a 2.4 V

3.3 Binning della Tonalità / Lunghezza d'Onda Dominante

Questo binning garantisce la coerenza del colore. La lunghezza d'onda dominante, che definisce la tonalità gialla percepita, è suddivisa in intervalli specifici con una tolleranza di ±1 nm per bin.

• Bin H:584.5 nm a 587.0 nm
• Bin J:587.0 nm a 589.5 nm
• Bin K:589.5 nm a 592.0 nm
• Bin L:592.0 nm a 594.5 nm

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene i dati grafici specifici siano riferiti nella scheda tecnica, le tendenze prestazionali tipiche per i LED AlInGaP possono essere analizzate:

4.1 Caratteristica Corrente vs. Tensione (I-V)

La tensione diretta (V_F) presenta una relazione logaritmica con la corrente diretta (I_F). Aumenta in modo non lineare, con un aumento più marcato a correnti basse (vicino alla tensione di soglia) e un aumento più lineare a correnti più elevate a causa della resistenza in serie all'interno del semiconduttore e del package.

4.2 Flusso Luminoso vs. Corrente Diretta

L'emissione luminosa (flusso luminoso) è generalmente proporzionale alla corrente diretta in un ampio intervallo operativo. Tuttavia, l'efficienza (lumen per watt) tipicamente raggiunge il picco a una corrente specifica e può diminuire a correnti molto elevate a causa dell'aumento della generazione di calore e del calo di efficienza.

4.3 Dipendenza dalla Temperatura

I parametri chiave sono influenzati dalla temperatura di giunzione (T_j):

• Tensione Diretta (V_F):Diminuisce all'aumentare della temperatura (coefficiente di temperatura negativo).
• Flusso Luminoso/Intensità:Generalmente diminuisce all'aumentare della temperatura. Il tasso di diminuzione è un fattore critico per la gestione termica in applicazioni ad alta potenza o ad alta temperatura ambiente.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):Può spostarsi leggermente con la temperatura, influenzando il colore percepito.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il dispositivo è conforme a un contorno di package SMD standard EIA. Tutte le dimensioni critiche, inclusa lunghezza, larghezza, altezza del corpo e passo dei terminali, sono fornite nella scheda tecnica con una tolleranza standard di ±0.2 mm salvo diversa specifica. Il materiale della lente trasparente è tipicamente epossidico o a base di silicone.

5.2 Identificazione della Polarità e Progetto dei Pad

Il catodo è tipicamente contrassegnato sul corpo del dispositivo, spesso con una tacca, un punto verde o un altro indicatore visivo. La scheda tecnica include un pattern di piazzola (pad di attacco) raccomandato per la scheda a circuito stampato (PCB) per la saldatura a rifusione a infrarossi o a fase di vapore. Questo pattern è progettato per garantire una corretta formazione del giunto di saldatura, l'auto-allineamento durante la rifusione e un attacco meccanico affidabile.

6. Linee Guida per la Saldatura e l'Assemblaggio

6.1 Profilo di Rifusione IR Raccomandato

Il dispositivo è compatibile con processi di saldatura senza piombo (Pb-free). La scheda tecnica fa riferimento a un profilo conforme a J-STD-020B. I parametri chiave includono tipicamente:

• Pre-riscaldamento:150°C a 200°C, con un tempo massimo di 120 secondi per riscaldare gradualmente l'assemblaggio e attivare il flussante.
• Temperatura di Picco:Massimo di 260°C. Il tempo al di sopra della temperatura di liquidus della lega di saldatura (es. 217°C per SAC305) deve essere controllato.
• Tempo Totale di Saldatura:Massimo di 10 secondi alla temperatura di picco, con un massimo di due cicli di rifusione consentiti.

Nota:Il profilo ottimale dipende dal progetto specifico del PCB, dai componenti, dalla pasta saldante e dal forno. Il profilo fornito è una linea guida che deve essere caratterizzata per l'impostazione di produzione effettiva.

6.2 Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale, è necessario prestare estrema attenzione:

• Temperatura del Saldatore:Massimo 300°C.
• Tempo di Saldatura:Massimo 3 secondi per giunto.
• Limite:È consentito solo un ciclo di saldatura per la saldatura manuale per minimizzare lo stress termico sul package del LED.

6.3 Pulizia

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

6.4 Stoccaggio e Manipolazione

Uno stoccaggio corretto è fondamentale a causa del livello di sensibilità all'umidità del dispositivo (MSL 3):

• Confezione Sigillata:Conservare a ≤30°C e ≤70% di Umidità Relativa (UR). Utilizzare entro un anno dalla data di sigillatura della busta.
• Confezione Aperta:Conservare a ≤30°C e ≤60% UR. I componenti devono essere sottoposti a rifusione IR entro 168 ore (7 giorni) dall'esposizione all'aria ambiente.
• Esposizione Prolungata:Per lo stoccaggio oltre le 168 ore, conservare in un contenitore sigillato con essiccante o in atmosfera di azoto. I componenti esposti per più di 168 ore richiedono una cottura a circa 60°C per almeno 48 ore prima della saldatura per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire il "popcorning" 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 goffrato standard del settore:

• Larghezza del Nastro:8 mm.
• Diametro della Bobina:7 pollici.
• Quantità per Bobina:2000 pezzi (bobina piena standard).
• Quantità Minima d'Ordine (MOQ):500 pezzi per quantità residue.
• Il nastro è sigillato con un nastro coprente superiore. L'imballaggio è conforme alle specifiche ANSI/EIA-481, con tolleranza per un massimo di due componenti mancanti consecutivi.

