Scheda Tecnica LED Rosso SMD PLCC-2 G67-21S/R3C - 3.0x2.8x1.9mm - 1.8-2.9V - 150mA - 435mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

I componenti sono imballati in sacchetti barriera sensibili all'umidità con essiccante. Prima dell'apertura del sacchetto, i LED devono essere stoccati a 30°C o meno e con un'umidità relativa del 90% o inferiore. Una volta aperto, i componenti dovrebbero essere utilizzati entro un periodo di tempo specificato o sottoposti a baking secondo le procedure MSL (Moisture Sensitivity Level) per prevenire il fenomeno del "popcorning" durante la rifusione.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

I limiti operativi del dispositivo sono definiti a una temperatura di saldatura di riferimento di 25°C. La massima corrente diretta continua (I_F) è nominalmente 150 mA, con una corrente diretta di picco (I_FP) di 300 mA ammissibile in condizioni pulsate (duty cycle 1/10, larghezza impulso 10ms). La massima dissipazione di potenza (P_d) è di 435 mW. La resistenza termica giunzione-punto di saldatura (R_{th J-S}) è di 50 °C/W, un parametro critico per la progettazione della gestione termica. La massima temperatura di giunzione ammissibile (T_j) è di 115°C. L'intervallo di temperatura operativa va da -40°C a +85°C, con un intervallo di temperatura di stoccaggio da -40°C a +100°C. Il dispositivo ha una capacità di sopportazione delle scariche elettrostatiche (ESD) di 2000V (Modello del Corpo Umano), sebbene sia obbligatorio maneggiarlo con appropriate precauzioni ESD. I parametri di saldatura sono specificati sia per i processi a rifusione (260°C per 10 secondi) che per la saldatura manuale (350°C per 3 secondi).

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Misurate a T_saldatura= 25°C e I_F= 150 mA, sono definiti i parametri prestazionali chiave. Il flusso luminoso (Φ_v) ha un intervallo tipico da 15,0 a 24,0 lumen, con una tolleranza dichiarata di ±11%. La tensione diretta (V_F) varia da 1,8V a 2,9V, con una tolleranza di produzione più stretta di ±0,1V. Il dispositivo offre un ampio angolo visivo (2θ_1/2) di 120 gradi. La massima corrente inversa (I_R) è di 50 µA quando viene applicata una tensione inversa (V_R) di 5V.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Il prodotto è classificato in bin per garantire la coerenza dei parametri chiave, consentendo una progettazione precisa e l'abbinamento dei colori.

3.1 Binning della Potenza Radiometrica (Flusso Luminoso)

L'output del flusso luminoso è categorizzato in bin denotati da codici come L6, L7, L8, L9, M3 e M4. Ogni bin definisce un valore minimo e massimo di flusso a I_F=150mA, ad esempio, il bin L6 copre 15-16 lm, mentre il bin M4 copre 21-24 lm. La tolleranza di ±11% si applica all'interno di ciascun bin.

3.2 Binning della Tensione Diretta

La tensione diretta è classificata in bin utilizzando codici a due cifre da 25 a 35. Ogni codice rappresenta un passo di 0,1V, ad esempio, il bin 25 copre 1,8-1,9V, il bin 26 copre 1,9-2,0V, e così via fino al bin 35 che copre 2,8-2,9V. La tolleranza di produzione è di ±0,1V per bin.

3.3 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

Il punto colore è controllato attraverso bin di lunghezza d'onda dominante. I bin disponibili sono O54 (615-620 nm), R51 (620-625 nm) e R52 (625-630 nm), che definiscono la specifica tonalità di rosso emessa. La tolleranza di misura per la lunghezza d'onda dominante/picco è di ±1 nm.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fornisce diverse curve caratteristiche che illustrano il comportamento del dispositivo in condizioni variabili.

4.1 Distribuzione Spettrale

Un grafico mostra l'intensità luminosa relativa rispetto alla lunghezza d'onda, tipica per un LED rosso AlGaInP, con un picco nell'intervallo 620-660 nm e una larghezza spettrale definita.

