Scheda Tecnica LED Deep Red Media Potenza SMD 67-21S - Package PLCC-2 - 150mA - 405mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche di un LED Media Potenza a Montaggio Superficiale (SMD) in package PLCC-2, che emette luce rosso profondo. Il dispositivo è realizzato con tecnologia a chip AlGaInP incapsulata in resina trasparente. È progettato per applicazioni che richiedono alta efficienza, un ampio angolo visivo e un fattore di forma compatto in un range di consumo di media potenza. Il componente è privo di piombo e conforme alle direttive RoHS.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

I principali vantaggi di questo LED includono la sua alta efficienza luminosa, che si traduce in un'uscita luminosa efficiente per la potenza elettrica consumata. L'ampio angolo visivo di 120 gradi garantisce una distribuzione uniforme della luce, rendendolo adatto per applicazioni dove un'illuminazione ampia è fondamentale. Il suo compatto package PLCC-2 consente layout PCB ad alta densità. Queste caratteristiche lo rendono collettivamente una scelta ideale per l'illuminazione decorativa e d'intrattenimento, l'illuminazione per l'agricoltura (es. integrazione per la crescita delle piante) e scopi di illuminazione generale dove è desiderata un'emissione spettrale rosso profondo.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. L'operatività deve essere mantenuta entro questi confini.

• Corrente Diretta (I_F)): 150 mA (Continua).
• Corrente Diretta di Picco (I_FP)): 300 mA (Impulsata, ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 10ms).
• Dissipazione di Potenza (P_d)): 405 mW. Questa è la massima perdita di potenza consentita alla giunzione.
• Temperatura di Esercizio (T_opr)): da -40°C a +85°C.
• Temperatura di Magazzinaggio (T_stg)): da -40°C a +100°C.
• Resistenza Termica (R_{th J-S})): 50 °C/W (dalla Giunzione al Punto di Saldatura). Questo parametro è cruciale per il progetto di gestione termica.
• Temperatura di Giunzione (T_j)): 115 °C (Massima).
• Temperatura di Saldatura: Riflusso: 260°C per massimo 10 secondi. Saldatura manuale: 350°C per massimo 3 secondi. Il dispositivo è sensibile alle scariche elettrostatiche (ESD).

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Misurate a una temperatura del punto di saldatura (T_saldatura) di 25°C. Sono forniti valori tipici per riferimento; i valori min/max definiscono la dispersione di prestazione garantita.

• Potenza Radiometrica (Φ_e)): 80 mW (Min), 180 mW (Max) a I_F=150mA. Questa è la potenza ottica totale in uscita, misurata in milliwatt. Tolleranza ±11%.
• Tensione Diretta (V_F)): 1.8V (Min), 2.7V (Max) a I_F=150mA. Il valore tipico rientra in questo intervallo. Tolleranza ±0.1V dal valore del bin.
• Angolo Visivo (2θ_1/2)): 120 gradi (Tipico) a I_F=150mA. Questo è l'angolo totale a cui l'intensità luminosa è la metà del valore di picco.
• Corrente Inversa (I_R)): 50 µA (Max) a una tensione inversa (V_R) di 5V.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Il LED è classificato in bin per parametri chiave per garantire coerenza nella progettazione dell'applicazione. I codici bin specifici fanno parte del numero d'ordine del prodotto.

3.1 Bin della Potenza Radiometrica

Binnato a I_F=150mA. I codici da C1 a C5 rappresentano intervalli di potenza in uscita crescenti.

• C1: 80 - 100 mW
• C2: 100 - 120 mW
• C3: 120 - 140 mW
• C4: 140 - 160 mW
• C5: 160 - 180 mW

3.2 Bin della Tensione Diretta

Binnato a I_F=150mA. I codici da 25 a 33 rappresentano intervalli di tensione diretta crescenti.

• 25: 1.8 - 1.9 V
• 26: 1.9 - 2.0 V
• ... fino a33: 2.6 - 2.7 V

3.3 Bin della Lunghezza d'Onda di Picco

Binnato a I_F=150mA. Definisce il picco spettrale dell'emissione rosso profondo.

• DA2: 650 - 660 nm
• DA3: 660 - 670 nm
• DA4: 670 - 680 nm

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

4. Analisi delle Curve di Prestazione

4.1 Distribuzione Spettrale

La curva spettrale fornita mostra un picco stretto e ben definito nella regione del rosso profondo (circa 650-680nm a seconda del bin), caratteristico dei semiconduttori AlGaInP. C'è un'emissione minima in altre bande spettrali, rendendolo adatto per applicazioni che richiedono luce rossa pura.

