Scheda Tecnica LED Blu Media Potenza SMD 67-21S/B3C - Package PLCC-2 - 3.2V Tip. - 0.27W Max - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il 67-21S/B3C è un LED a media potenza di tipo SMD (Surface-Mount Device) progettato per applicazioni di illuminazione generale. Utilizza un package PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier), che offre un fattore di forma compatto adatto ai processi di assemblaggio automatizzato. Il colore primario emesso è il blu, ottenuto tramite la tecnologia del chip InGaN, con una lente in resina trasparente che garantisce un ampio angolo di visione di 120 gradi. Questa combinazione di caratteristiche lo rende una sorgente luminosa efficiente e versatile.

I vantaggi principali di questo LED includono la sua alta efficienza luminosa, che si traduce in una buona emissione luminosa rispetto al suo livello di consumo energetico. Il package è privo di piombo e conforme alle principali normative ambientali, tra cui RoHS, REACH UE e requisiti senza alogeni (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm), garantendo il rispetto degli standard moderni di produzione e sostenibilità.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

I limiti operativi del dispositivo sono definiti in condizioni specifiche (temperatura del punto di saldatura a 25°C). La corrente diretta continua massima (I_F) è di 75 mA. Per il funzionamento in impulsi, è consentita una corrente diretta di picco (I_FP) di 150 mA con un duty cycle di 1/10 e una larghezza di impulso di 10 ms. La dissipazione di potenza massima (P_d) è di 270 mW. L'intervallo di temperatura operativa (T_opr) va da -40°C a +85°C, mentre lo stoccaggio può avvenire tra -40°C e +100°C. La resistenza termica dalla giunzione al punto di saldatura (R_{th J-S}) è di 50 °C/W, e la temperatura massima ammissibile della giunzione (T_j) è di 115°C. La saldatura deve rispettare profili rigorosi: saldatura a rifusione a 260°C per un massimo di 10 secondi, o saldatura manuale a 350°C per un massimo di 3 secondi. Il dispositivo è sensibile alle scariche elettrostatiche (ESD), richiedendo opportune precauzioni di manipolazione.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Misurate a una temperatura del punto di saldatura di 25°C e una corrente diretta di 60 mA, vengono definiti i parametri prestazionali chiave. Il flusso luminoso (I_v) ha un intervallo tipico, con valori minimi e massimi specificati nella sezione di binning. La tensione diretta (V_F) tipicamente è compresa tra 2,9V e 3,6V a 60mA. L'angolo di visione (2θ_1/2) è di 120 gradi, fornendo un pattern di emissione ampio. La corrente inversa (I_R) è limitata a un massimo di 50 µA a una tensione inversa (V_R) di 5V. Le tolleranze per il flusso luminoso e la tensione diretta sono rispettivamente ±11% e ±0,1V.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire coerenza nella progettazione dell'applicazione, i LED vengono suddivisi in bin in base a parametri chiave.

3.1 Binning del Flusso Luminoso

Il flusso luminoso è categorizzato nei bin D5, D6 e D7. Il bin D5 copre da 2,5 a 3,0 lumen, D6 da 3,0 a 3,5 lumen e D7 da 3,5 a 4,0 lumen, tutti misurati a I_F=60mA.

3.2 Binning della Tensione Diretta

La tensione diretta è suddivisa in bin fini dal codice 36 al 42. Ogni bin rappresenta un passo di 0,1V, partendo da 2,9-3,0V (Bin 36) fino a 3,5-3,6V (Bin 42), misurata a I_F=60mA.

3.3 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

Il colore blu è definito dai bin della lunghezza d'onda dominante. Il bin B50 copre da 445nm a 450nm, e il bin B51 copre da 450nm a 455nm, misurati a I_F=60mA con una tolleranza di misura di ±1nm.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fornisce diversi grafici che illustrano il comportamento del dispositivo in condizioni variabili.

4.1 Distribuzione dello Spettro

Un grafico mostra l'intensità luminosa relativa rispetto alla lunghezza d'onda, tipica di un LED blu InGaN, con un picco nella regione di 455-460nm.

