SMD LED Giallo Verde AlInGaP Angolo di Visione 120° - Dimensioni del Package - Tensione Diretta 1.8-2.4V @20mA - Intensità Luminosa 56-180mcd - Scheda Tecnica in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche di un Diodo Emettitore di Luce (LED) a Montaggio Superficiale (SMD) compatto e ad alte prestazioni. Il dispositivo utilizza un materiale semiconduttore in Fosfuro di Alluminio Indio Gallio (AlInGaP) per produrre una luce di colore Giallo Verde. È progettato in un formato di package standard EIA, rendendolo compatibile con le attrezzature di assemblaggio automatico pick-and-place e con i processi standard di saldatura a rifusione a infrarossi (IR). Il LED è fornito su nastro standard da 12 mm montato su bobine da 7 pollici di diametro, facilitando la produzione di grandi volumi.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

I principali vantaggi di questo LED includono le sue dimensioni ridotte, l'idoneità per l'assemblaggio automatizzato e la conformità ai profili di saldatura a rifusione senza piombo (Pb-free). È progettato per applicazioni con vincoli di spazio dove prestazioni affidabili e assemblaggio efficiente sono critici. I mercati di riferimento spaziano su un'ampia gamma di elettronica di consumo e industriale, inclusi ma non limitati a: apparecchiature di telecomunicazione (es. telefoni cordless e cellulari), dispositivi informatici portatili (es. notebook), hardware di rete, elettrodomestici e segnaletica interna o retroilluminazione di display. La sua funzione principale è come indicatore di stato, segnalatore luminoso o per l'illuminazione del pannello frontale.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

Tutte le caratteristiche elettriche e ottiche sono specificate a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C, salvo diversa indicazione. Comprendere questi parametri è cruciale per un corretto progetto del circuito e per garantire l'affidabilità a lungo termine.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Il funzionamento a questi limiti non è garantito e dovrebbe essere evitato in fase di progettazione.

• Dissipazione di Potenza (Pd):72 mW. Questa è la massima quantità di potenza che il package può dissipare sotto forma di calore.
• Corrente Diretta Continua (IF):30 mA DC. La massima corrente in regime stazionario per un funzionamento affidabile.
• Corrente Diretta di Picco:80 mA, ammissibile solo in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza dell'impulso 0.1ms).
• Tensione Inversa (VR):5 V. Il dispositivo non è progettato per funzionare in polarizzazione inversa; superare questa tensione può causare il breakdown.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento:-40°C a +85°C. L'intervallo di temperatura ambiente per la normale funzionalità.
• Intervallo di Temperatura di Conservazione:-40°C a +100°C. L'intervallo di temperatura sicuro quando il dispositivo non è alimentato.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche a Ta=25°C (IF=20mA)

Questi sono i parametri di prestazione tipici in condizioni di test standard.

• Flusso Luminoso (Φv):Varia da un minimo di 0.17 lm a un massimo di 0.54 lm. L'output totale di luce visibile.
• Intensità Luminosa (Iv):Corrisponde al flusso, variando da 56 mcd (millicandela) a 180 mcd. Questa è una misura della luminosità percepita in una direzione specifica.
• Angolo di Visione (2θ1/2):120 gradi (tipico). Definito come l'angolo totale a cui l'intensità luminosa è la metà di quella al centro (0°). Indica un pattern di luce ampio e diffuso.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λp):574 nm (tipico). La lunghezza d'onda alla quale l'output spettrale è più forte.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd):Specificata da 564.5 nm a 576.5 nm. Questa è la singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano che definisce il colore (Giallo Verde).
• Larghezza a Mezza Altezza della Linea Spettrale (Δλ):15 nm (tipico). La larghezza di banda dello spettro emesso a metà dell'intensità di picco, che indica la purezza del colore.
• Tensione Diretta (VF):Varia da 1.8 V (min) a 2.4 V (max) a 20mA. La caduta di tensione ai capi del LED quando è in conduzione.
• Corrente Inversa (IR):Massimo di 10 μA a VR=5V. Una piccola corrente di dispersione quando viene applicata una tensione inversa.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nella produzione, i LED vengono suddivisi in bin di prestazione. Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfano requisiti specifici di luminosità, tensione e colore.

