LED SMD Media Potenza Rosso Profondo 67-21S - Package PLCC-2 - 2.0x1.25x0.7mm - 2.0-2.9V - 60mA - 40-100mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche di un LED a Media Potenza per montaggio superficiale (SMD) che utilizza la tecnologia a chip AlGaInP per emettere luce rossa profonda. Il componente è alloggiato in un compatto package PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier), progettato per processi di assemblaggio automatizzati. I suoi principali vantaggi includono un'elevata efficienza luminosa, un consumo energetico moderato adatto per un funzionamento prolungato e un angolo di visione molto ampio che garantisce una distribuzione uniforme della luce. Queste caratteristiche lo rendono una scelta versatile per un ampio spettro di applicazioni di illuminazione che vanno oltre il semplice uso come indicatore.

1.1 Caratteristiche Principali e Conformità

• Package:Formato standard PLCC-2 per un posizionamento SMT affidabile.
• Colore Emesso:Rosso Profondo (lunghezza d'onda di picco 650-680 nm).
• Angolo di Visione:120 gradi (tipico), che fornisce un ampio diagramma di radiazione.
• Conformità Ambientale:Il prodotto è privo di piombo (Pb-free), conforme alla direttiva UE RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose), aderisce ai regolamenti UE REACH e soddisfa gli standard senza alogeni (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm).
• Binning:Segue gli standard ANSI (American National Standards Institute) per una produzione uniforme di colore e flusso luminoso, garantendo l'uniformità nei lotti di produzione.

1.2 Applicazioni Target

Questo LED è progettato per applicazioni di illuminazione che richiedono un'emissione rossa efficiente. Casi d'uso tipici includono:

• Illuminazione Decorativa e per Spettacoli:Illuminazione d'accento architettonica, illuminazione scenica e illuminazione d'atmosfera dove punti colore specifici sono critici.
• Illuminazione Agricola:Illuminazione supplementare in orticoltura e agricoltura verticale, in particolare nei processi di fotomorfogenesi dove la luce rossa influenza la crescita e la fioritura delle piante.
• Illuminazione Generale:Integrazione in apparecchi di illuminazione che richiedono una componente rossa per luce bianca regolabile o effetti di temperatura colore specifici.

2. Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Non è garantito il funzionamento a questi limiti o oltre.

Nota Importante:Questo dispositivo è sensibile alle scariche elettrostatiche (ESD). Devono essere seguite le corrette procedure di manipolazione ESD durante l'assemblaggio e la movimentazione per prevenire guasti latenti o catastrofici.

3. Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi parametri sono misurati a una temperatura del punto di saldatura (T_saldatura) di 25°C e rappresentano le prestazioni tipiche nelle condizioni specificate.

Note:
1. La tolleranza sulla Potenza Radiometrica è ±11%.
2. La tolleranza sulla Tensione Diretta è ±0.1V.

4. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza di colore e prestazioni in produzione, i LED vengono suddivisi in bin. Questo dispositivo utilizza tre criteri di binning indipendenti.

4.1 Binning della Potenza Radiometrica

I LED sono categorizzati in base alla loro potenza ottica in uscita a 60mA. Il codice bin fa parte del numero d'ordine del prodotto.

4.2 Binning della Tensione Diretta

I LED sono anche suddivisi in base alla loro caduta di tensione diretta, cruciale per progettare driver a corrente costante e gestire il carico termico.

4.3 Binning della Lunghezza d'Onda di Picco

Questo definisce il colore spettrale della luce rossa profonda emessa, critico per applicazioni dove sono richieste lunghezze d'onda specifiche (es. risposta dei fotorecettori delle piante).

Nota:La tolleranza di misura della lunghezza d'onda dominante/di picco è ±1nm.

5. Analisi delle Curve di Prestazione

I seguenti grafici, derivati da dati tipici, illustrano come i parametri chiave cambiano con le condizioni operative. Sono essenziali per una progettazione robusta del sistema.

5.1 Distribuzione Spettrale

La curva spettrale fornita mostra un picco stretto e ben definito nella regione del rosso profondo (circa 660-670nm per il componente tipico), caratteristica della tecnologia AlGaInP. C'è un'emissione minima in altre bande spettrali, risultando in un colore rosso saturo.

