Scheda Tecnica LED SMD Giallo AlInGaP - Dimensioni Package - Tensione Diretta 1.7-2.5V - Intensità Luminosa 140-450mcd - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche per un Diodo Emettitore di Luce (LED) a montaggio superficiale (SMD) che utilizza un materiale semiconduttore in Fosfuro di Alluminio Indio Gallio (AlInGaP) per produrre luce gialla. I LED SMD sono progettati per processi di assemblaggio automatizzato su circuito stampato (PCB), offrendo un fattore di forma compatto ideale per applicazioni con vincoli di spazio. La loro funzione principale è servire come indicatori di stato, segnalatori luminosi o per retroilluminazione di pannelli frontali in una vasta gamma di apparecchiature elettroniche.

1.1 Caratteristiche

• Conforme alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose).
• Confezionato su nastro da 8mm avvolto su bobine da 7 pollici di diametro per la movimentazione automatizzata.
• Impronta del package standardizzata EIA per compatibilità di progettazione.
• Ingresso/uscita compatibile con i livelli logici dei circuiti integrati (IC).
• Progettato per la compatibilità con le attrezzature di assemblaggio automatiche pick-and-place.
• Adatto per i processi di saldatura a rifusione a infrarossi (IR) comunemente utilizzati nella tecnologia a montaggio superficiale (SMT).
• Precondizionato al Livello di Sensibilità all'Umidità JEDEC 3, che indica una vita utile di 168 ore a <30°C/60% UR dopo l'apertura della busta sigillata.

1.2 Applicazioni

Questo LED è adatto per vari sistemi elettronici che richiedono indicatori visivi affidabili. Le principali aree di applicazione includono infrastrutture di telecomunicazioni, apparecchiature per l'automazione d'ufficio (stampanti, scanner), elettrodomestici e pannelli di controllo industriali. I suoi usi specifici comprendono l'indicazione di stato (alimentazione accesa, standby, attività), l'illuminazione simbolica e la retroilluminazione per display o scritte su pannelli frontali.

2. Interpretazione Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Nominali Assoluti

Questi valori rappresentano i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Il funzionamento a questi limiti non è garantito. Tutti i valori nominali sono specificati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C.

• Dissipazione di Potenza (Pd):75 mW. Questa è la quantità massima di potenza che il package del LED può dissipare come calore senza superare i suoi limiti termici.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):80 mA. Questa è la massima corrente diretta istantanea, ammissibile 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. Questa è la massima corrente diretta continua raccomandata per un funzionamento affidabile a lungo termine.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento & Stoccaggio:-40°C a +100°C. Il dispositivo può funzionare ed essere stoccato in questo intervallo completo di temperature.

2.2 Caratteristiche Elettriche & Ottiche

Questi sono i parametri di prestazione tipici misurati in condizioni di test standard (Ta=25°C, I_F=20mA salvo diversa indicazione).

• Intensità Luminosa (I_V):140 - 450 mcd (millicandela). La quantità di luce visibile emessa, misurata entro un angolo di visione specifico. Il valore effettivo è classificato in bin (vedi Sezione 3).
• Angolo di Visione (2θ_1/2):120 gradi (tipico). Questo è l'angolo totale in cui l'intensità luminosa è la metà del suo valore di picco (sull'asse). Un angolo di 120° indica un pattern di emissione ampio e diffuso, adatto per una visibilità ampia.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_P):592 nm (tipico). La lunghezza d'onda alla quale l'uscita di potenza spettrale è massima.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):586 - 596 nm. Questa è l'unica lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano che definisce il colore (giallo). È derivata dalle coordinate di cromaticità CIE ed è anch'essa classificata in bin.
• Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ):15 nm (tipico). La larghezza spettrale della luce emessa a metà della sua potenza massima. Un valore di 15nm è caratteristico dei LED AlInGaP, indicando un colore relativamente puro.
• Tensione Diretta (V_F):1.7 - 2.5 V. La caduta di tensione ai capi del LED quando è pilotato a 20mA. Questo intervallo tiene conto delle normali variazioni di produzione dei semiconduttori.
• Corrente Inversa (I_R):10 μA (max) a V_R=5V. I LED non sono progettati per funzionare in polarizzazione inversa; questo parametro è solo per il test della corrente di dispersione.

3. Spiegazione del Sistema di Classificazione (Binning)

Per garantire la coerenza di colore e luminosità nella produzione, i LED vengono selezionati (binning) in base a parametri chiave. Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfano requisiti applicativi specifici.