3.1 Binning del Flusso/Intensità Luminosa

L'output luminoso è categorizzato in cinque bin (A2, B1, B2, C1, C2). Ad esempio, il bin C2 offre l'output più alto con un flusso luminoso tra 0.42 lm e 0.54 lm, corrispondente a un'intensità di 140-180 mcd. Il bin A2 è il grado di output più basso. I progettisti devono consultare la scheda tecnica per il binning specifico del loro numero di parte ordinato per prevedere con precisione l'output luminoso.

3.2 Binning della Tensione Diretta

La tensione diretta è suddivisa in tre categorie (D2, D3, D4) con una tolleranza di ±0.1V all'interno di ciascun bin.

• Bin D2: VF = 1.8V - 2.0V
• Bin D3: VF = 2.0V - 2.2V
• Bin D4: VF = 2.2V - 2.4V

Questo è fondamentale per progettare circuiti limitatori di corrente, specialmente in applicazioni alimentate a batteria dove la coerenza della tensione influisce sulla corrente e quindi sulla luminosità.

3.3 Binning della Tonalità (Lunghezza d'Onda Dominante)

La tonalità del colore è controllata suddividendo la lunghezza d'onda dominante in quattro gruppi (B, C, D, E), ciascuno con una tolleranza di ±1 nm.

• Bin B: λd = 564.5 nm - 567.5 nm
• Bin C: λd = 567.5 nm - 570.5 nm
• Bin D: λd = 570.5 nm - 573.5 nm
• Bin E: λd = 573.5 nm - 576.5 nm

Ciò garantisce l'uniformità del colore tra più LED utilizzati in un array o display.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

I dati grafici forniscono una comprensione più approfondita del comportamento del dispositivo in condizioni variabili.

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

La curva I-V è non lineare, caratteristica di un diodo. La tensione diretta aumenta in modo logaritmico con la corrente. Alla tipica corrente operativa di 20mA, la VF rientra negli intervalli di bin specificati. I progettisti devono utilizzare questa curva per assicurarsi che il circuito di pilotaggio fornisca una tensione adeguata, specialmente a basse temperature dove la VF aumenta.

4.2 Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta

Questa curva mostra che l'output luminoso è approssimativamente proporzionale alla corrente diretta nell'intervallo operativo standard. Tuttavia, non è consigliabile pilotare il LED al di sopra della sua corrente DC massima assoluta (30mA), poiché può portare a un degrado accelerato, una riduzione della durata e potenziali guasti dovuti al calore eccessivo.

4.3 Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

L'intensità luminosa dei LED AlInGaP diminuisce all'aumentare della temperatura ambiente. Questa curva è vitale per le applicazioni che operano in ambienti a temperatura elevata. I progettisti potrebbero dover declassare l'output luminoso previsto o implementare una gestione termica se è richiesta una luminosità costante in un ampio intervallo di temperature.

4.4 Distribuzione Spettrale

Il grafico spettrale mostra un picco stretto centrato attorno a 574 nm (Giallo Verde) con una tipica larghezza a mezza altezza di 15 nm. Ciò conferma la purezza del colore e la specifica regione di lunghezza d'onda della luce emessa.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package del Dispositivo

Il LED è conforme a un contorno di package SMD standard. Tutte le dimensioni critiche sono fornite in millimetri con una tolleranza generale di ±0.2 mm. Il disegno include la lunghezza, larghezza, altezza del corpo e la posizione e dimensione dei terminali/pad di saldatura. La lente è specificata come \"Trasparente Acqua\".

5.2 Layout Consigliato dei Pad di Attacco PCB

Viene fornito un diagramma del land pattern per progettare il circuito stampato (PCB). Questo mostra la dimensione e la spaziatura consigliate per i pad di rame per garantire una corretta formazione del giunto di saldatura durante la rifusione, una buona adesione meccanica e un'effettiva dissipazione del calore dai terminali del LED.