5.2 Tensione Diretta vs. Temperatura di Giunzione (Fig.1)

La tensione diretta (V_F) di un LED a semiconduttore ha un coefficiente di temperatura negativo. Man mano che la temperatura di giunzione (T_j) aumenta da 25°C a 115°C, V_Fdiminuisce linearmente di circa 0.25V. Questa caratteristica è vitale per la compensazione della temperatura nei circuiti driver e può essere utilizzata per il monitoraggio indiretto della temperatura di giunzione.

5.3 Potenza Radiometrica Relativa vs. Corrente Diretta (Fig.2)

La potenza ottica in uscita aumenta in modo sub-lineare con la corrente diretta. Sebbene pilotare a correnti più elevate produca più luce, genera anche significativamente più calore, riducendo l'efficacia (lumen per watt) e potenzialmente accorciando la durata di vita. La curva aiuta i progettisti a bilanciare l'uscita con efficienza e affidabilità.

5.4 Flusso Luminoso Relativo vs. Temperatura di Giunzione (Fig.3)

Come la maggior parte dei LED, l'emissione luminosa di questo dispositivo diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Il grafico mostra il flusso luminoso relativo che scende a circa l'80% del suo valore a temperatura ambiente quando T_jraggiunge 115°C. Una gestione termica efficace (bassa R_th) è quindi fondamentale per mantenere un'emissione luminosa stabile.

5.5 Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva IV) (Fig.4)

Questa è la caratteristica IV fondamentale. Mostra la relazione esponenziale a basse correnti che transita verso un comportamento più resistivo alla corrente operativa nominale (~60mA). La pendenza nella regione operativa è correlata alla resistenza dinamica del LED.

5.6 Corrente di Pilotaggio Massima vs. Temperatura di Saldatura (Fig.5)

Questa curva di derating è cruciale per l'affidabilità. Indica la massima corrente diretta ammissibile per mantenere la temperatura di giunzione al di sotto del suo limite di 115°C, in base alla temperatura del punto di saldatura (influenzata dalla temperatura del PCB). Ad esempio, se il punto di saldatura raggiunge 70°C, la massima corrente continua sicura è ridotta a circa 45mA.

5.7 Diagramma di Radiazione (Fig.6)

Il diagramma polare conferma l'ampio diagramma di emissione di tipo Lambertiano con un angolo a mezza intensità tipico di 120°. L'intensità è quasi uniforme in un'ampia regione centrale, rendendolo adatto per applicazioni che richiedono un'illuminazione ad ampia area piuttosto che un fascio focalizzato.

6. Informazioni Meccaniche e sul Package

6.1 Dimensioni del Package

Il LED è alloggiato in un package PLCC-2 standard. Le dimensioni chiave (in mm) sono:
- Lunghezza Totale: 2.0 mm
- Larghezza Totale: 1.25 mm
- Altezza Totale: 0.7 mm
- Passo dei Terminali: 1.05 mm (distanza tra i pad di saldatura)
- Dimensioni dei Pad: Circa 0.6mm x 0.55mm
Tutte le tolleranze non specificate sono ±0.1mm. Il catodo è tipicamente indicato da una tacca o una marcatura verde sul package.

6.2 Identificazione della Polarità

La polarità corretta è essenziale. Il package presenta un indicatore visivo (come un angolo smussato o un punto colorato) per denotare il terminale catodo (-). Il footprint PCB deve rispecchiare questo orientamento.

7. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

7.1 Parametri di Saldatura a Riflusso

Il dispositivo è classificato per la saldatura a riflusso standard a infrarossi o a convezione. Il profilo raccomandato ha una temperatura di picco di 260°C (+0/-5°C) misurata sul corpo del package, con il tempo sopra i 240°C non superiore a 10 secondi. È raccomandato un singolo ciclo di riflusso.

7.2 Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale, deve essere eseguita con un saldatore a temperatura controllata impostato su una temperatura massima della punta di 350°C. Il tempo di contatto per terminale deve essere limitato a 3 secondi o meno per prevenire danni termici al package plastico e al die bond interno.

7.3 Condizioni di Stoccaggio

Essendo un dispositivo sensibile all'umidità (MSD), i LED sono confezionati in una busta resistente all'umidità con essiccante. Una volta aperta la busta sigillata, i componenti devono essere utilizzati entro un periodo di tempo specificato (tipicamente 168 ore a <30°C/60%UR) o essiccati prima del riflusso per prevenire danni da \"popcorning\" durante la saldatura.