4.2 Tensione Diretta vs. Temperatura di Giunzione

La Figura 1 illustra che la tensione diretta (V_F) 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 è una considerazione critica per la progettazione del driver a corrente costante per garantire un funzionamento stabile in temperatura.

4.3 Potenza Radiometrica Relativa vs. Corrente Diretta

La Figura 2 mostra una relazione sub-lineare. La potenza radiometrica aumenta con la corrente ma inizia a saturarsi a correnti più elevate (sopra ~100mA) a causa dell'aumento degli effetti termici e del calo di efficienza. Operare alla corrente massima nominale (150mA) potrebbe non produrre un'uscita proporzionalmente più alta rispetto a una corrente leggermente inferiore.

4.4 Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura di Giunzione

La Figura 3 dimostra l'effetto di quenching termico. Man mano che T_jsale, l'uscita ottica diminuisce. L'intensità a 115°C è circa il 70-80% del suo valore a 25°C. Un efficace dissipatore di calore è essenziale per mantenere l'uscita luminosa.

4.5 Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva IV)

La Figura 4 presenta la classica caratteristica IV del diodo a 25°C. La curva mostra la relazione esponenziale nella regione a bassa corrente e un comportamento più lineare e resistivo alla corrente operativa di 150mA, da cui si può dedurre la resistenza dinamica.

4.6 Corrente di Pilotaggio Massima vs. Temperatura di Saldatura

La Figura 5 è una curva di derating. Indica che la massima corrente diretta continua ammissibile deve essere ridotta se la temperatura al punto di saldatura (T_S) supera circa 70°C. Ad esempio, a T_S=90°C, la massima I_Fè deratata a circa 110mA. Questo grafico è vitale per l'affidabilità in ambienti ad alta temperatura ambiente.

4.7 Diagramma di Radiazione

La Figura 6 (Diagramma di Radiazione) conferma il pattern di emissione quasi Lambertiano con un angolo visivo di 120°. L'intensità è quasi uniforme in un'ampia regione centrale, scendendo al 50% a ±60 gradi dall'asse meccanico.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il package PLCC-2 ha un footprint standard. Le dimensioni chiave (in mm, tolleranza ±0.1mm salvo indicazioni) includono la lunghezza, larghezza e altezza complessive, così come la spaziatura e la dimensione dei pad. Il catodo è tipicamente identificato da un marcatore sul package o da un angolo smussato. Il disegno dimensionale esatto dovrebbe essere consultato per la progettazione del land pattern PCB.

5.2 Identificazione della Polarità

È richiesto un orientamento corretto per il funzionamento. Il disegno del package nella scheda tecnica indica chiaramente i pad dell'anodo e del catodo. Una connessione di polarità errata durante la saldatura impedirà l'accensione del LED e potrebbe sottoporlo a polarizzazione inversa.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Riflusso

La condizione massima sopportabile è 260°C per 10 secondi. Si raccomanda un profilo di riflusso standard senza piombo con una temperatura di picco inferiore a 260°C e il tempo sopra il liquidus (TAL) controllato. Le differenze di massa termica sul PCB dovrebbero essere considerate per garantire che tutti i LED subiscano un'esposizione termica simile.

6.2 Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale, la temperatura della punta del saldatore non deve superare i 350°C e il tempo di contatto con il terminale del LED deve essere limitato a 3 secondi o meno per pad. Utilizzare una tecnica a bassa massa termica.

6.3 Condizioni di Magazzinaggio

I dispositivi sono confezionati in sacchetti barriera resistenti all'umidità con essiccante. Una volta aperta la busta sigillata, i componenti sono sensibili all'assorbimento di umidità (valutazione MSL). Dovrebbero essere utilizzati entro la shelf life specificata o sottoposti a baking secondo gli standard IPC/JEDEC prima del riflusso se superata. Lo stoccaggio a lungo termine dovrebbe avvenire in un ambiente asciutto a temperature tra -40°C e 100°C.

7. Confezionamento e Informazioni d'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

I LED sono forniti su nastri portanti goffrati avvolti su bobine. Sono fornite le dimensioni standard della bobina e le larghezze del nastro. Le quantità comuni per bobina includono 250, 500, 1000, 2000, 3000 e 4000 pezzi, facilitando l'assemblaggio automatizzato pick-and-place.