5.3 Identificazione della Polarità

La scheda tecnica dovrebbe indicare l'identificazione del catodo/anodo sul package del dispositivo, tipicamente tramite una marcatura, una tacca o una diversa dimensione del pad. La polarità corretta deve essere osservata durante l'assemblaggio per prevenire danni.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione IR

Viene fornito un profilo di temperatura di rifusione dettagliato, conforme a J-STD-020B per processi senza piombo (Pb-free). I parametri chiave includono:

• Preriscaldamento/Soak:Rampa fino a 150-200°C.
• Tempo Sopra il Liquido (TAL):Tempo di mantenimento raccomandato.
• Temperatura di Picco:Non deve superare i 260°C.
• Tempo entro 5°C dal Picco:Dovrebbe essere limitato (es. massimo 10 secondi).

Il profilo enfatizza una rampa di salita e discesa controllata per minimizzare lo shock termico al componente.

6.2 Saldatura Manuale (Saldatore)

Se è necessario un intervento manuale, la temperatura della punta del saldatore non deve superare i 300°C e il tempo di saldatura per terminale dovrebbe essere limitato a un massimo di 3 secondi. La saldatura dovrebbe essere eseguita una sola volta per pad per evitare di danneggiare il package o l'attacco interno del die.

6.3 Pulizia

Se è richiesta una pulizia post-saldatura, dovrebbero essere utilizzati solo solventi specifici a base alcolica come alcol etilico o isopropilico. Il LED dovrebbe essere immerso a temperatura normale per meno di un minuto. Detergenti chimici non specificati potrebbero danneggiare la lente epossidica o il package.

6.4 Conservazione e Sensibilità all'Umidità

I LED sono sensibili all'umidità. Quando sigillati nella busta originale anti-umidità con essiccante, dovrebbero essere conservati a ≤30°C e ≤70% UR e utilizzati entro un anno. Una volta aperta la busta, inizia la \"vita a pavimento\". I componenti dovrebbero essere conservati a ≤30°C e ≤60% UR ed è consigliato sottoporli a rifusione IR entro 168 ore (7 giorni). Per conservazioni oltre questo periodo, dovrebbero essere tenuti in un contenitore sigillato con essiccante o in atmosfera di azoto. I componenti che superano la vita a pavimento richiedono una procedura di baking (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

Il dispositivo è fornito su nastro portante goffrato con nastro protettivo di copertura. Vengono fornite le dimensioni dettagliate per la tasca del nastro, il passo e la bobina, conformi agli standard ANSI/EIA-481. La bobina standard ha un diametro di 7 pollici e contiene 3000 pezzi. È disponibile una quantità minima di imballaggio di 500 pezzi per ordini di rimanenza. Il nastro garantisce la compatibilità con le attrezzature di assemblaggio automatico ad alta velocità.

8. Note Applicative e Considerazioni di Progettazione

8.1 Circuiti Applicativi Tipici

Il LED richiede un elemento limitatore di corrente in serie, come una resistenza. Il valore della resistenza (R) può essere calcolato usando la Legge di Ohm: R = (Valimentazione - VF) / IF, dove VF è la tensione diretta del LED alla corrente desiderata IF. Utilizzando la VF massima del bin si assicura che la corrente non superi il limite anche con le tolleranze dei componenti. Per precisione o luminosità variabile, sono raccomandati piloti a corrente costante.

8.2 Gestione Termica

Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa (72mW max), un'effettiva progettazione termica sul PCB è comunque importante per la longevità, specialmente ad alte temperature ambiente o quando pilotato ad alte correnti. Garantire un'adeguata area di rame collegata ai pad termici del LED aiuta a dissipare il calore e a mantenere un output luminoso stabile.

8.3 Design for Manufacturing (DFM)

Attenersi al layout consigliato dei pad PCB e al profilo di rifusione specificato. Assicurarsi che l'ugello della macchina pick-and-place sia compatibile con le dimensioni del package. Verificare che la configurazione dell'alimentatore a nastro corrisponda alle specifiche del nastro e della bobina.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto a tecnologie più vecchie come i LED in Fosfuro di Gallio (GaP), i LED AlInGaP offrono un'efficienza luminosa significativamente più alta, risultando in un output più brillante a parità di corrente. L'angolo di visione di 120 gradi fornisce un pattern di luce più ampio e diffuso rispetto ai LED con angolo di visione stretto, rendendolo ideale per indicatori di stato che devono essere visibili da varie angolazioni. Il package standard EIA garantisce una compatibilità drop-in con un vasto ecosistema di strumenti di assemblaggio e progetti PCB esistenti.

