Scheda Tecnica LED Rosso Media Potenza SMD 67-21S - Package PLCC-2 - 1.9-2.6V - 70mA - 182mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il 67-21S è un LED a media potenza per montaggio superficiale, progettato per applicazioni di illuminazione generale. Utilizza un package PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier), che offre un ingombro compatto adatto ai processi di assemblaggio automatizzato. Il colore primario emesso è il rosso, ottenuto tramite un chip in materiale AlGaInP (Fosfuro di Alluminio Gallio Indio) incapsulato in resina trasparente. Questa combinazione garantisce un ampio angolo di visione di 120 gradi, rendendolo adatto ad applicazioni che richiedono un'ampia distribuzione della luce.

I vantaggi principali di questo LED includono l'alta efficienza, che si traduce in una buona emissione luminosa rispetto al suo livello di consumo energetico, e la conformità agli standard ambientali come l'assenza di piombo (Pb-free) e la conformità RoHS. Il package è progettato per garantire affidabilità in varie condizioni operative.

2. Specifiche Tecniche e Analisi Approfondita

2.1 Valori Massimi Assoluti

I limiti operativi del dispositivo sono definiti in condizioni specifiche (temperatura del punto di saldatura a 25°C). La corrente diretta massima continua (I_F) è di 70 mA. Per il funzionamento in impulsi, è ammessa una corrente diretta di picco (I_FP) di 140 mA con un ciclo di lavoro di 1/10 e una larghezza di impulso di 10 ms. La massima dissipazione di potenza (P_d) è di 182 mW. L'intervallo di temperatura operativa (T_opr) va da -40°C a +85°C, mentre la temperatura di conservazione (T_stg) si estende da -40°C a +100°C. La resistenza termica dalla giunzione al 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. La saldatura deve rispettare profili rigorosi: saldatura a rifusione a 260°C per un massimo di 10 secondi o saldatura manuale a 350°C per un massimo di 3 secondi. Il componente è sensibile alle scariche elettrostatiche (ESD), richiedendo procedure di manipolazione adeguate.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Misurate a una temperatura del punto di saldatura di 25°C e una corrente diretta di 60 mA, il dispositivo presenta un flusso luminoso (Φ) che varia da un minimo di 9.0 lm a un massimo di 13.0 lm, con una tolleranza tipica di ±11%. La tensione diretta (V_F) varia da 1.9 V a 2.6 V alla stessa corrente di prova, con una tolleranza tipica 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 50 µA quando viene applicata una tensione inversa (V_R) di 5V. Questi parametri definiscono le prestazioni fondamentali in condizioni operative standard.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Il prodotto è classificato in bin per garantire la coerenza dei parametri chiave. Ciò consente ai progettisti di selezionare LED che corrispondono alle specifiche esigenze applicative per luminosità e caratteristiche elettriche.

3.1 Binning del Flusso Luminoso

Il flusso luminoso è suddiviso in diversi codici bin (B8, B9, L1, L2, L3) con valori minimi e massimi definiti misurati a I_F=60mA. Ad esempio, il bin B8 copre da 9.0 a 9.5 lm, mentre il bin L3 copre da 12.0 a 13.0 lm. La tolleranza complessiva rimane ±11%.

3.2 Binning della Tensione Diretta

La tensione diretta è classificata utilizzando codici da 26 a 32, ciascuno rappresentante un intervallo di 0.1V partendo da 1.9-2.0V (codice 26) fino a 2.5-2.6V (codice 32). La tolleranza è di ±0.1V.

3.3 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

La lunghezza d'onda dominante, che definisce il colore percepito della luce rossa, è classificata in due codici: R51 (620-625 nm) e R52 (625-630 nm). La tolleranza di misura è di ±1 nm.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fornisce diversi grafici caratteristici 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, tipicamente con un picco nello spettro rosso (intorno a 620-640 nm per questo dispositivo), confermando i bin della lunghezza d'onda dominante.

4.2 Tensione Diretta vs. Temperatura di Giunzione

La Figura 1 mostra lo spostamento della tensione diretta rispetto alla temperatura di giunzione. La tensione diretta tipicamente diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione, caratteristica comune dei diodi a semiconduttore.

4.3 Potenza Radiometrica Relativa vs. Corrente Diretta

La Figura 2 illustra come l'emissione luminosa (potenza radiometrica relativa) aumenti con la corrente diretta. La relazione è generalmente lineare a correnti più basse ma può mostrare effetti di saturazione a correnti più elevate.