7.2 Spiegazione dell'Etichetta

L'etichetta della bobina contiene informazioni critiche: Numero di Prodotto (P/N), che codifica le specifiche selezioni di bin per Potenza Radiometrica (CAT), Lunghezza d'Onda (HUE) e Tensione Diretta (REF); Quantità di Confezionamento (QTY); e Numero di Lotto (LOT No) per la tracciabilità.

8. Suggerimenti per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Illuminazione Decorativa e d'Intrattenimento: Illuminazione d'accento architettonica, illuminazione scenica e segnaletica dove è richiesto il colore rosso profondo.
• Illuminazione per l'Agricoltura: Illuminazione supplementare in orticoltura, in particolare per le risposte fotomorfogenetiche nelle piante (es. influenza sulla fioritura, allungamento del fusto) sensibili alla luce rossa e rosso lontano.
• Uso Generale: Luci spia, retroilluminazione e qualsiasi applicazione che necessiti di una sorgente di luce rossa affidabile ed efficiente.

8.2 Considerazioni di Progettazione

• Gestione Termica: Con una R_{th J-S}di 50°C/W, il PCB deve fungere da efficace dissipatore di calore. Utilizzare un'adeguata area di rame sotto e attorno al pad termico e considerare via termici verso gli strati interni o un PCB a nucleo metallico per applicazioni ad alta potenza o ad alta temperatura ambiente.
• Pilotaggio della Corrente: Utilizzare sempre un driver a corrente costante, non una sorgente a tensione costante. Il driver dovrebbe essere progettato per adattarsi all'intervallo del bin V_Fe al suo coefficiente di temperatura negativo. Considerare capacità di dimmerazione se richiesto.
• Progettazione Ottica: L'ampio angolo visivo potrebbe richiedere ottiche secondarie (lenti, riflettori) se è necessario modellare o focalizzare il fascio. La resina trasparente consente una buona estrazione della luce.

9. Affidabilità e Test

La scheda tecnica delinea un piano di test di affidabilità completo condotto con un livello di confidenza del 90% e una Percentuale di Difettosità Tollerata per Lotto (LTPD) del 10%. I test includono:

• Resistenza alla Saldatura a Riflusso
• Shock Termico (-10°C a +100°C)
• Ciclo Termico (-40°C a +100°C)
• Magazzinaggio ad Alta Temperatura/Umidità (85°C/85% UR)
• Test di Magazzinaggio e Vita Operativa ad Alta/Bassa Temperatura in varie condizioni di corrente e temperatura.

Questi test convalidano la robustezza del LED sotto tipici stress di produzione e operativi, garantendo prestazioni a lungo termine.

10. Confronto e Differenziazione Tecnologica

Come LED Deep Red Media Potenza in package PLCC-2, i suoi principali fattori di differenziazione risiedono nel suo equilibrio tra prestazioni e dimensioni. Rispetto ai LED a bassa potenza, offre un flusso radiante significativamente più alto. Rispetto ai LED ad alta potenza, tipicamente ha una resistenza termica verso la scheda inferiore e può essere pilotato a correnti più basse, semplificando la progettazione del driver. L'uso della tecnologia AlGaInP fornisce alta efficienza nello spettro rosso rispetto ad altre tecnologie come i rossi convertiti da fosfori. La specifica combinazione di corrente di pilotaggio 150mA, dissipazione 405mW e angolo di 120° in questo compatto fattore di forma mira a una nicchia specifica nel mercato dell'illuminazione.

11. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

11.1 Quale corrente di driver dovrei usare?

Per l'uscita specificata completa, utilizzare 150mA a corrente costante. Tuttavia, per una maggiore longevità o un carico termico inferiore, è possibile pilotare a una corrente più bassa (es. 100-120mA), con l'uscita riferita alla curva Potenza Radiometrica Relativa vs. Corrente (Fig. 2). Non superare mai i 150mA in continuo.

11.2 Come interpreto i codici bin nel numero di parte?

Il numero di parte (es. NDR3C-P5080C1C51827Z15/2T) codifica i bin specifici. È necessario incrociare i codici alfanumerici con le tabelle dei bin nelle sezioni 3.1, 3.2 e 3.3 per determinare i valori minimi e massimi garantiti per Potenza Radiometrica, Tensione Diretta e Lunghezza d'Onda di Picco per quel particolare articolo ordinabile.

11.3 Perché l'uscita luminosa diminuisce quando il LED si scalda?

Ciò è dovuto alla proprietà intrinseca dei materiali semiconduttori nota come quenching termico o calo di efficienza, come mostrato nella Figura 3. All'aumentare della temperatura, la ricombinazione non radiativa aumenta, riducendo l'efficienza quantistica interna. Un adeguato dissipatore di calore minimizza l'aumento della temperatura di giunzione, mantenendo un'uscita luminosa più alta.

