SMD LED Media Potenza Giallo 67-21S Specifiche - Pacchetto PLCC-2 - 150mA - 2.8V - 590-600nm - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche per un diodo a emissione luminosa (LED) di media potenza a montaggio superficiale (SMD) in formato pacchetto PLCC-2. Il dispositivo è caratterizzato dall'emissione di luce gialla, ottenuta tramite un chip in materiale AlGaInP incapsulato in resina trasparente. È progettato per applicazioni di illuminazione generale che richiedono un equilibrio tra prestazioni, efficienza e fattore di forma compatto.

I vantaggi principali di questo LED includono un'elevata efficienza luminosa, un consumo energetico moderato adatto per applicazioni di media potenza e un ampio angolo di visione di 120 gradi, che garantisce una distribuzione uniforme della luce. Il prodotto rispetta gli standard ambientali e di sicurezza moderni, essendo privo di piombo (Pb-free), conforme alla direttiva sulla restrizione delle sostanze pericolose (RoHS), ai regolamenti REACH dell'UE e ai requisiti privi di alogeni (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm). Il suo design compatto lo rende un componente ideale per soluzioni di illuminazione con vincoli di spazio.

1.1 Applicazioni Target

Le principali aree di applicazione per questo LED sono varie, sfruttando le sue caratteristiche di colore e prestazioni. I mercati chiave includono l'Illuminazione Decorativa e per Intrattenimento, dove una resa gialla uniforme è desiderabile per effetti estetici. È anche adatto per applicazioni di Illuminazione Agricola, potenzialmente per fasi specifiche di crescita o illuminazione supplementare. Infine, il suo profilo di prestazioni bilanciato lo rende applicabile per l'illuminazione di Uso Generale in vari prodotti consumer e commerciali.

2. Analisi dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

I limiti operativi del dispositivo sono definiti in condizioni in cui la temperatura del punto di saldatura (T_Saldatura) è di 25°C. Superare questi valori può causare danni permanenti.

• Corrente Diretta (I_F):150 mA (Continua).
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):300 mA, ammissibile in condizioni pulsate con un ciclo di lavoro di 1/10 e una larghezza di impulso di 10ms.
• Dissipazione di Potenza (P_d):420 mW.
• Scarica Elettrostatica (ESD) Modello Corpo Umano (HBM):2000 V. Il componente è sensibile all'elettricità statica e sono obbligatorie le opportune precauzioni di manipolazione ESD. Questo valore è di riferimento.
• Temperatura di Esercizio (T_opr):-40°C a +85°C.
• Temperatura di Magazzinaggio (T_stg):-40°C a +100°C.
• Resistenza Termica, Giunzione-Punto di Saldatura (R_{th J-S}):50 °C/W. Questo parametro è fondamentale per la progettazione della gestione termica.
• Temperatura Massima di Giunzione (T_j):115 °C.
• 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.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Le prestazioni tipiche sono misurate a T_Saldatura= 25°C e I_F= 150 mA.

• Flusso Luminoso (Φ):Varia da un minimo di 11 lm a un massimo di 27 lm, con una tolleranza tipica di ±11%.
• Tensione Diretta (V_F):Varia da 1,8 V a 2,8 V alla corrente specificata, con una tolleranza tipica di ±0,1V.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):120 gradi, tipico.
• Corrente Inversa (I_R):Massimo di 50 µA quando viene applicata una tensione inversa (V_R) di 5V.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nella produzione, i LED vengono suddivisi in bin in base a parametri prestazionali chiave. Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfano requisiti specifici dell'applicazione per luminosità e caratteristiche elettriche.

3.1 Binning del Flusso Luminoso

I LED sono categorizzati in base alla loro emissione luminosa misurata a I_F=150mA. I codici bin (es. L2, L3, M3, N3) definiscono un intervallo minimo e massimo di flusso luminoso. Ad esempio, il bin L2 copre 11-12 lm, mentre il bin N3 copre 24-27 lm. La tolleranza all'interno di ciascun bin è di ±11%.