4.2 Tensione Diretta vs. Temperatura di Giunzione

La Figura 1 traccia la variazione della tensione diretta in funzione della temperatura di giunzione. La curva mostra tipicamente un coefficiente negativo, il che significa che V_Fdiminuisce all'aumentare di T_j, un fattore critico per la progettazione di driver a corrente costante.

4.3 Potenza Radiometrica Relativa vs. Corrente Diretta

La Figura 2 dimostra la relazione sub-lineare tra l'output luminoso (potenza radiometrica relativa) e la corrente diretta. L'output aumenta con la corrente ma con rendimenti decrescenti a correnti più elevate a causa dell'efficienza droop e degli effetti termici.

4.4 Flusso Luminoso Relativo vs. Temperatura di Giunzione

La Figura 3 mostra come l'output luminoso diminuisca all'aumentare della temperatura di giunzione. Questo derating termico è essenziale per prevedere le prestazioni nelle applicazioni reali dove il dissipatore termico può essere limitato.

4.5 Corrente Diretta vs. Tensione Diretta & Derating Termico

La Figura 4 rappresenta la curva I-V standard. La Figura 5 è cruciale per l'affidabilità, mostrando la massima corrente diretta di pilotaggio ammissibile in funzione della temperatura di saldatura, garantendo che il dispositivo non sia sovrastressato durante il funzionamento dopo l'assemblaggio.

4.6 Diagramma di Radiazione

La Figura 6 presenta un diagramma polare di radiazione, confermando l'angolo visivo di 120° (dove l'intensità scende al 50% del valore assiale) e il pattern di emissione simmetrico di tipo Lambertiano tipico dei package PLCC a vista dall'alto.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il package PLCC-2 ha dimensioni nominali di 3,0 mm di lunghezza, 2,8 mm di larghezza e un'altezza di 1,9 mm. Un disegno dimensionato dettagliato specifica le posizioni dei pad, le tolleranze generali (±0,1 mm salvo diversa indicazione) e la struttura della lente. Il design a vista dall'alto indica che la luce è emessa perpendicolarmente al piano di montaggio.

5.2 Identificazione della Polarità

Il catodo è tipicamente identificato da un marcatore visivo sul package, come una tacca, un punto o un angolo smussato sulla lente o sul corpo, come indicato nel disegno dimensionale. L'orientamento corretto della polarità è essenziale durante l'assemblaggio.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

6.1 Parametri di Saldatura a Rifusione

Il profilo di saldatura a rifusione consigliato ha un picco a 260°C per una durata di 10 secondi. Questo è un requisito standard per il processo senza piombo (SnAgCu). La saldatura manuale, se necessaria, dovrebbe essere limitata a 350°C per non più di 3 secondi per terminale, utilizzando un saldatore con messa a terra.

6.2 Condizioni di Stoccaggio

The components are packaged in moisture-sensitive barrier bags with desiccant. Before the bag is opened, LEDs must be stored at 30°C or less and 90% relative humidity or less. Once opened, components should be used within a specified timeframe or baked according to MSL (Moisture Sensitivity Level) procedures to prevent popcorning during reflow.

6.3 Precauzioni per l'Uso

Protezione da Sovracorrente:I LED sono dispositivi pilotati a corrente. È obbligatorio un resistore limitatore di corrente esterno o un driver a corrente costante. Un piccolo aumento della tensione diretta può causare un grande, potenzialmente distruttivo, aumento della corrente a causa della caratteristica esponenziale I-V del diodo.
Precauzioni ESD:Il dispositivo è sensibile alle scariche elettrostatiche. Utilizzare postazioni di lavoro, braccialetti e imballaggi ESD-safe durante la manipolazione e l'assemblaggio.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

I LED sono forniti su nastro portante goffrato per l'assemblaggio automatizzato pick-and-place. Sono specificate la larghezza del nastro, le dimensioni delle tasche e il passo dei fori di trascinamento. Ogni bobina contiene 4000 pezzi. Le dimensioni della bobina (diametro, larghezza, dimensione del mozzo) sono fornite per la compatibilità con le apparecchiature automatizzate.

7.2 Imballaggio Resistente all'Umidità

Il processo di imballaggio completo prevede di inserire i componenti in bobina in un sacchetto di laminato di alluminio resistente all'umidità insieme a essiccante e una scheda indicatrice di umidità. Il sacchetto viene quindi sigillato.

