Scheda Tecnica LED Giallo SMD AlInGaP 1206 - Dimensioni 1.6x0.8x0.6mm - Tensione 1.8-2.6V - Potenza 120mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento descrive in dettaglio le specifiche di un diodo a emissione luminosa (LED) a montaggio superficiale (SMD) che utilizza un materiale semiconduttore in Fosfuro di Alluminio, Indio e Gallio (AlInGaP) per produrre luce gialla. Il dispositivo è alloggiato in un compatto package di formato standard industriale 1206, rendendolo adatto per processi di assemblaggio automatizzato e applicazioni con vincoli di spazio. La sua funzione principale è fornire una sorgente luminosa indicatrice affidabile ed efficiente.

1.1 Caratteristiche e Vantaggi Principali

Il LED offre diversi vantaggi chiave per la moderna produzione elettronica. È conforme alle normative ambientali, confezionato per apparecchiature automatizzate pick-and-place ad alto volume su nastro da 8mm all'interno di bobine da 7 pollici, e progettato per essere compatibile con i processi standard di saldatura a rifusione a infrarossi. La sua piccola impronta e la compatibilità con l'assemblaggio automatizzato riducono significativamente i tempi e i costi di produzione.

1.2 Mercato di Riferimento e Applicazioni

Questo componente è progettato per un'ampia gamma di apparecchiature elettroniche. Le applicazioni tipiche includono dispositivi di telecomunicazione come telefoni cordless e cellulari, dispositivi informatici portatili come notebook, apparecchiature per sistemi di rete, vari elettrodomestici e applicazioni di segnaletica, inclusi display interni, display semi-esterni e sistemi di informazione per autobus.

2. Parametri e Caratteristiche Tecniche

Questa sezione fornisce i limiti assoluti e le condizioni operative standard per il dispositivo. Il rispetto di questi parametri è fondamentale per garantire affidabilità e prestazioni a lungo termine.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Il dispositivo non deve essere operato oltre questi limiti, poiché potrebbe subire danni permanenti. Le specifiche chiave includono una dissipazione di potenza massima di 120 mW, una corrente diretta continua massima di 50 mA e una corrente diretta di picco di 80 mA in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms). La tensione inversa massima è di 5 V. L'intervallo di temperatura operativa e di stoccaggio è specificato da -40°C a +100°C.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi parametri sono misurati in condizioni di test standard a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C e una corrente diretta (IF) di 20 mA, salvo diversa indicazione.

• Intensità Luminosa (Iv):Varia da un minimo di 450 mcd a un massimo di 1120 mcd, con valori tipici che dipendono dalla specifica classe (bin).
• Angolo di Visione (2θ1/2):Un ampio angolo di visione di 120 gradi, definito come l'angolo fuori asse in cui l'intensità è la metà del valore assiale.
• Tensione Diretta (Vf):Compresa tra 1,8 V e 2,6 V a 20mA.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λp):Tipicamente 591 nm.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd):Varia da 584,5 nm a 594,5 nm, definendo il colore percepito.
• Larghezza Spettrale a Mezza Altezza (Δλ):Circa 15 nm, che indica la purezza spettrale dell'emissione gialla.
• Corrente Inversa (Ir):Massimo di 10 μA a una tensione inversa di 5V.

3. Sistema di Classificazione (Binning)

Per garantire la coerenza nelle produzioni in serie, i LED vengono suddivisi in classi (bin) in base a parametri prestazionali chiave. Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfano requisiti specifici del circuito per caduta di tensione, luminosità e colore.

3.1 Classe di Tensione Diretta (Vf)

I LED sono categorizzati in classi (da D2 a D5) in base alla loro tensione diretta a 20mA, con ogni classe che ha un intervallo di 0,2V (es. D2: 1,8-2,0V, D3: 2,0-2,2V). Si applica una tolleranza di ±0,1V per ogni classe.

3.2 Classe di Intensità Luminosa (Iv)

La luminosità è suddivisa nelle classi U1, U2, V1 e V2. L'intensità varia da 450-560 mcd (U1) fino a 900-1120 mcd (V2). Si applica una tolleranza di ±11% per ogni classe di intensità.

3.3 Classe di Lunghezza d'Onda Dominante (Wd)

Il colore, definito dalla lunghezza d'onda dominante, è classificato da H a L. L'intervallo spazia da 584,5-587,0 nm (Classe H) a 592,0-594,5 nm (Classe L). Si mantiene una tolleranza di ±1 nm per ogni classe di lunghezza d'onda.