11.4 Posso collegare più LED in serie o in parallelo?

Il collegamento in serie è generalmente preferito quando si utilizza un driver a corrente costante, poiché la stessa corrente scorre attraverso tutti i LED. Tuttavia, le tolleranze della tensione diretta (bin) si sommano, richiedendo un driver con una tensione di compliance sufficiente. Il collegamento in parallelo non è raccomandato senza resistori di limitazione di corrente individuali o canali dedicati a causa del mismatch di V_F, che può causare accaparramento di corrente e luminosità irregolare o guasto.

12. Studio di Caso Pratico di Progettazione

Scenario: Progettare una barra luminosa per orticoltura per luce rossa supplementare in una serra con una temperatura ambiente fino a 40°C.

Passi di Progettazione:

1. Selezione: Scegliere questo LED rosso profondo per il suo spettro mirato (es. bin DA3: 660-670nm, rilevante per l'attivazione del fitocromo).
2. Analisi Termica: Obiettivo una temperatura di giunzione massima (T_j) di 85°C per una buona longevità. Dato T_ambiente=40°C, R_{th J-S}=50°C/W, e P_d≈ V_F*I_F(es. 2.2V * 0.15A = 0.33W). Incremento di temperatura dal punto di saldatura alla giunzione: ΔT = P_d* R_{th J-S}= 0.33W * 50°C/W = 16.5°C. Pertanto, la temperatura del punto di saldatura (T_S) deve essere mantenuta al di sotto di T_j- ΔT = 85°C - 16.5°C = 68.5°C.
3. Progettazione PCB: Progettare il PCB con un ampio pad di rame continuo collegato al pad termico del LED. Utilizzare più via termici verso piani di massa interni o uno strato termico dedicato per mantenere T_Ssotto i 68.5°C quando T_ambiente=40°C. Fare riferimento alla Figura 5 per assicurarsi che la corrente di pilotaggio sia accettabile per la T_S.
4. calcolata.Progettazione del Driver_F: Selezionare un driver a corrente costante in grado di fornire 150mA per stringa. Per 10 LED in serie, la tensione di uscita di compliance del driver deve coprire la somma della V
5. massima nel bin scelto (es. 10 * 2.3V = 23V) più un certo margine.Layout Ottico

: Distanziare i LED appropriatamente sulla barra per ottenere la desiderata uniformità dell'intensità luminosa sulla chioma delle piante, considerando l'angolo visivo di 120°.

13. Principio di Funzionamento

Questo LED è un diodo a giunzione p-n semiconduttore basato su materiale Fosfuro di Alluminio Gallio Indio (AlGaInP). Quando viene applicata una tensione diretta che supera la soglia di accensione del diodo, elettroni dalla regione di tipo n e lacune dalla regione di tipo p vengono iniettati nella regione attiva. Questi portatori di carica si ricombinano in modo radiativo, rilasciando energia sotto forma di fotoni. La specifica energia del bandgap della lega AlGaInP determina la lunghezza d'onda della luce emessa, che in questo caso è nello spettro del rosso profondo (650-680 nm). L'incapsulante in resina epossidica trasparente protegge il chip semiconduttore, fornisce stabilità meccanica e modella il pattern di uscita della luce.

14. Tendenze Tecnologiche

• LED di media potenza come questo rappresentano una tendenza significativa nell'illuminazione a stato solido, colmando il divario tra LED indicatori a bassa potenza e LED per illuminazione ad alta potenza. Le principali tendenze del settore che influenzano questo segmento includono:Aumento dell'Efficienza
• : La ricerca continua su materiali e packaging mira a fornire una maggiore potenza radiometrica (mW) per unità di ingresso elettrico (mA), riducendo il consumo energetico per la stessa uscita luminosa.Miglioramento della Gestione Termica
• : I progressi nella progettazione del package (es. pad termici migliorati) e nei materiali PCB (es. substrati metallici isolati, schede con strato termico) consentono una migliore dissipazione del calore, permettendo correnti di pilotaggio più elevate o un'affidabilità migliorata a correnti standard.Picchi Spettrali Più Stretti e Nuove Lunghezze d'Onda
• : In orticoltura, c'è una domanda di LED con picchi di emissione molto specifici e stretti che corrispondano ai fotorecettori delle piante (es. 660nm, 730nm). Lo sviluppo continua per ottimizzare l'efficienza a queste lunghezze d'onda mirate.Miniaturizzazione e Integrazione