Scheda Tecnica LED SMD Media Potenza 67-22ST - Package PLCC-2 - 2.0x1.6x0.7mm - 1.8-2.7V - 150mA - Rosso Lontano (720-750nm) - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche tecniche per un LED Media Potenza a montaggio superficiale (SMD) incapsulato in un package PLCC-2. Il dispositivo emette luce nello spettro del Rosso Lontano, utilizzando la tecnologia a chip AlGaInP. È progettato per applicazioni che richiedono sorgenti luminose efficienti e compatte con un ampio angolo di visione.

1.1 Caratteristiche e Vantaggi Principali

I principali vantaggi di questo LED includono la sua elevata efficienza e il profilo di consumo di media potenza, che lo rendono adatto a un buon equilibrio tra prestazioni e gestione termica. Il package offre un ampio angolo di visione di 120 gradi, garantendo un'ampia distribuzione della luce. È realizzato con materiali ecologici, essendo privo di piombo, conforme a RoHS, EU REACH e agli standard alogeni-free (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm). Il prodotto segue inoltre gli standard di binning ANSI per una categorizzazione delle prestazioni coerente.

1.2 Applicazioni e Mercati di Riferimento

Questo LED è progettato per specifiche applicazioni di illuminazione che beneficiano delle lunghezze d'onda del Rosso Lontano. I suoi principali casi d'uso includono l'illuminazione decorativa e per intrattenimento, dove sono desiderati effetti cromatici specifici. Un'applicazione significativa è nell'illuminazione agricola, in particolare in orticoltura, poiché la luce rossa lontana (720-750nm) svolge un ruolo cruciale nella fotomorfogenesi delle piante, influenzando processi come la germinazione dei semi, l'allungamento del fusto e la fioritura. È adatto anche per un uso generale nell'illuminazione dove il suo specifico output spettrale è applicabile.

2. Specifiche Tecniche e Interpretazione Approfondita

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Sono specificati a una temperatura del punto di saldatura (T_Saldatura) di 25°C.

• Corrente Diretta (I_F):150 mA - La massima corrente continua DC consigliata per un funzionamento affidabile.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):300 mA - Applicabile solo in condizioni pulsate con un ciclo di lavoro di 1/10 e una larghezza di impulso di 10ms. Superare anche brevemente la corrente nominale continua può degradare il LED.
• Dissipazione di Potenza (P_d):405 mW - La massima potenza che il package può dissipare, calcolata da V_F* I_Fe dai limiti termici.
• Temperatura di Esercizio (T_opr):-40°C a +85°C - L'intervallo di temperatura ambiente per il normale funzionamento.
• Temperatura di Magazzinaggio (T_stg):-40°C a +100°C.
• Resistenza Termica (R_{th J-S}):50 °C/W - Questo parametro critico definisce l'incremento di temperatura dalla giunzione del semiconduttore al punto di saldatura per watt di potenza dissipata. Un valore più basso indica un migliore trasferimento di calore dal chip.
• Temperatura di Giunzione (T_j):115 °C - La massima temperatura ammissibile alla giunzione del semiconduttore stessa.
• Temperatura di Saldatura:Il dispositivo può resistere alla saldatura a rifusione a 260°C per 10 secondi o alla saldatura manuale a 350°C per 3 secondi. È sensibile alle scariche elettrostatiche (ESD), richiedendo procedure di manipolazione appropriate.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi sono i parametri di prestazione tipici misurati a T_Saldatura= 25°C e I_F= 150mA, salvo diversa indicazione.

• Potenza Radiometrica (Φ_e):80 a 160 mW - Il flusso radiante totale (potenza ottica) emesso. La tolleranza è ±11%.
• Tensione Diretta (V_F):1.8 a 2.7 V - La caduta di tensione ai capi del LED alla corrente specificata. La tolleranza è ±0.1V. Un V_Fpiù basso a una data corrente indica generalmente una maggiore efficienza elettrica.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):120 gradi - L'angolo totale in cui l'intensità luminosa è la metà dell'intensità massima (sull'asse).
• Corrente Inversa (I_R):10 µA (max) a V_R= 5V - I LED non sono progettati per polarizzazione inversa; questo parametro indica la dispersione.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Il prodotto è suddiviso in bin per garantire la coerenza. I progettisti devono selezionare i bin appropriati in base ai requisiti della loro applicazione.

3.1 Binning della Potenza Radiometrica

Binnato a I_F=150mA. I codici da C1 a C4 rappresentano intervalli crescenti di potenza in uscita (es., C1: 80-100mW, C4: 140-160mW). La tolleranza ±11% si applica all'interno di ciascun bin.

3.2 Binning della Tensione Diretta

Binnato a I_F=150mA. I codici da 25 a 33 rappresentano intervalli di tensione in passi di 0.1V da 1.8-1.9V (Bin 25) a 2.6-2.7V (Bin 33). Si applica la tolleranza ±0.1V. Selezionare LED da un bin di tensione ristretto può semplificare la progettazione del driver per array multi-LED.