4. Informazioni Meccaniche e sul Package

4.1 Dimensioni del Package

Il dispositivo è conforme alla dimensione standard EIA 1206. Le dimensioni chiave includono una lunghezza di 1,6 mm, una larghezza di 0,8 mm e un'altezza di 0,6 mm. Tutte le tolleranze dimensionali sono di ±0,2 mm salvo diversa specifica. La lente è trasparente (water clear) e il colore della sorgente luminosa è Giallo AlInGaP.

4.2 Layout Consigliato dei PAD per il Montaggio su PCB

Viene raccomandato un disegno del land pattern per una saldatura affidabile utilizzando processi di rifusione a infrarossi o a fase di vapore. Questo pattern garantisce una corretta formazione del filetto di saldatura e la stabilità meccanica del componente sul circuito stampato (PCB).

5. Linee Guida per Montaggio, Manipolazione e Applicazione

5.1 Processo di Saldatura

Il LED è compatibile con i processi di saldatura a rifusione a infrarossi, inclusi i profili senza piombo. Viene fornito un profilo di rifusione suggerito, allineato agli standard J-STD-020B. I parametri chiave includono una temperatura di pre-riscaldamento di 150-200°C, una temperatura di picco non superiore a 260°C e un tempo sopra il liquido adattato alla specifica pasta saldante e al design della scheda. Per la saldatura manuale, si consiglia una temperatura del saldatore inferiore a 300°C per un massimo di 3 secondi.

5.2 Pulizia

Se è necessaria la pulizia dopo la saldatura, devono essere utilizzati solo solventi specificati. È accettabile immergere il LED in alcol etilico o isopropilico a temperatura normale per meno di un minuto. Prodotti chimici non specificati potrebbero danneggiare il package.

5.3 Condizioni di Stoccaggio

Per le buste anti-umidità non aperte contenenti essiccante, lo stoccaggio deve avvenire a 30°C o meno e al 70% di umidità relativa (UR) o meno, con un periodo di utilizzo consigliato di un anno. Una volta aperta la confezione originale, l'ambiente di stoccaggio non deve superare i 30°C e il 60% di UR. I componenti esposti oltre le 168 ore devono essere sottoposti a "baking" a circa 60°C per almeno 48 ore prima della saldatura per prevenire danni indotti dall'umidità durante la rifusione ("popcorning").

5.4 Metodo di Pilotaggio e Considerazioni Progettuali

I LED sono dispositivi pilotati in corrente. Per garantire una luminosità uniforme tra più unità, devono essere pilotati da una sorgente di corrente costante o con appropriate resistenze limitatrici di corrente in configurazione serie. Non è raccomandato il pilotaggio tramite una sorgente di tensione costante senza regolazione di corrente, poiché può portare a corrente eccessiva, fuga termica e riduzione della durata di vita. La variazione della tensione diretta tra le diverse classi deve essere considerata nel design del circuito per mantenere la corrente desiderata.

5.5 Precauzioni Applicative

Questi LED sono destinati a equipaggiamenti elettronici commerciali e industriali standard. Per applicazioni che richiedono un'affidabilità eccezionale in cui un guasto potrebbe compromettere la sicurezza (es. aviazione, supporto vitale medico, sistemi di sicurezza dei trasporti), è necessaria una specifica consultazione e qualifica prima dell'uso.

6. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

6.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

I componenti sono forniti su nastro portante goffrato da 8 mm di larghezza sigillato con nastro coprente, avvolto su bobine da 7 pollici (178 mm) di diametro. La quantità standard per bobina è di 2000 pezzi. È disponibile una quantità minima di imballaggio di 500 pezzi per ordini di rimanenza. L'imballaggio è conforme alle specifiche ANSI/EIA-481.

7. Analisi delle Prestazioni e Contesto Progettuale

7.1 Interpretazione delle Curve Elettro-Ottiche

Le curve di prestazione tipiche, come la relazione tra corrente diretta e intensità luminosa o tensione diretta, sono essenziali per il design del circuito. La curva IV mostra una relazione non lineare, sottolineando la necessità del controllo di corrente. La curva intensità vs. corrente è generalmente lineare nell'intervallo operativo ma saturerà a correnti più elevate a causa degli effetti termici.