7.3 Spiegazione dell'Etichetta

Le etichette delle bobine includono diversi codici: P/N (Numero di Prodotto), QTY (Quantità di Imballaggio), CAT (Classe/Intensità Luminosa/bin), HUE (Classe/Lunghezza d'Onda Dominante/bin), REF (Classe/Tensione Diretta/bin) e LOT No (Numero di Lotto Tracciabile).

8. Suggerimenti per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

La combinazione di media potenza, buona efficienza, ampio angolo e dimensioni compatte rende questo LED adatto per:
• Illuminazione Decorativa e per Intrattenimento:Illuminazione d'accento architettonica, segnaletica, effetti di illuminazione scenica dove è richiesto il colore rosso.
• Illuminazione per Agricoltura:Illuminazione supplementare in orticoltura, potenzialmente influenzante la fotomorfogenesi delle piante nello spettro rosso.
• Illuminazione Generale:Luci spia, luci di stato, retroilluminazione per pannelli o interruttori e altre applicazioni che richiedono un indicatore rosso affidabile.

8.2 Considerazioni di Progettazione

• Gestione Termica:Con una R_{th J-S}di 50 °C/W, una progettazione efficace del percorso termico sul PCB (utilizzando via termiche, piazzole di rame) è importante per mantenere una bassa temperatura di giunzione, garantendo affidabilità a lungo termine e output luminoso stabile.
• Pilotaggio della Corrente:Utilizzare sempre una sorgente di corrente costante o una sorgente di tensione con una resistenza in serie calcolata in base alla massima V_Fdalla tabella di binning e alla corrente operativa target.
• Progettazione Ottica:L'angolo visivo di 120° e il pattern Lambertiano semplificano la progettazione di ottiche secondarie per la modellazione del fascio, se richiesto.

9. Affidabilità e Garanzia di Qualità

Viene eseguita una serie completa di test di affidabilità con un livello di confidenza del 90% e un LTPD (Lot Tolerance Percent Defective) del 10%. La matrice di test include:
• 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% UR)
• Test di Vita Operativa e di Stoccaggio ad Alta/Bassa Temperatura in varie condizioni e correnti (es. 90mA, 180mA).
Ogni test utilizza un campione di 22 pezzi con un criterio di accettazione/rifiuto di 0/1, indicando standard di affidabilità elevati.

10. Confronto Tecnico e Posizionamento

Questo LED a media potenza PLCC-2 occupa una nicchia specifica. Rispetto ai LED SMD a bassa potenza (es. 0603, 0805), offre un flusso luminoso significativamente più alto, rendendolo adatto all'illuminazione piuttosto che alla sola indicazione. Rispetto ai LED ad alta potenza, richiede una gestione termica e circuiti di pilotaggio meno complessi pur fornendo un output luminoso utile per molte applicazioni. La tecnologia AlGaInP fornisce un'efficienza elevata nello spettro rosso/arancio/ambra rispetto ai LED bianchi convertiti da fosfori di dimensioni simili. L'ampio angolo visivo di 120° è un differenziatore chiave rispetto ai LED con fasci più stretti e focalizzati.

11. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Quale corrente di pilotaggio dovrei usare?
R: La massima corrente continua assoluta è 150 mA. Per un equilibrio ottimale tra efficienza, durata e output luminoso, l'operazione tra 60-120 mA è tipica, ma fare sempre riferimento alle curve di derating (Fig. 5) in base alle prestazioni termiche del proprio circuito stampato.
D: Come interpreto i codici di binning nel mio ordine?
R: I codici sull'etichetta CAT, HUE e REF corrispondono direttamente alle tabelle dei bin di Flusso Luminoso, Lunghezza d'Onda Dominante e Tensione Diretta nelle sezioni 3.1, 3.2 e 3.3. Questo consente di conoscere l'intervallo prestazionale preciso dei LED ricevuti.
D: Posso pilotare questo LED direttamente da un'alimentazione logica a 3,3V o 5V?
R: No. È necessario utilizzare una resistenza limitatrice di corrente in serie. Calcolare il valore della resistenza come R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Utilizzare la massima V_Fdal proprio bin di tensione per garantire una caduta di tensione sufficiente sulla resistenza in ogni momento.
D: Qual è l'impatto della temperatura di giunzione sulle prestazioni?
R: Come mostrato in Fig. 3, l'output luminoso diminuisce all'aumentare di T_j. Inoltre, temperature più elevate accelerano il decadimento del lumen e possono ridurre la durata del dispositivo. Mantenere una T_jbassa attraverso un buon dissipatore termico è fondamentale per prestazioni coerenti e a lungo termine.