3.3 Binning della Lunghezza d'Onda di Picco

Binnato a I_F=150mA. Questo definisce l'output spettrale:

• FA3: 720 - 730 nm
• FA4: 730 - 740 nm
• FA5: 740 - 750 nm

La tolleranza di misura della lunghezza d'onda dominante/di picco è ±1nm. Questo binning preciso è cruciale per applicazioni come l'orticoltura dove specifiche lunghezze d'onda dei fotoni innescano diverse risposte delle piante.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

4.1 Distribuzione Spettrale

Il grafico dello spettro fornito mostra una tipica curva di emissione per un LED Rosso Lontano AlGaInP. Il picco è all'interno dell'intervallo binnato (720-750nm), con una larghezza di banda spettrale relativamente stretta (larghezza a metà altezza - FWHM) caratteristica di questo materiale semiconduttore, garantendo purezza del colore.

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

Questa curva mostra che la tensione diretta (V_F) ha un coefficiente di temperatura negativo. All'aumentare della temperatura di giunzione (T_j) da 25°C a 115°C, V_Fdiminuisce. Questa è una proprietà fondamentale dei diodi a semiconduttore. Per i driver a corrente costante, questo non è un problema maggiore, ma deve essere considerato nella progettazione termica e per i circuiti che rilevano V_Fcome proxy per T_j.

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

L'output ottico è sub-lineare con la corrente. Mentre l'output aumenta con la corrente, l'efficienza (mW/mA) tipicamente diminuisce a correnti più elevate a causa dell'aumento del calore e del calo di efficienza. Operare significativamente al di sotto della corrente massima (es., a 100mA invece di 150mA) può migliorare l'efficienza e la longevità.

4.4 Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura di Giunzione (Fig.3)

Questo grafico dimostra lo spegnimento termico. All'aumentare di T_j, l'output radiante diminuisce. Mantenere una bassa temperatura di giunzione attraverso una gestione termica efficace (es., utilizzando un PCB con buone via termiche e un dissipatore) è fondamentale per mantenere un output luminoso stabile e una lunga durata.

4.5 Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Fig.4)

Questa è la classica curva I-V per un diodo, che mostra la relazione esponenziale. La curva si sposta con la temperatura (come visto in Fig.1). Il grafico fornito è a T_S=25°C.

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

Questa curva di derating è essenziale per l'affidabilità. Mostra che la massima corrente diretta ammissibile deve essere ridotta se la temperatura al punto di saldatura (e per estensione, alla giunzione) aumenta. Ad esempio, se il punto di saldatura raggiunge 100°C, la massima corrente continua è significativamente inferiore a 150mA. Questo grafico si basa sulla data R_{th J-S}di 50°C/W.

4.7 Diagramma di Radiazione (Fig.6)

Il grafico polare visualizza l'angolo di visione di 120 gradi, mostrando l'intensità relativa a diversi angoli da 0° (sull'asse) a 90°. Il pattern appare Lambertiano o quasi-Lambertiano, comune per questo tipo di package con cupola in resina trasparente.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il package PLCC-2 ha dimensioni nominali di 2.0mm (lunghezza) x 1.6mm (larghezza) x 0.7mm (altezza). Il disegno dimensionale specifica le caratteristiche chiave inclusi i punti di contatto dell'anodo e del catodo, la lente e le tolleranze meccaniche (tipicamente ±0.1mm salvo diversa indicazione). Il chip è montato in una coppa riflettente.

5.2 Identificazione della Polarità

Il package ha un catodo contrassegnato (tipicamente indicato da una tinta verde sul pad del catodo, un intaglio o uno smusso su quel lato del package). La polarità corretta è essenziale durante l'assemblaggio per prevenire danni.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Parametri di Saldatura a Rifusione

Il dispositivo è classificato per un massimo di 260°C per 10 secondi durante la saldatura a rifusione. È fondamentale seguire un profilo che preriscalda adeguatamente per minimizzare lo shock termico, raggiunga la necessaria temperatura di picco per la rifusione della lega e raffreddi a una velocità controllata. Il tempo specifico sopra il liquidus (TAL) deve essere controllato secondo le specifiche del produttore della pasta saldante.

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 deve essere limitato a 3 secondi per pad. Utilizzare un saldatore a bassa potenza (es., 30W) con punta fine. Applicare calore al pad del PCB, non direttamente al corpo del LED, e poi introdurre la lega saldante.

6.3 Magazzinaggio e Manipolazione

I componenti sono sensibili all'umidità (livello MSL implicato dalla confezione resistente all'umidità). Se la busta protettiva viene aperta o viene superato il limite di tempo di esposizione, è richiesta una cottura prima della rifusione per prevenire danni da \"popcorning\". Manipolare sempre con precauzioni ESD.