7.2 Considerazioni sulla Gestione Termica

Sebbene il dispositivo abbia una temperatura operativa specificata fino a 100°C, le sue prestazioni si degradano con l'aumentare della temperatura di giunzione. L'intensità luminosa tipicamente diminuisce all'aumentare della temperatura. Un adeguato layout del PCB per la dissipazione del calore, eventualmente utilizzando via termiche o piazzole di rame, è raccomandato per applicazioni che operano ad alte temperature ambientali o alte correnti di pilotaggio per mantenere luminosità e longevità.

7.3 Stabilità del Punto Colore e della Lunghezza d'Onda

La lunghezza d'onda dominante può spostarsi leggermente con variazioni della corrente di pilotaggio e della temperatura di giunzione. Il sistema di binning aiuta a gestire questo aspetto fornendo un intervallo controllato. Per applicazioni critiche per il colore, è importante comprendere la relazione tra condizioni di pilotaggio e spostamento cromatico.

8. Confronto e Contesto Tecnologico

8.1 Tecnologia AlInGaP

Il Fosfuro di Alluminio, Indio e Gallio (AlInGaP) è un sistema di materiale semiconduttore particolarmente efficiente nella produzione di luce nelle regioni gialla, arancione e rossa dello spettro. Rispetto alle tecnologie più vecchie, offre una maggiore efficienza luminosa, una migliore stabilità termica e una durata operativa più lunga, rendendolo lo standard per i LED gialli ad alte prestazioni.

8.2 Vantaggi del Package 1206

Il package 1206 (1,6mm x 0,8mm) offre un buon equilibrio tra dimensioni e facilità di manipolazione/produzione. È più grande dei package ultra-miniaturizzati come il 0402, rendendolo più robusto per l'assemblaggio e spesso più facile da ispezionare, pur rimanendo abbastanza compatto per la maggior parte dei moderni dispositivi portatili.

9. Domande Frequenti (FAQ)

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

La lunghezza d'onda di picco (λp) è la lunghezza d'onda alla quale la distribuzione di potenza spettrale è massima. La lunghezza d'onda dominante (λd) è derivata dal diagramma di cromaticità CIE e rappresenta la singola lunghezza d'onda dello spettro che corrisponde al colore percepito del LED. Per una sorgente monocromatica, sono simili; per i LED con una certa larghezza spettrale, λd è il parametro più rilevante per la specifica del colore.

9.2 Posso pilotare questo LED direttamente da un'alimentazione logica a 3.3V o 5V?

Non senza una resistenza limitatrice di corrente. La tensione diretta varia da 1,8V a 2,6V. Collegarlo direttamente a un'alimentazione da 3,3V forzerebbe una corrente determinata dalla resistenza dinamica del LED, che probabilmente supererebbe il valore massimo e distruggerebbe il dispositivo. Una resistenza in serie deve essere calcolata in base alla tensione di alimentazione, alla tensione diretta del LED (utilizzando il valore massimo della classe per un design sicuro) e alla corrente operativa desiderata.

9.3 Perché è necessaria la "baking" se la confezione è aperta per più di 168 ore?

I package SMD possono assorbire umidità dall'atmosfera. Durante il processo di saldatura a rifusione ad alta temperatura, questa umidità intrappolata può vaporizzarsi rapidamente, creando una pressione interna che può crepare il package o delaminare le interfacce interne, un fenomeno noto come "popcorning". La "baking" rimuove questa umidità assorbita, rendendo i componenti sicuri per la rifusione.

10. Esempio di Applicazione Pratica

Scenario: Progettazione di un pannello indicatore di stato per un router di rete.

Sono richiesti più LED gialli per indicare diversi stati di attività della rete. Per garantire una luminosità uniforme, il progettista seleziona LED della stessa classe di intensità luminosa (es. V1). Viene implementato un circuito di pilotaggio a corrente costante per fornire 20mA a ciascun LED. Il layout del PCB include la geometria dei pad raccomandata e incorpora piccole connessioni di alleggerimento termico al piano di massa per una leggera dissipazione del calore. I componenti sono stoccati in un ambiente controllato dopo l'apertura della bobina e sono assemblati utilizzando un profilo di rifusione senza piombo verificato per rimanere entro i limiti di temperatura specificati. Questo approccio garantisce una funzionalità indicatrice affidabile, uniforme e di lunga durata.