12. Esempio di Studio di Caso di Progettazione

Scenario:Progettazione di un faro di sicurezza rosso a basso costo, alimentato a batteria.
Requisiti:Visibile da tutti gli angoli, basso consumo energetico, circuito di pilotaggio semplice, compatto.
Scelte di Progettazione:
1. Selezione del LED:Questo LED rosso PLCC-2 è scelto per il suo angolo visivo di 120° (buona omnidirezionalità), media potenza (buona luminosità vs. durata della batteria) e package SMD (piccolo, facile assemblaggio).
2. Circuito di Pilotaggio:Un circuito semplice che utilizza una batteria a bottone da 3V, un MOSFET per la commutazione e una resistenza in serie. Il valore della resistenza è calcolato per I_F= 100 mA usando R = (3,0V - 2,5V_tip) / 0,1A = 5Ω. Viene selezionata una resistenza da 5,1Ω, 1/4W.
3. Progettazione Termica e del PCB:Il faro opera in brevi impulsi (duty cycle 10%), riducendo la potenza media e il carico termico. Il PCB utilizza un semplice design a due strati con il pad del LED collegato a una piccola piazzola di rame sul lato inferiore per una leggera dissipazione termica.
4. Risultato:Un faro funzionale e affidabile che soddisfa gli obiettivi di dimensioni, costo e prestazioni, sfruttando le caratteristiche specificate del LED.

13. Principio di Funzionamento

Questo è un dispositivo fotonico a semiconduttore basato su un'eterostruttura di AlGaInP (Fosfuro di Alluminio Gallio Indio). Quando viene applicata una tensione diretta che supera la tensione di soglia del diodo, elettroni e lacune vengono iniettati rispettivamente nella regione attiva dagli strati di tipo n e di tipo p. Questi portatori di carica si ricombinano in modo radiativo all'interno dei pozzi quantici della regione attiva, rilasciando energia sotto forma di fotoni. La composizione specifica della lega AlGaInP determina l'energia del bandgap, che definisce direttamente la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa—in questo caso, nello spettro rosso (615-630 nm). La resina epossidica trasparente incapsulante protegge il chip semiconduttore, fornisce stabilità meccanica e modella il fascio di luce in uscita.

14. Tendenze Tecnologiche

I LED SMD a media potenza come questo tipo PLCC-2 continuano a evolversi. Le tendenze generali del settore includono:
• Aumento dell'Efficienza:Miglioramenti continui nell'efficienza quantistica interna, nell'estrazione della luce e nel design del package portano a più lumen per watt (lm/W), riducendo il consumo energetico a parità di output luminoso.
• Migliore Coerenza del Colore:Tolleranze di binning più strette per lunghezza d'onda e flusso, rese possibili da un controllo avanzato del processo produttivo, consentono un migliore abbinamento dei colori in array multi-LED senza selezione manuale.
• Affidabilità Migliorata:Sviluppo di materiali per package più robusti (composti di stampaggio, telaietti) e migliorata affidabilità a livello di chip portano a durate operative più lunghe (metriche L70, L90) sotto correnti di pilotaggio e temperature più elevate.
• Miniaturizzazione con Prestazioni:La spinta verso array LED più piccoli e densi riduce le dimensioni del package mantenendo o aumentando l'output luminoso, sebbene ciò intensifichi le sfide della gestione termica.
• Soluzioni Intelligenti e Integrate:Il mercato più ampio vede una crescita di LED con driver, controller o sensori integrati, sebbene ciò sia più diffuso nei segmenti ad alta potenza o specializzati.