8. Note Applicative e Considerazioni di Progetto

8.1 Limitazione della Corrente

Una resistenza di limitazione della corrente in serie è obbligatoria per un funzionamento affidabile. Il valore della resistenza (R_s) può essere calcolato usando la Legge di Ohm: R_s= (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Utilizzare il valore massimo di V_Fdal bin o dalla scheda tecnica per garantire che la corrente non superi la I_Fdesiderata nelle condizioni peggiori. La potenza nominale della resistenza deve essere sufficiente: P_R= (I_F)² * R_s.

8.2 Gestione Termica

Sebbene questo sia un dispositivo a bassa potenza, un corretto progetto termico prolunga la durata e mantiene la stabilità dell'emissione luminosa. Assicurare un'adeguata area di rame sul PCB collegata al pad termico del LED (se presente) o ai terminali per dissipare il calore. Evitare di operare alla corrente massima assoluta e alla dissipazione di potenza massima in alte temperature ambiente.

8.3 Progetto Ottico

L'angolo di visione di 120° fornisce un fascio molto ampio. Per applicazioni che richiedono un fascio più focalizzato, devono essere utilizzate ottiche secondarie (lenti, light pipe). La lente trasparente è adatta per applicazioni in cui l'immagine del die non è critica; per un aspetto più diffuso, sarebbe necessaria una lente diffusa opalina o colorata.

9. Domande Frequenti (FAQ)

9.1 Qual è la differenza tra Flusso Luminoso e Intensità Luminosa?

Flusso Luminoso (lm)misura la quantità totale di luce visibile emessa dalla sorgente in tutte le direzioni.Intensità Luminosa (mcd)misura quanto appare luminosa la sorgente in una direzione specifica. Un LED ad alta intensità può avere un fascio stretto, mentre un LED ad alto flusso emette più luce totale, potenzialmente su un'area più ampia. In questa scheda tecnica, l'intensità è un valore di riferimento derivato dalla misurazione del flusso.

9.2 Perché il binning è importante?

Le variazioni di produzione causano differenze in V_F, emissione luminosa e colore tra i singoli LED. Il binning li suddivide in gruppi con parametri strettamente controllati. Per applicazioni che richiedono un aspetto uniforme (es. display multi-LED, retroilluminazioni) o una pilotaggio di corrente preciso, specificare un singolo bin o una miscela di bin dello stesso gruppo è essenziale.

9.3 Posso pilotare questo LED senza una resistenza di limitazione della corrente?

No.Un LED è un diodo con una caratteristica I-V non lineare. Un piccolo aumento della tensione al di sopra della sua V_Fpuò causare un grande, potenzialmente distruttivo, aumento della corrente. Una resistenza in serie (o un driver a corrente costante) è sempre necessaria per impostare il punto di lavoro in sicurezza.

9.4 Cosa succede se supero il tempo di stoccaggio o di rifusione dopo aver aperto la busta?

L'umidità assorbita nel package plastico può vaporizzarsi rapidamente durante il processo di saldatura a rifusione ad alta temperatura, causando delaminazione interna, crepe o danni ai fili di collegamento ("popcorning"). Seguire le linee guida MSL 3 (vita utile di 168 ore) ed eseguire la cottura richiesta se superata è fondamentale per la resa dell'assemblaggio e l'affidabilità a lungo termine.

10. Principio di Funzionamento e Tecnologia

10.1 Tecnologia del Semiconduttore AlInGaP

Questo LED utilizza un composto semiconduttore in Fosfuro di Alluminio Indio Gallio (AlInGaP) per la sua regione attiva. Controllando con precisione i rapporti di questi elementi durante la crescita del cristallo, il bandgap del materiale è progettato per emettere luce nella regione gialla dello spettro visibile (intorno a 590 nm) quando elettroni e lacune si ricombinano attraverso il bandgap (elettroluminescenza). La tecnologia AlInGaP è nota per la sua alta efficienza nelle lunghezze d'onda rosse, arancioni e gialle.

10.2 Costruzione del Package SMD

Il die semiconduttore è montato su un leadframe, che fornisce le connessioni elettriche (anodo e catodo) e spesso funge da dissipatore di calore. Fili di collegamento (bond wires) collegano la parte superiore del die all'altro terminale del leadframe. Questo assemblaggio viene quindi incapsulato in un composto di stampaggio trasparente epossidico o in silicone che forma la lente. La forma della lente determina l'angolo di visione e fornisce protezione meccanica e ambientale.