Scheda Tecnica LED SMD Media Potenza 67-21S - Package PLCC-2 - Rosso Estremo 720-750nm - 60mA 135mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche di un LED a media potenza per montaggio superficiale (SMD) in package PLCC-2. Il dispositivo utilizza un chip in AIGaInP per emettere luce nello spettro del Rosso Estremo, rendendolo adatto ad applicazioni di illuminazione specializzate al di là dell'illuminazione generale. Il suo fattore di forma compatto, l'ampio angolo di visione e la conformità agli standard ambientali (senza piombo, RoHS) sono caratteristiche chiave.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

I vantaggi principali di questo LED includono un'elevata efficienza per la sua classe di potenza e un ampio angolo di visione di 120 gradi, che garantisce una distribuzione della luce ampia e uniforme. Il compatto package PLCC-2 facilita l'integrazione nel design di vari apparecchi di illuminazione. I mercati target sono altamente specializzati, focalizzati su applicazioni che richiedono spettri luminosi specifici, come l'illuminazione decorativa per creare effetti d'atmosfera, l'illuminazione per intrattenimento (palco e studio) e, sempre più, l'illuminazione per l'agricoltura, dove le lunghezze d'onda del Rosso Estremo sono note per influenzare la fisiologia vegetale, la fotomorfogenesi e le risposte di fioritura.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti operativi oltre i quali può verificarsi un danno permanente. Il dispositivo è classificato per una corrente diretta continua (I_F) di 60 mA, con una corrente diretta di picco (I_FP) di 120 mA ammissibile in condizioni impulsive (ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 10ms). La massima dissipazione di potenza (P_d) è di 135 mW. L'intervallo di temperatura di funzionamento è da -40°C a +85°C, con un intervallo di temperatura di conservazione leggermente più ampio da -40°C a +100°C. La resistenza termica dalla giunzione al punto di saldatura (R_{th J-S}) è specificata come 50 °C/W, parametro critico per il progetto di gestione termica. La massima temperatura di giunzione ammissibile (T_j) è 115°C. Vengono fornite linee guida per la saldatura: rifusione a 260°C per 10 secondi o saldatura manuale a 350°C per 3 secondi. Una nota critica sottolinea la sensibilità del dispositivo alle scariche elettrostatiche (ESD), richiedendo procedure di manipolazione appropriate.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi parametri sono misurati in condizioni di test standard (temperatura punto saldatura = 25°C, I_F= 60mA). La metrica di prestazione chiave è la Potenza Radiometrica (Iv), che varia da un minimo di 15 mW a un massimo di 50 mW, con un valore tipico implicito in questo intervallo e una tolleranza di ±11%. La tensione diretta (V_F) varia da 1,5V a 2,2V con una tolleranza di ±0,1V. L'angolo di visione (2θ_1/2) è tipicamente di 120 gradi. La corrente inversa (I_R) è specificata con un massimo di 1,5 µA ad una tensione inversa (V_R) di 5V.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire coerenza e consentire una selezione precisa, i LED vengono suddivisi in bin in base a parametri chiave.

3.1 Bin della Potenza Radiometrica

L'output radiometrico è categorizzato in bin etichettati da A3 a B2. Il bin A3 copre 15-20 mW, A4 copre 20-25 mW, A5 copre 25-30 mW, B1 copre 30-40 mW e B2 copre 40-50 mW, tutti misurati a I_F=60mA.

3.2 Bin della Tensione Diretta

La tensione diretta è suddivisa in bin con passi di 0,1V. I codici bin da 22 a 28 corrispondono rispettivamente agli intervalli di tensione da 1,5-1,6V fino a 2,1-2,2V (a I_F=60mA).

3.3 Bin della Lunghezza d'Onda di Picco

Questo è un bin critico per applicazioni spettrali. L'emissione in Rosso Estremo è suddivisa per lunghezza d'onda di picco: FA3 (720-730 nm), FA4 (730-740 nm) e FA5 (740-750 nm). La tolleranza di misura per la lunghezza d'onda dominante/di picco è ±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 Spettrale

Un grafico spettrale mostra l'intensità luminosa relativa attraverso le lunghezze d'onda da circa 645nm a 795nm, con un picco pronunciato nella regione del Rosso Estremo (720-750nm), confermando le caratteristiche di emissione del chip AIGaInP.

4.2 Caratteristiche Termiche ed Elettriche

Figura 1: Variazione della Tensione Diretta vs. Temperatura di Giunzionemostra che V_Fdiminuisce linearmente all'aumentare della temperatura di giunzione (T_j) da 25°C a 115°C, un comportamento tipico per le giunzioni a semiconduttore.