3.1 Classificazione dell'Intensità Luminosa (I_V)

I LED sono categorizzati in bin in base alla loro intensità luminosa misurata a 20mA. La tolleranza all'interno di ogni bin è +/-11%.

• R2:140.0 - 180.0 mcd
• S1:180.0 - 224.0 mcd
• S2:224.0 - 280.0 mcd
• T1:280.0 - 355.0 mcd
• T2:355.0 - 450.0 mcd

3.2 Classificazione della Lunghezza d'Onda Dominante (WD)

I LED sono anche classificati in bin per la loro lunghezza d'onda dominante per controllare la tonalità del colore. La tolleranza per ogni bin è +/- 1 nm.

• H:586.0 - 588.5 nm
• J:588.5 - 591.0 nm
• K:591.0 - 593.5 nm
• L:593.5 - 596.0 nm

Un numero di parte completo include tipicamente questi codici di bin per specificare sia la luminosità che il colore.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene i dati grafici specifici siano referenziati nella scheda tecnica, le seguenti interpretazioni si basano sul comportamento standard dei LED e sui parametri forniti.

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

La tensione diretta (V_F) ha un coefficiente di temperatura positivo e aumenta in modo logaritmico con la corrente. L'intervallo specificato di V_Fda 1.7V a 2.5V a 20mA è tipico per i LED gialli AlInGaP. Pilotare il LED con una corrente costante, piuttosto che una tensione costante, è essenziale per un'uscita luminosa stabile.

4.2 Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta

L'uscita luminosa (I_V) è approssimativamente proporzionale alla corrente diretta (I_F) entro l'intervallo di funzionamento raccomandato. Tuttavia, l'efficienza può diminuire a correnti molto elevate a causa dell'aumento del calore. La corrente continua assoluta massima è 30mA.

4.3 Caratteristiche di Temperatura

L'intensità luminosa dei LED AlInGaP generalmente diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Per prestazioni affidabili nell'intervallo di funzionamento da -40°C a +100°C, dovrebbe essere considerata la gestione termica sul PCB (adeguata area di rame per lo smaltimento del calore), specialmente quando si opera vicino alla corrente massima o in alte temperature ambientali.

4.4 Distribuzione Spettrale

L'uscita spettrale è centrata attorno alla lunghezza d'onda di picco di 592nm (giallo) con una larghezza a mezza altezza tipica di 15nm. La classificazione in bin della lunghezza d'onda dominante garantisce che il colore percepito rimanga entro una stretta tolleranza.

5. Informazioni Meccaniche & di Confezionamento

5.1 Dimensioni del Package

Il LED è fornito in un package SMD standard. Le note dimensionali chiave includono: tutte le dimensioni sono in millimetri e la tolleranza generale è ±0.2 mm salvo diversa specifica. Il colore della lente è trasparente e il colore della sorgente è giallo (AlInGaP).

5.2 Identificazione della Polarità & Progetto dei Pad

Il componente ha terminali anodo e catodo. Viene fornito il layout consigliato dei pad di attacco sul PCB per la saldatura a rifusione a infrarossi o in fase di vapore per garantire una corretta formazione del giunto di saldatura e stabilità meccanica. L'orientamento corretto della polarità durante l'assemblaggio è cruciale per il funzionamento del dispositivo.

5.3 Confezionamento su Nastro e Bobina

I LED sono forniti su nastro portante goffrato da 8mm di larghezza, sigillato con un nastro di copertura. Il nastro è avvolto su bobine da 7 pollici (178mm) di diametro. La quantità standard per bobina è di 5000 pezzi. Il confezionamento segue le specifiche ANSI/EIA-481. È disponibile una quantità minima d'ordine di 500 pezzi per rimanenze.

6. Linee Guida per Saldatura & Assemblaggio

6.1 Profilo di Rifusione IR Raccomandato

Per processi di saldatura senza piombo, il profilo deve essere conforme a J-STD-020B. I parametri chiave includono una zona di preriscaldamento (150-200°C, max 120 sec), una temperatura di picco non superiore a 260°C e un tempo sopra il liquidus (TAL) appropriato per la pasta saldante. Il tempo totale alla temperatura di picco dovrebbe essere limitato a un massimo di 10 secondi e la rifusione dovrebbe essere eseguita al massimo due volte.