8. Informazioni su Confezionamento e Ordine

8.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

I componenti sono forniti su nastro portatore goffrato per macchine pick-and-place automatizzate. Sono fornite le dimensioni standard della bobina (es. bobina da 13 pollici). Le quantità disponibili per bobina includono 500, 1000, 1500, 2000, 2500, 3000, 3500 e 4000 pezzi.

8.2 Spiegazione dell'Etichetta

L'etichetta della bobina contiene informazioni critiche per la tracciabilità e la verifica:
- P/N:Numero prodotto completo, che codifica i codici bin specifici per Flusso, Lunghezza d'Onda e Tensione.
- QTY:Quantità di pezzi sulla bobina.
- LOT No.:Numero di lotto di produzione per il controllo qualità.

8.3 Confezionamento Resistente all'Umidità

L'unità di spedizione consiste nella bobina posta all'interno di una busta impermeabile laminata in alluminio insieme a essiccante e una scheda indicatrice di umidità. La busta viene poi sigillata.

9. Test di Affidabilità

Il prodotto è sottoposto a una serie completa di test di affidabilità condotti con un livello di confidenza del 90% e un LTPD (Lot Tolerance Percent Defective) del 10%. Gli elementi di test chiave includono:
- Resistenza alla Saldatura a Riflusso:260°C per 10 secondi.
- Shock Termico:200 cicli tra -10°C e +100°C.
- Ciclo Termico:200 cicli tra -40°C e +100°C.
- Stoccaggio/Esercizio ad Alta Temperatura/Umidità:1000 ore a 85°C/85%UR.
- Stoccaggio ad Alta/Bassa Temperatura:1000 ore a 85°C e -40°C.
- Vita Operativa ad Alta/Bassa Temperatura:1000 ore a varie temperature (25°C, 55°C, 85°C, -40°C) sotto correnti di pilotaggio specificate.
Questi test convalidano la stabilità a lungo termine e la robustezza del LED sotto stress ambientali e operativi severi.

10. Considerazioni di Progettazione per l'Applicazione

10.1 Gestione Termica

Con una resistenza termica (R_{th J-S}) di 50°C/W, gestire il calore è fondamentale. Per un funzionamento continuo a 60mA (V_F~2.5V, P_d~150mW), la giunzione sarà 7.5°C più calda del punto di saldatura. Utilizzare un PCB con adeguati via termici e area di rame sotto i pad per dissipare il calore nell'ambiente. Fare riferimento alla curva di derating (Fig.5) per regolare la corrente massima in base alla temperatura prevista del PCB.

10.2 Pilotaggio Elettrico

Pilotare sempre i LED con una sorgente a corrente costante, non a tensione costante. Ciò garantisce un'emissione luminosa stabile e previene la fuga termica. Il driver dovrebbe essere progettato per accogliere l'intervallo di tensione diretta del bin (da 2.0V a 2.9V). Considerare l'implementazione della modulazione a larghezza di impulso (PWM) per la regolazione dell'intensità per evitare lo spostamento di colore associato alla regolazione analogica (riduzione di corrente).

10.3 Integrazione Ottica

L'ampio angolo di visione di 120° può richiedere ottiche secondarie (lenti, diffusori) se è necessario un fascio più diretto. La lente in resina trasparente riduce al minimo l'assorbimento della luce. Per array multi-LED, assicurare una spaziatura adeguata per prevenire l'accoppiamento termico tra dispositivi adiacenti.

11. Confronto Tecnico e Differenziazione

Questo LED a Media Potenza occupa una nicchia specifica. Rispetto ai LED indicatori a bassa potenza, offre un flusso radiante significativamente più alto ed è progettato per l'illuminazione continua. Rispetto ai LED ad alta potenza, opera a corrente inferiore e ha un package più semplice senza PCB a nucleo metallico, rendendolo più conveniente per applicazioni che richiedono molti punti luce distribuiti. I suoi fattori di differenziazione chiave sono la combinazione dell'efficienza del rosso profondo AlGaInP, il package standardizzato PLCC-2 per facilità di produzione e il binning ANSI completo per la coerenza del colore.

12. Domande Frequenti (FAQ)

D: Posso pilotare questo LED a 120mA in modo continuo?
R: No. Il Valore Massimo Assoluto per la corrente diretta continua è 60mA. Il valore di 120mA è solo per funzionamento impulsivo (ciclo di lavoro 10%, larghezza impulso 10ms). Superare la corrente continua nominale surriscalderà la giunzione, portando a un rapido decadimento del flusso luminoso e a un guasto prematuro.