4.4 Flusso Luminoso Relativo vs. Temperatura di Giunzione

La Figura 3 illustra la dipendenza dell'emissione luminosa dalla temperatura di giunzione. Il flusso luminoso tipicamente diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione, evidenziando l'importanza di una gestione termica efficace per mantenere una luminosità costante.

4.5 Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva IV)

La Figura 4 è la curva caratteristica fondamentale corrente-tensione (IV) a una temperatura ambiente di 25°C. Mostra la relazione esponenziale tipica di un diodo.

4.6 Corrente di Pilotaggio Massima vs. Temperatura di Saldatura

La Figura 5 fornisce una curva di derating, mostrando la massima corrente diretta ammissibile in funzione della temperatura del punto di saldatura, considerando la resistenza termica (R_{th j-s}= 50 °C/W). Questo è cruciale per determinare le correnti operative sicure a temperature ambiente elevate.

4.7 Diagramma di Radiazione

La Figura 6 è un diagramma polare che mostra la distribuzione spaziale dell'intensità luminosa (pattern di radiazione). L'ampio pattern, simile a Lambertiano, conferma l'angolo di visione di 120 gradi.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Viene fornito un disegno dimensionale dettagliato del package PLCC-2. Le dimensioni chiave includono la lunghezza, larghezza e altezza complessive, nonché la spaziatura e le dimensioni dei terminali (pad). Il disegno include una vista dall'alto che indica la marcatura del catodo. Salvo diversa specifica, la tolleranza dimensionale è di ±0.15 mm.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

La scheda tecnica specifica due metodi di saldatura. Per la saldatura a rifusione, la temperatura di picco massima non deve superare i 260°C e il tempo sopra i 260°C deve essere limitato a 10 secondi. Per 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 terminale. Questi limiti sono essenziali per prevenire danni al package plastico e ai fili di connessione interni. Il dispositivo è sensibile all'umidità; pertanto, se la confezione è stata aperta, potrebbe essere necessaria una fase di "baking" prima della saldatura se il tempo di esposizione supera il livello specificato (non dettagliato in questo estratto).

7. Informazioni su Confezionamento e Ordine

7.1 Confezionamento Resistente all'Umidità

I LED sono forniti in confezioni resistenti all'umidità. Sono tipicamente caricati in nastri portacomponenti, che vengono poi avvolti su bobine. Una configurazione comune è di 4000 pezzi per bobina. Il confezionamento include un essiccante ed è sigillato in un sacchetto di alluminio impermeabile con etichette appropriate.

7.2 Spiegazione dell'Etichetta

L'etichetta della bobina contiene diversi campi chiave: CPN (Numero Prodotto Cliente), P/N (Numero Prodotto), QTY (Quantità Confezionata), CAT (Classe Intensità Luminosa, corrispondente al bin di flusso), HUE (Classe Lunghezza d'Onda Dominante), REF (Classe Tensione Diretta) e LOT No (Numero di Lotto per tracciabilità).

7.3 Dimensioni Bobina e Nastro

Disegni dettagliati specificano le dimensioni della bobina (diametro, larghezza, dimensione del mozzo) e del nastro portacomponenti (dimensioni della tasca, passo, larghezza del nastro). Le tolleranze sono tipicamente di ±0.1 mm salvo diversa indicazione.

8. Suggerimenti Applicativi

La scheda tecnica elenca le principali aree applicative: Illuminazione Decorativa e per Intrattenimento, Illuminazione per Agricoltura e Uso Generale. L'ampio angolo di visione e la buona efficienza lo rendono adatto per l'illuminazione ambientale, la segnaletica, l'illuminazione orticola per specifiche fasi di crescita delle piante e apparecchi decorativi dove è desiderata un'illuminazione di accento rossa. Quando si progetta un circuito di pilotaggio, devono essere considerati il bin della tensione diretta e i valori nominali di corrente massima. Un resistore limitatore di corrente esterno o un driver a corrente costante sono obbligatori per prevenire danni da sovracorrente, come indicato nelle precauzioni.

9. Test di Affidabilità

È delineato un piano di test di affidabilità completo, che dimostra la robustezza del prodotto. I test sono condotti con un livello di confidenza del 90% e un LTPD (Lot Tolerance Percent Defective) del 10%. Gli elementi di test includono: Saldatura a Rifusione (260°C/10s), Shock Termico (-10°C a +100°C), Ciclo di Temperatura (-40°C a +100°C), Conservazione Alta Temperatura/Umidità (85°C/85% RH), Funzionamento Alta Temperatura/Umidità (85°C/85% RH, 35mA), Conservazione Bassa/Alta Temperatura e vari test di Vita Operativa a Bassa/Alta Temperatura in diverse condizioni di corrente e temperatura. La dimensione del campione per ogni test è di 22 pezzi con un criterio di accettazione/rifiuto di 0/1.