Figura 2: Potenza Radiometrica Relativa vs. Corrente Direttadimostra la relazione sub-lineare tra corrente di pilotaggio e output luminoso, indicando un calo di efficienza a correnti più elevate.

Figura 3: Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura di Giunzionetraccia l'output luminoso normalizzato rispetto a T_j, mostrando una diminuzione dell'efficienza all'aumentare della temperatura, evidenziando l'importanza della gestione termica.

Figura 4: Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V)rappresenta la caratteristica diodo fondamentale a 25°C.

Figura 5: Corrente Diretta Massima di Pilotaggio vs. Temperatura di Saldaturaè una curva di derating, che indica che la massima corrente operativa sicura deve essere ridotta all'aumentare della temperatura ambiente/del punto di saldatura, in base alla data R_{th j-s}di 50°C/W.

Figura 6: Diagramma di Radiazioneè un grafico polare che illustra la distribuzione spaziale dell'intensità, confermando l'ampio pattern di emissione di tipo Lambertiano.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Viene fornito un disegno dimensionato dettagliato del package PLCC-2. Le dimensioni chiave includono la lunghezza e larghezza complessive, la dimensione e posizione della cavità del chip LED e le posizioni dei pad anodo/catodo. Il disegno specifica una tolleranza standard di ±0,1 mm salvo diversa indicazione. Il package utilizza una resina trasparente.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

I valori massimi assoluti specificano le condizioni di saldatura: 260°C per 10 secondi per la rifusione o 350°C per 3 secondi per la saldatura manuale. La sezione "Precauzioni per l'Uso" consiglia vivamente di utilizzare resistori limitatori di corrente in serie con il LED, poiché la caratteristica esponenziale I-V del diodo significa che una piccola variazione di tensione può causare un grande picco di corrente, potenzialmente distruttivo. Per lo stoccaggio, è fondamentale non aprire la busta barriera anti-umidità finché i componenti non sono pronti per l'uso in una linea di produzione, per prevenire l'assorbimento di umidità che può causare il fenomeno del "popcorning" durante la saldatura a rifusione.

7. Informazioni su Imballaggio e Ordine

7.1 Specifiche di Imballaggio

I LED sono forniti su nastro e bobina resistenti all'umidità. Sono specificate le dimensioni del nastro portante, che contiene 4000 pezzi per bobina. Sono inclusi disegni dettagliati per la bobina e il nastro portante, con tolleranze standard di ±0,1mm. Il processo di imballaggio prevede di inserire la bobina in una busta di alluminio anti-umidità con essiccante ed un'etichetta esplicativa.

7.2 Spiegazione Etichetta

L'etichetta della bobina include campi per: Numero Prodotto Cliente (CPN), Numero Prodotto (P/N), Quantità Imballata (QTY), Classe Intensità Luminosa (CAT), Classe Lunghezza d'Onda Dominante (HUE), Classe Tensione Diretta (REF) e Numero di Lotto (LOT No).

8. Suggerimenti per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Illuminazione Decorativa e per Intrattenimento:Utilizzato per creare illuminazione ambientale rosso scuro, accenti architettonici o effetti speciali in allestimenti per palco e studio.
• Illuminazione per Agricoltura:Questa è un'applicazione chiave. La luce Rosso Estremo (700-750nm) interagisce con il fitocromo, il fotorecettore vegetale, influenzando la germinazione dei semi, l'evitamento dell'ombra e la fioritura. Viene spesso utilizzata in combinazione con LED rossi e blu nei sistemi di illuminazione per orticoltura per ottimizzare la crescita e lo sviluppo delle piante.
• Uso Generale:Sebbene definito "generale", questo si riferisce probabilmente a luci spia o indicatori di stato dove è desiderato un colore rosso specifico, sebbene lo spettro del Rosso Estremo sia meno comune per indicatori standard.

8.2 Considerazioni di Progetto

I progettisti devono implementare un pilotaggio a corrente costante corretto o utilizzare un resistore in serie per prevenire sovracorrenti. La gestione termica è cruciale; la resistenza termica di 50 °C/W necessita di un percorso termico efficace dai pad di saldatura a un dissipatore o a una zona di rame del PCB per mantenere bassa la temperatura di giunzione e garantire affidabilità a lungo termine e output luminoso stabile. L'ampio angolo di visione deve essere considerato nel progetto ottico per ottenere il pattern di fascio desiderato.

9. Affidabilità e Test

Viene delineato 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 al Calore di Saldatura, Cicli Termici (-40°C a +100°C), Vita ad Alta Temperatura/Umidità (85°C/85% UR), Vita a Bassa Temperatura (-40°C), Vita ad Alta Temperatura (60°C e 85°C), Cicli di Accensione/Spegnimento a Impulsi, Shock Termico e Cicli Potenza-Temperatura. Ogni test ha condizioni specifiche, durate (fino a 3000 ore), dimensioni del campione (8 pezzi) e criteri di accettazione (0 guasti consentiti, 1 guasto respinge il lotto).