D: Qual è la differenza tra Potenza Radiometrica (mW) e Flusso Luminoso (lm)?
R: La potenza radiometrica misura la potenza ottica totale emessa in watt. Il flusso luminoso misura la potenza percepita della luce adattata alla sensibilità dell'occhio umano (curva fotopica). Per i LED rosso profondo, il valore del flusso luminoso sarà relativamente basso perché l'occhio umano è meno sensibile alla luce rossa, ma la potenza radiometrica (importante per la crescita delle piante o il rilevamento) è alta.

D: Come interpreto il codice prodotto 67-21S/NDR2C-P5080B2C12029Z6/2T?
R: Il codice codifica il tipo di package (67-21S), il colore (NDR = Rosso Profondo) e i codici bin specifici per vari parametri (es. B2 per il flusso, C1 per il flusso, 29 per la tensione, Z6 per la lunghezza d'onda). La decodifica esatta deve essere confermata con la tabella dei codici bin del produttore.

D: È necessario un dissipatore di calore?
R: Per un singolo LED su un PCB FR4 standard con rame moderato, un dissipatore dedicato potrebbe non essere necessario a 60mA. Tuttavia, per array di LED o funzionamento ad alte temperature ambientali, è necessaria un'analisi termica. La curva di derating (Fig.5) fornisce una guida. Migliorare la progettazione termica del PCB è spesso più efficace che aggiungere un dissipatore separato a un package così piccolo.

13. Studio di Caso Pratico di Progettazione

Scenario:Progettazione di una barra di illuminazione supplementare per la coltivazione indoor di lattuga. La barra è lunga 1 metro e richiede una copertura uniforme di luce rossa profonda (660nm) per stimolare la fotosintesi.

Passi di Progettazione:
1. Illuminamento Target:Determinare la densità di flusso fotonico fotosintetico (PPFD) richiesta alla chioma delle piante.
2. Selezione del LED:Questo LED, nel bin DA3 (660-670nm), è ideale per la corrispondenza spettrale con i picchi di assorbimento della clorofilla.
3. Progettazione dell'Array:Calcolare il numero di LED necessari in base all'uscita radiometrica per LED (es. 70mW dal bin B4) e all'efficienza del sistema ottico. Spaziarli uniformemente lungo la barra.
4. Progettazione Termica:Montare i LED su un PCB in alluminio (MCPCB) per gestire il calore collettivo dell'array, mantenendo bassa la temperatura del punto di saldatura per massimizzare l'emissione luminosa e la longevità (secondo Fig.3 & 5).
5. Progettazione del Driver:Utilizzare un driver a corrente costante in grado di fornire la corrente totale (numero di LED * 60mA) con una tensione di compliance che copra la somma della V_Fmassima della stringa in serie. Includere la regolazione PWM per il controllo dell'integrale luminoso giornaliero.

14. Principio di Funzionamento

Questo LED è basato sul materiale semiconduttore Fosfuro di Alluminio Gallio Indio (AlGaInP). Quando viene applicata una tensione diretta che supera la tensione di soglia del diodo (~2.0V), elettroni e lacune vengono iniettati rispettivamente nella regione attiva dagli strati di tipo n e di tipo p. Essi si ricombinano in modo radiativo, rilasciando energia sotto forma di fotoni. La specifica energia del bandgap della lega AlGaInP determina la lunghezza d'onda dei fotoni emessi, che si trova nello spettro del rosso profondo (650-680 nm). La lente in resina epossidica incapsula il chip, fornisce protezione meccanica e modella il fascio luminoso in uscita.

15. Tendenze Tecnologiche

La tendenza nei LED a Media Potenza come questo è verso un'efficacia sempre crescente (più luce in uscita per watt elettrico in ingresso) e un'affidabilità migliorata a temperature operative più elevate. I progressi nella crescita epitassiale e nel design del chip continuano a ridurre l'efficienza droop (il calo di efficacia a correnti più elevate). Le innovazioni nel packaging si concentrano sul miglioramento dei percorsi termici per abbassare la R_the sull'uso di resine più robuste e ad alta temperatura. Inoltre, tolleranze di binning più strette stanno diventando standard per soddisfare le esigenze di applicazioni critiche per il colore in orticoltura e illuminazione architettonica di alto livello, dove la coerenza tra migliaia di LED è essenziale.