6.2 Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale, utilizzare un saldatore con una temperatura non superiore a 300°C. Il tempo di contatto dovrebbe essere limitato a un massimo di 3 secondi e dovrebbe essere eseguito una sola volta per prevenire danni termici al package plastico e al die semiconduttore.

6.3 Condizioni di Stoccaggio

Busta Sigillata:Conservare a ≤30°C e ≤70% di Umidità Relativa (UR). La durata di conservazione nella busta barriera all'umidità sigillata con essiccante è di un anno.
Dopo l'Apertura della Busta:I componenti hanno un Livello di Sensibilità all'Umidità (MSL) di 3. Devono essere sottoposti a saldatura a rifusione IR entro 168 ore (7 giorni) dall'esposizione a un ambiente di ≤30°C/60% UR. Per una conservazione più lunga dopo l'apertura, conservare in un contenitore sigillato con essiccante o in un essiccatore purgato con azoto. I componenti esposti oltre le 168 ore richiedono una cottura a circa 60°C per almeno 48 ore prima della saldatura per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire l'effetto \"popcorn\" durante la rifusione.

6.4 Pulizia

Se è richiesta la pulizia dopo la saldatura, utilizzare solo solventi specificati. Immergere il LED in alcol etilico o isopropilico a temperatura normale per meno di un minuto. Non utilizzare la pulizia a ultrasuoni o liquidi chimici non specificati, poiché potrebbero danneggiare la lente epossidica o il package.

7. Suggerimenti per l'Applicazione

7.1 Circuiti Applicativi Tipici

Un LED è un dispositivo pilotato a corrente. Per garantire una luminosità costante, specialmente quando si pilotano più LED in parallelo, utilizzare sempre una resistenza limitatrice di corrente in serie con ogni LED o ogni stringa parallela. Il valore della resistenza (R) può essere calcolato usando la Legge di Ohm: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F, dove V_Fè la tensione diretta del LED alla corrente desiderata I_F(es., 20mA). Utilizzando il massimo V_Fdalla scheda tecnica (2.5V) nel calcolo si garantirà che la corrente non superi il target anche con variazioni da componente a componente.

7.2 Considerazioni di Progettazione

• Gestione Termica:Assicurarsi che il layout del PCB fornisca un adeguato smaltimento termico, specialmente quando si opera ad alte correnti o in alte temperature ambientali, per mantenere l'efficienza e la longevità del LED.
• Protezione ESD:Sebbene non sia esplicitamente dichiarato come sensibile, si raccomanda la manipolazione con le normali precauzioni ESD per tutti i dispositivi a semiconduttore.
• Progettazione Ottica:L'ampio angolo di visione di 120° rende questo LED adatto per applicazioni che richiedono un'ampia visibilità. Per fasci focalizzati, sarebbero necessarie ottiche secondarie (lenti).

7.3 Uso Previsto & Limitazioni

Questo LED è progettato per l'uso in apparecchiature elettroniche ordinarie. Non è classificato per applicazioni in cui un guasto potrebbe mettere direttamente in pericolo la vita o la salute, come nell'aviazione, nel controllo dei trasporti, nei sistemi di supporto vitale medico o nei dispositivi di sicurezza critici. Per tali applicazioni, consultare il produttore per componenti con qualifiche di affidabilità appropriate.

8. Confronto Tecnico & Differenziazione

Questo LED Giallo AlInGaP offre un equilibrio di caratteristiche prestazionali. Rispetto ai vecchi LED gialli basati su tecnologia (es., basati su GaAsP), l'AlInGaP fornisce una maggiore efficienza luminosa, risultando in un'uscita più brillante a parità di corrente di pilotaggio, e una migliore purezza del colore (larghezza spettrale più stretta). L'ampio angolo di visione di 120° è un differenziatore chiave rispetto ai LED con lente \"water clear\" che hanno un fascio molto più stretto, rendendo questo componente ideale per applicazioni in cui l'indicatore deve essere visto da un'ampia gamma di angoli senza diffusori aggiuntivi. La classificazione MSL 3 e la compatibilità con i profili standard di rifusione senza piombo lo rendono una scelta robusta per le moderne linee di assemblaggio SMT ad alto volume.