10. Confronto e Differenziazione Tecnica

Rispetto ai LED standard a media potenza nello stesso package PLCC-2 (spesso utilizzati per luce bianca), la differenziazione primaria di questo dispositivo è il suo materiale semiconduttore specializzato AIGaInP che emette nello spettro del Rosso Estremo. Mentre i LED standard potrebbero usare InGaN per blu/verde o AlGaInP per rosso/ambra standard, questo specifico target di lunghezza d'onda (720-750nm) si rivolge a applicazioni di nicchia biologiche ed estetiche. I suoi parametri di prestazione (efficienza, tensione) sono ottimizzati per questa regione spettrale.

11. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Perché è obbligatorio un resistore limitatore di corrente?

A: La tensione diretta del LED ha un coefficiente di temperatura negativo e una tolleranza di produzione. Senza un resistore, un leggero aumento della tensione di alimentazione o una diminuzione di V_Fdovuta al riscaldamento può far salire la corrente in modo esponenziale, superando il valore massimo assoluto e distruggendo il dispositivo.

D: Come interpreto i codici bin nel numero di parte?

A: Il numero di parte probabilmente codifica i bin specifici per Potenza Radiometrica (es. A3, B2), Tensione Diretta (es. 22, 28) e Lunghezza d'Onda di Picco (es. FA4) che il particolare lotto ordinato soddisfa, garantendo di ricevere LED con caratteristiche strettamente raggruppate.

D: Posso pilotare questo LED alla sua corrente di picco (120mA) in modo continuo?

A: No. La corrente diretta di picco è valida solo per funzionamento impulsivo (ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 10ms). Il funzionamento continuo non deve superare la corrente diretta nominale di 60mA, considerando il derating richiesto dalla Figura 5 a temperature elevate.

12. Esempio Pratico di Caso d'Uso

Scenario: Progettazione di un modulo di illuminazione supplementare per una scaffalatura di vertical farming che coltiva fiori fotoperiodo-sensibili.

L'obiettivo di progetto è fornire un breve impulso di luce Rosso Estremo alla fine del periodo luminoso giornaliero per promuovere la fioritura. Una matrice di questi LED sarebbe disposta su un PCB a nucleo metallico (MCPCB) per una dissipazione ottimale del calore. Verrebbe utilizzato un driver LED a corrente costante impostato a 60mA per stringa. L'ampio angolo di visione di 120 gradi garantisce una buona penetrazione nella chioma senza ottiche secondarie complesse. Il bin di lunghezza d'onda specifico (es. FA4 per 730-740nm) verrebbe selezionato in base alla risposta del fitocromo della specie vegetale target. Il modulo sarebbe programmato per accendersi per 15 minuti dopo lo spegnimento delle luci bianche principali.

13. Principio Operativo

Questo LED è un fotodiodo a semiconduttore operato in polarizzazione diretta. Quando viene applicata una tensione superiore alla sua tensione diretta (1,5-2,2V), elettroni e lacune vengono iniettati rispettivamente nella regione attiva dagli strati semiconduttori di tipo n e p. All'interno della regione attiva realizzata in AIGaInP (Fosfuro di Alluminio Gallio Indio), questi portatori di carica si ricombinano. Una parte significativa di questo evento di ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce) attraverso un processo chiamato elettroluminescenza. La specifica energia del bandgap della lega AIGaInP determina la lunghezza d'onda dei fotoni emessi, che in questo caso si trova nella porzione Rosso Estremo dello spettro (720-750 nm).

14. Trend Tecnologici

L'uso di LED a banda stretta e specifici per lunghezza d'onda, come questo dispositivo Rosso Estremo, è un trend in crescita nei campi dell'illuminazione non generale. In orticoltura, la ricerca spinge verso "ricette di luce" che utilizzano combinazioni precise di lunghezze d'onda blu, rosse, rosso estremo e talvolta verdi o UV per ottimizzare diversi tratti vegetali (tasso di crescita, morfologia, contenuto nutrizionale, fioritura). Ciò aumenta la domanda di LED efficienti e affidabili in queste specifiche bande spettrali. Inoltre, i progressi nell'epitassia dei semiconduttori consentono un binning della lunghezza d'onda più stretto e efficienze più elevate a queste lunghezze d'onda maggiori, storicamente più impegnative. L'integrazione di tali LED con sensori intelligenti e controlli per sistemi di illuminazione adattiva rappresenta una direzione di sviluppo chiave.