10. Domande Frequenti (FAQ)

10.1 Qual è la differenza tra flusso luminoso e intensità luminosa?

Il flusso luminoso (misurato in lumen, lm) è la quantità totale di luce visibile emessa dalla sorgente in tutte le direzioni. L'intensità luminosa (misurata in candela o millicandela, mcd) è la quantità di luce emessa in una direzione specifica. La scheda tecnica di questo LED fornisce entrambi, con l'intensità misurata lungo l'asse centrale (0°).

10.2 Posso pilotare questo LED senza una resistenza limitatrice di corrente?

No. Un LED è un dispositivo pilotato a corrente. Collegarlo direttamente a una sorgente di tensione causerà un flusso di corrente eccessivo, distruggendolo rapidamente. Utilizzare sempre una resistenza in serie o un pilota a corrente costante.

10.3 Perché l'output luminoso diminuisce ad alta temperatura?

Questa è una caratteristica fondamentale dei materiali semiconduttori. L'aumento della temperatura influisce sull'efficienza quantistica interna della giunzione emettitrice di luce, riducendo il numero di fotoni generati per elettrone. Le curve di prestazione nella scheda tecnica quantificano questo effetto.

10.4 Come interpreto i codici di bin quando ordino?

Il numero di parte completo può includere suffissi che denotano bin specifici per l'intensità luminosa (es. C2), la tensione diretta (es. D3) e la lunghezza d'onda dominante (es. E). Consultare la guida agli ordini del produttore. Se un bin specifico non è richiesto, riceverete parti dalla distribuzione di produzione standard attraverso i bin specificati.

11. Esempi Pratici di Progettazione e Utilizzo

11.1 Indicatore di Stato a Basso Consumo

In un nodo sensore IoT alimentato a batteria, il LED può essere utilizzato come indicatore di \"battito cardiaco\" a basso consumo. Utilizzando un pin GPIO di un microcontrollore, il LED può essere pilotato a impulsi con un basso ciclo di lavoro (es. 10ms acceso, 990ms spento) per indicare l'attività del dispositivo consumando una corrente media minima, prolungando così la durata della batteria.

11.2 Retroilluminazione del Pannello Frontale per una Tastiera

Un array di questi LED, posizionato dietro un diffusore, può fornire una retroilluminazione uniforme per tastiere a membrana o leggende su pannelli di controllo. L'ampio angolo di visione di 120 gradi aiuta a ottenere un'illuminazione uniforme su tutta la superficie del pannello. I progettisti devono garantire una spaziatura e un pilotaggio di corrente adeguati per raggiungere il livello di luminosità desiderato.

12. Introduzione al Principio Tecnologico

Questo LED si basa sulla tecnologia 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. Essi si ricombinano, rilasciando energia sotto forma di fotoni. Il rapporto specifico di Alluminio, Indio, Gallio e Fosfuro nel reticolo cristallino determina l'energia della banda proibita, che definisce direttamente la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa — in questo caso, Giallo Verde (~574 nm). La lente epossidica \"Trasparente Acqua\" incapsula il die semiconduttore, fornisce protezione ambientale e modella il pattern di output luminoso.

13. Tendenze e Sviluppi del Settore

La tendenza generale nei LED SMD è verso una maggiore efficienza luminosa (più output luminoso per watt di input elettrico), un miglioramento della coerenza del colore attraverso binning più stretto e un'affidabilità migliorata in condizioni ambientali severe. C'è anche uno sviluppo continuo nella miniaturizzazione (dimensioni del package più piccole) e nell'integrazione (es. LED con circuiti integrati incorporati per il controllo). Per le applicazioni di indicazione, l'attenzione rimane sulla convenienza, affidabilità e compatibilità con processi di assemblaggio avanzati come la rifusione doppia lato. La tecnologia descritta in questa scheda tecnica rappresenta una soluzione matura e ampiamente adottata per le esigenze standard di indicazione.