4.2 Tensione Diretta vs. Temperatura

La Figura 1 mostra la variazione della tensione diretta in funzione della temperatura di giunzione. La tensione tipicamente diminuisce all'aumentare della temperatura, caratteristica tipica dei diodi a semiconduttore.

4.3 Potenza Radiometrica Relativa vs. Corrente

La Figura 2 mostra che l'emissione luminosa aumenta con la corrente diretta, ma può mostrare un comportamento sub-lineare a correnti più elevate a causa dell'efficienza droop e degli effetti termici.

4.4 Flusso Luminoso Relativo vs. Temperatura

La Figura 3 illustra la riduzione del flusso luminoso con l'aumento della temperatura di giunzione. L'emissione luminosa diminuisce al salire della temperatura, sottolineando l'importanza della gestione termica.

4.5 Curva Caratteristica IV

La Figura 4 presenta la relazione tra corrente diretta e tensione diretta a temperatura fissa, mostrando la tipica curva esponenziale del diodo.

4.6 Derating della Corrente vs. Temperatura

La Figura 5 mostra la massima corrente diretta di pilotaggio ammissibile in funzione della temperatura di saldatura, considerando la resistenza termica. Questo grafico è cruciale per determinare le condizioni operative sicure in diversi ambienti termici.

4.7 Pattern di Radiazione

La Figura 6 è un diagramma polare che mostra la distribuzione spaziale dell'intensità luminosa, confermando l'ampio angolo di visione di 120 gradi con un pattern quasi-Lambertiano.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il package PLCC-2 ha un footprint e un profilo definiti. Sono forniti disegni dimensionali dettagliati, con tolleranze standard di ±0,15mm salvo diversa specifica. Il design include marcature per anodo e catodo per il corretto orientamento sul PCB.

5.2 Design dei Pad e Polarità

Il layout dei pad di saldatura è progettato per un montaggio stabile e una buona formazione del giunto saldato. Chiari indicatori di polarità (tipicamente una tacca o un catodo marcato) sul package e la serigrafia PCB raccomandata assicurano un'installazione corretta.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

Devono essere seguiti rigorosi profili di saldatura per prevenire danni. Per la saldatura a rifusione, la temperatura di picco non deve superare i 260°C per più di 10 secondi. Per la saldatura manuale, la temperatura della punta del saldatore non deve superare i 350°C e il tempo di contatto deve essere limitato a 3 secondi per pad. I dispositivi sono sensibili all'umidità e devono essere conservati nella loro confezione originale resistente all'umidità. Se il tempo di esposizione supera i limiti, potrebbe essere necessaria una fase di essiccazione prima della saldatura.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

I LED sono forniti su nastro e bobina resistenti all'umidità per l'assemblaggio automatizzato pick-and-place. Le quantità standard per bobina includono 250, 500, 1000, 2000, 3000 e 4000 pezzi. Le dimensioni della bobina e del nastro portante sono specificate con tolleranze di ±0,1mm. Il processo di imballaggio prevede la sigillatura della bobina in un sacchetto di alluminio anti-umidità con essiccante. Le etichette sul sacchetto e sulla bobina forniscono informazioni critiche: Numero Prodotto Cliente (CPN), Numero Prodotto (P/N), quantità (QTY) e i codici bin specifici per l'intensità luminosa (CAT), la lunghezza d'onda dominante (HUE) e la tensione diretta (REF), insieme al numero di lotto (LOT No).

8. Suggerimenti per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo LED è adatto per l'illuminazione decorativa e d'intrattenimento, l'illuminazione agricola (ad es., luce blu supplementare per la crescita delle piante) e applicazioni di illuminazione generale dove è necessaria una sorgente di luce blu compatta ed efficiente.

8.2 Considerazioni di Progettazione

I progettisti devono considerare la gestione termica a causa della resistenza termica di 50 °C/W. È necessaria un'adeguata area di rame sul PCB o un dissipatore per mantenere una bassa temperatura di giunzione per prestazioni ottimali e longevità. Il limitatore di corrente è essenziale; si raccomanda un driver a corrente costante rispetto a una sorgente a tensione costante per garantire un'emissione luminosa stabile e prevenire la fuga termica. I codici di binning devono essere esaminati per garantire coerenza di colore e luminosità nell'applicazione finale.