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

9.1 Quale resistenza dovrei usare con un'alimentazione da 5V?

Utilizzando il massimo V_Fdi 2.5V e un I_Ftarget di 20mA: R = (5V - 2.5V) / 0.02A = 125 Ohm. Il valore standard più vicino di 120 Ohm o 130 Ohm sarebbe adatto. La potenza nominale della resistenza dovrebbe essere almeno P = I²R = (0.02)²* 120 = 0.048W, quindi una resistenza standard da 1/8W (0.125W) o 1/10W è sufficiente.

9.2 Posso pilotare questo LED a 30mA in modo continuo?

Sì, 30mA è la massima corrente diretta continua raccomandata. Tuttavia, operare al valore nominale assoluto massimo può ridurre l'affidabilità a lungo termine e aumentare la temperatura di giunzione, il che può diminuire l'uscita luminosa. Per una durata e stabilità ottimali, è consigliabile pilotare a 20mA o meno se l'intensità luminosa soddisfa il requisito dell'applicazione.

9.3 Cosa significa \"Codice Bin\" quando si ordina?

Il codice bin specifica il minimo e massimo garantiti per l'intensità luminosa (es., T1: 280-355 mcd) e la lunghezza d'onda dominante (es., K: 591.0-593.5 nm). Specificare i codici bin garantisce di ricevere LED con luminosità e colore coerenti da un ordine all'altro, il che è fondamentale per pannelli multi-indicatore o prodotti in cui l'uniformità visiva è importante.

9.4 Per quanto tempo posso lasciare questi LED sul banco dopo aver aperto la busta?

Per una saldatura affidabile, si hanno 168 ore (7 giorni) in condizioni di fabbrica (≤30°C/60% UR) dopo l'apertura della busta sigillata contro l'umidità. Se questo tempo viene superato, i LED devono essere cotti a 60°C per 48 ore prima di tentare la saldatura a rifusione per prevenire danni interni al package dovuti alla rapida vaporizzazione dell'umidità.

10. Caso d'Uso Pratico

Scenario: Progettazione di un pannello indicatore di stato per un router di rete.Il pannello richiede 10 LED gialli per mostrare l'attività del collegamento e lo stato del sistema. Per garantire un aspetto uniforme, il progettista seleziona LED dallo stesso bin di intensità (es., S2: 224-280 mcd) e bin di lunghezza d'onda (es., J: 588.5-591.0 nm). Ogni LED è pilotato da un pin GPIO di un microcontrollore tramite una resistenza limitatrice di corrente da 120 ohm verso un'alimentazione da 3.3V, ottenendo una corrente diretta di circa ((3.3V - 2.1V tipico)/120Ω) ≈ 10mA, che fornisce una luminosità sufficiente risparmiando energia. L'ampio angolo di visione di 120° garantisce che gli indicatori siano visibili da qualsiasi punto davanti al dispositivo. Il layout del PCB include l'impronta consigliata per i pad di saldatura ed è progettato per l'assemblaggio utilizzando un profilo standard di rifusione senza piombo con una temperatura di picco di 250°C.

11. Introduzione al Principio

Questo LED si basa sulla tecnologia a semiconduttore in Fosfuro di Alluminio Indio Gallio (AlInGaP). Quando una tensione diretta viene applicata attraverso la giunzione p-n, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva dove si ricombinano. L'energia rilasciata durante questa ricombinazione viene emessa come fotoni (luce). La composizione specifica della lega AlInGaP determina l'energia del bandgap, che a sua volta definisce la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa - in questo caso, giallo (~592 nm). La lente epossidica trasparente incapsula il die semiconduttore, fornisce protezione meccanica e modella il pattern di emissione della luce per ottenere l'angolo di visione specificato di 120°.

12. Tendenze di Sviluppo

La tendenza generale nei LED indicatori SMD continua verso una maggiore efficienza luminosa (più luce emessa per unità di ingresso elettrico), consentendo un consumo energetico inferiore a parità di luminosità. Anche le dimensioni dei package si stanno ulteriormente miniaturizzando, consentendo array di indicatori più densi. C'è una crescente enfasi su tolleranze di binning più strette sia per il colore che per l'intensità per soddisfare le esigenze dell'elettronica di consumo, dove la coerenza visiva è fondamentale. Inoltre, la compatibilità con normative ambientali sempre più stringenti (oltre la RoHS, come REACH) e la capacità di resistere a profili di saldatura senza piombo a temperature più elevate rimangono driver di sviluppo chiave. La tecnologia è matura, con miglioramenti incrementali focalizzati sulla resa produttiva, riduzione dei costi e affidabilità in condizioni difficili.