7. Informazioni su Confezionamento e Ordinazione

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

I LED sono forniti su nastro portacomponenti goffrato avvolto su bobine. Le dimensioni della bobina, la spaziatura delle tasche (passo) e la larghezza del nastro sono specificate per essere compatibili con le attrezzature standard pick-and-place per SMD. Ogni bobina contiene 4000 pezzi.

7.2 Confezionamento Resistente all'Umidità

Le bobine sono sigillate all'interno di una busta di alluminio a prova di umidità con essiccante per mantenere un ambiente asciutto e soddisfare i requisiti del Livello di Sensibilità all'Umidità (MSL).

7.3 Spiegazione dell'Etichetta

L'etichetta della bobina contiene informazioni chiave: Numero Prodotto Cliente (CPN), Numero Prodotto (P/N), Quantità Confezionata (QTY) e i codici bin specifici per il Rango di Intensità Luminosa (CAT), il Rango di Lunghezza d'Onda Dominante (HUE) e il Rango di Tensione Diretta (REF), insieme al Numero di Lotto (LOT No).

8. Suggerimenti Applicativi e Considerazioni di Progettazione

8.1 Gestione Termica

Data la R_{th J-S}di 50°C/W, un efficace dissipatore di calore è imprescindibile per un funzionamento affidabile a piena corrente. Utilizzare un PCB con un pad termico dedicato collegato al percorso termico del LED (spesso il pad del catodo) e impiegare via termiche per trasferire il calore ai piani di massa interni o a un dissipatore esterno. La curva di derating (Fig.5) deve essere utilizzata per determinare la massima corrente di esercizio sicura per la specifica resistenza termica della vostra scheda.

8.2 Pilotaggio Elettrico

Pilotare sempre i LED con una sorgente di corrente costante, non di tensione costante. Ciò garantisce un output luminoso stabile e protegge il LED dalla fuga termica. Il driver dovrebbe essere classificato per l'intervallo di tensione diretta del bin selezionato (1.8-2.7V) alla corrente di esercizio desiderata. Considerare l'implementazione della modulazione a larghezza di impulso (PWM) per la regolazione dell'intensità per evitare lo spostamento cromatico che può verificarsi con la regolazione analogica (riduzione di corrente).

8.3 Integrazione Ottica

L'ampio angolo di visione di 120 gradi può richiedere ottiche secondarie (lenti, riflettori) se è necessario un fascio più focalizzato. La resina trasparente consente un'elevata estrazione della luce. Per applicazioni orticole, assicurarsi che il design del dispositivo fornisca un flusso di fotoni Rosso Lontano uniforme sull'area target, spesso in combinazione con altre lunghezze d'onda (es., rosso profondo 660nm, blu).

9. Affidabilità e Garanzia di Qualità

La scheda tecnica elenca una serie completa di test di affidabilità eseguiti con un livello di confidenza del 90% e una Percentuale di Difettosi Tollerata per Lotto (LTPD) del 10%. I test includono:

• Resistenza al Calore di Saldatura (260°C/10s, 3x)
• Ciclo Termico (-40°C a +100°C)
• Vita ad Alta Temperatura/Umidità (85°C/85% UR, 1000h)
• Test di Magazzinaggio e Vita Operativa ad Alta/Bassa Temperatura
• Test di Impulso e Shock Termico

Questi test convalidano la robustezza della costruzione del package, dei fili di connessione e dell'integrità del semiconduttore sotto vari stress ambientali.

10. Principi Tecnici e Tendenze

10.1 Principio di Funzionamento

Questo LED si basa su un semiconduttore di Fosfuro di Alluminio Gallio Indio (AlGaInP). Quando viene applicata una tensione diretta, elettroni e lacune si ricombinano nella regione attiva, rilasciando energia sotto forma di fotoni. La specifica energia del bandgap della lega AlGaInP determina la lunghezza d'onda emessa, in questo caso, nell'intervallo del Rosso Lontano 720-750nm. Il package PLCC-2 fornisce protezione ambientale, una lente primaria per l'estrazione della luce e un percorso termico.

10.2 Contesto e Tendenze del Settore

LED Media Potenza come questo occupano una nicchia tra i LED indicatori a bassa potenza e i LED per illuminazione ad alta potenza. Offrono un buon compromesso tra costo, efficienza (lm/W o mW/W) e facilità di gestione termica. La domanda di LED Rosso Lontano è cresciuta significativamente con l'espansione dell'agricoltura in ambiente controllato (CEA) e dell'illuminazione orticola, dove ricette di luce specifiche sono utilizzate per ottimizzare la crescita, la resa e la qualità delle piante. La ricerca continua per migliorare l'efficienza quantica esterna (EQE) e l'affidabilità dei LED AlGaInP, in particolare nella gestione del calo di efficienza e nel mantenimento delle prestazioni a temperature elevate.