9. Test di Affidabilità

Il prodotto è sottoposto a una serie completa di test di affidabilità con un livello di confidenza del 90% e un LTPD (Lot Tolerance Percent Defective) del 10%. I test includono resistenza alla saldatura a rifusione, shock termico (-10°C a +100°C), cicli termici (-40°C a +100°C), stoccaggio ad alta temperatura/umidità (85°C/85%RH), funzionamento ad alta temperatura/umidità, stoccaggio a bassa/alta temperatura e vari test di vita operativa a bassa/alta temperatura sotto diversi stress di corrente. Questi test convalidano la robustezza del LED sotto stress ambientali e operativi tipici.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Qual è la corrente operativa tipica?

R: Le caratteristiche elettro-ottiche sono specificate a 60mA, che può essere considerato un punto operativo tipico. La corrente continua massima assoluta è di 75mA.

D: Come interpreto i bin del flusso luminoso?

R: Il codice bin (D5, D6, D7) sull'etichetta indica l'intervallo minimo e massimo garantito del flusso luminoso per quella specifica bobina di LED, garantendo coerenza di luminosità nel vostro design.

D: Perché la gestione termica è importante?

R: Come mostrato nelle curve di prestazione, l'emissione luminosa diminuisce e la tensione diretta varia con l'aumento della temperatura di giunzione. Superare la temperatura massima di giunzione (115°C) può portare a un degrado accelerato o al guasto. La resistenza termica di 50 °C/W definisce quanto facilmente il calore può dissiparsi.

D: Posso pilotare questo LED con un'alimentazione a 3,3V?

R: Possibilmente, ma non direttamente. La tensione diretta varia da 2,9V a 3,6V. Un'alimentazione costante a 3,3V potrebbe sovraccaricare i LED nei bin a tensione più bassa o non accendere correttamente i LED nei bin a tensione più alta. Un driver a corrente costante è il metodo raccomandato.

11. Studio di Caso di Progettazione e Utilizzo

Si consideri un progetto per una striscia LED decorativa blu. Il progettista seleziona il LED 67-21S/B3C per le sue dimensioni compatte e l'ampio angolo di visione. Per garantire uniformità di colore e luminosità, specifica requisiti di binning stringenti, ad es., B51 per la lunghezza d'onda e D6 per il flusso. Viene scelto un driver IC a corrente costante per fornire 60mA per LED. Il layout del PCB incorpora ampie aree di rame sotto i pad del LED per fungere da diffusore termico, collegate a piani di massa più grandi per dissipare il calore, mantenendo la temperatura di giunzione stimata sotto gli 85°C nell'ambiente applicativo. L'imballaggio su nastro e bobina consente un assemblaggio automatizzato efficiente della striscia luminosa.

12. Introduzione al Principio Tecnico

Questo LED si basa su un'eterostruttura a semiconduttore realizzata in Nitruro di Gallio e Indio (InGaN). Quando viene applicata una tensione diretta, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva dove si ricombinano, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica composizione della lega InGaN determina l'energia del bandgap, che a sua volta definisce la lunghezza d'onda della luce blu emessa. La lente in resina epossidica trasparente incapsula il chip, fornisce protezione meccanica e modella il fascio luminoso in uscita.

13. Tendenze Tecnologiche

Il segmento dei LED a media potenza continua a evolversi verso una maggiore efficienza (più lumen per watt), una migliore coerenza cromatica e costi più bassi. I progressi nel design del chip, nella tecnologia dei fosfori (per LED bianchi) e nei materiali del package contribuiscono a queste tendenze. C'è anche una forte spinta verso un'ulteriore miniaturizzazione e integrazione, nonché un'affidabilità migliorata sotto correnti di pilotaggio e temperature operative più elevate. La conformità agli standard senza alogeni e ad altre norme ambientali è ormai un'aspettativa di base nel settore.