10. Precauzioni per l'Uso

La precauzione più critica è la protezione dalla sovracorrente. Il LED deve essere pilotato con una resistenza in serie o un circuito a corrente costante adeguato. Superare i valori massimi assoluti per corrente, tensione, potenza o temperatura causerà probabilmente danni permanenti. Devono essere seguite le corrette pratiche di manipolazione ESD durante l'assemblaggio. Il valore della resistenza termica deve essere utilizzato per calcolare la temperatura di giunzione nelle condizioni operative previste per garantirne il mantenimento al di sotto dei 115°C.

11. Confronto Tecnico e Differenziazione

Come LED a media potenza in package PLCC-2, questo dispositivo si colloca tra i LED indicatori a bassa potenza e i LED per illuminazione ad alta potenza. I suoi fattori chiave di differenziazione sono il bilanciamento tra una buona emissione luminosa (fino a 13 lm) e un consumo energetico relativamente modesto (max 182 mW) e l'impronta standardizzata PLCC-2 che semplifica la progettazione e l'approvvigionamento del PCB. Il dettagliato sistema di binning offre prevedibilità per la produzione di volumi.

12. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Quale corrente di pilotaggio devo utilizzare?

R: Il dispositivo è caratterizzato a 60mA. Può essere operato fino alla corrente continua massima di 70mA, ma è necessario garantire che la temperatura di giunzione non superi i 115°C considerando la temperatura ambiente, il design termico e utilizzando la curva di derating (Fig. 5).

D: Come identifico il catodo?

R: Il package ha un marcatore visivo (tipicamente una tacca o un punto verde) sul lato superiore vicino al terminale del catodo. Fare riferimento al disegno dimensionale del package.

D: Posso usarlo per funzionamento in impulsi?

R: Sì, ma la corrente di picco non deve superare i 140mA con un ciclo di lavoro di 1/10 e una larghezza di impulso di 10ms. La corrente media deve comunque rispettare il valore nominale continuo.

D: Perché il flusso luminoso è dato come un intervallo?

R: A causa delle variazioni di produzione, i LED sono classificati in bin. Si seleziona un bin (es. L2 per 11-12 lm) per garantire un livello minimo di prestazioni per il proprio design.

13. Studio di Caso di Progettazione e Utilizzo

Si consideri la progettazione di una striscia LED decorativa per illuminazione ambientale rossa. Il progettista seleziona il LED 67-21S nel bin L2 (11-12 lm) e nel bin di tensione 28 (2.1-2.2V) per coerenza. La striscia funziona a 12V CC. Per pilotare ogni LED a 60mA, si calcola il valore della resistenza in serie: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Utilizzando il massimo V_Fdi 2.2V per sicurezza, R = (12V - 2.2V) / 0.060A ≈ 163 ohm. Sarebbe scelto un resistore standard da 160 ohm. Più coppie LED+resistore di questo tipo sono collegate in parallelo alla linea di 12V. Il layout del PCB garantisce un'adeguata area di rame per la dissipazione del calore dai pad di saldatura del LED, considerando la resistenza termica verso l'ambiente.

14. Principio di Funzionamento

Questo LED funziona sul principio dell'elettroluminescenza in una giunzione p-n a semiconduttore. Quando viene applicata una tensione diretta che supera la soglia del diodo (circa 1.9-2.6V per questo materiale AlGaInP), elettroni e lacune vengono iniettati attraverso la giunzione. La loro ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica composizione della lega semiconduttrice AlGaInP determina l'energia del bandgap, che definisce la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa, in questo caso rossa. L'incapsulamento in resina trasparente protegge il chip e aiuta l'estrazione della luce.

15. Tendenze del Settore

Il segmento dei LED a media potenza continua a evolversi verso una maggiore efficienza (più lumen per watt), una migliore coerenza cromatica e costi più bassi. C'è una tendenza verso un binning più sofisticato e tolleranze più strette per soddisfare le esigenze di applicazioni che richiedono un aspetto uniforme, come videowall e illuminazione lineare. Anche la tecnologia di packaging avanza per offrire migliori prestazioni termiche a parità di ingombro, consentendo correnti di pilotaggio più elevate o una maggiore durata di vita. La tendenza verso impronte standardizzate come PLCC-2 facilita il riutilizzo del design e la flessibilità della catena di approvvigionamento.