3.2 Binning della Tensione Diretta

I dispositivi sono anche suddivisi in bin in base alla loro caduta di tensione diretta a I_F=150mA. I codici bin da 25 a 34 rappresentano intervalli di tensione in passi di 0,1V, partendo da 1,8-1,9V (Bin 25) fino a 2,7-2,8V (Bin 34). La tolleranza è di ±0,1V.

3.3 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

Questo definisce il colore percepito della luce gialla. Sono specificati due bin: Y53 (590-595 nm) e Y54 (595-600 nm). 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 diversi grafici che illustrano il comportamento del dispositivo in condizioni variabili.

4.1 Distribuzione Spettrale

Un grafico mostra l'intensità luminosa relativa attraverso le lunghezze d'onda da circa 520 nm a 680 nm. La curva ha un picco nella regione gialla (intorno a 590-600 nm), confermando i bin di lunghezza d'onda dominante, con emissione minima in altre parti dello spettro visibile.

4.2 Caratteristiche Termiche ed Elettriche

• Tensione Diretta vs. Temperatura di Giunzione (Fig.1):Mostra come V_Fdiminuisca linearmente con l'aumentare della temperatura di giunzione (T_j), una caratteristica comune dei LED. Questo è importante per la progettazione di pilotaggio a corrente costante.
• Potenza Radiometrica Relativa vs. Corrente Diretta (Fig.2):Illustra la relazione sub-lineare tra l'emissione luminosa e la corrente di pilotaggio. L'efficienza tipicamente diminuisce a correnti molto elevate.
• Flusso Luminoso Relativo vs. Temperatura di Giunzione (Fig.3):Dimostra la riduzione dell'emissione luminosa all'aumentare di T_j, evidenziando l'importanza della gestione termica per mantenere la luminosità.
• Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Fig.4):La curva I-V standard per un diodo, che mostra la relazione esponenziale.
• Corrente Diretta Massima di Pilotaggio vs. Temperatura di Saldatura (Fig.5):Una curva di derating che indica che la massima corrente diretta continua ammissibile deve essere ridotta all'aumentare della temperatura ambiente/del punto di saldatura per evitare di superare T_j(max).
• Diagramma di Radiazione (Fig.6):Un grafico polare che raffigura la distribuzione spaziale dell'intensità luminosa, confermando l'ampio angolo di visione di 120 gradi con un pattern quasi Lambertiano.

5. Informazioni Meccaniche e sul Pacchetto

5.1 Dimensioni del Pacchetto

Il LED è alloggiato in un pacchetto standard PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier) a montaggio superficiale. Il disegno dimensionale specifica lunghezza, larghezza, altezza, passo dei terminali e altre caratteristiche meccaniche critiche. Salvo diversa indicazione, la tolleranza dimensionale è di ±0,15 mm. Il pacchetto è progettato per la compatibilità con processi automatizzati di pick-and-place e saldatura a rifusione.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Parametri di Saldatura

Il dispositivo è classificato per processi di saldatura standard: Saldatura a rifusione a una temperatura di picco di 260°C per una durata di 10 secondi, o saldatura manuale a 350°C per 3 secondi. Il rispetto di questi profili è necessario per prevenire danni al pacchetto o il degrado dei materiali interni.

6.2 Precauzioni per Magazzinaggio e Manipolazione

• Sensibilità ESD:Il prodotto è sensibile alle scariche elettrostatiche. Devono essere seguite le opportune procedure di manipolazione in ambiente ESD-safe durante tutte le fasi di assemblaggio e test.
• Sensibilità all'Umidità:I componenti sono confezionati in materiali resistenti all'umidità (sacchetti anti-umidità in alluminio con essiccante). Il sacchetto non deve essere aperto finché i prodotti non sono pronti per l'uso in un ambiente produttivo. Se esposti, potrebbe essere necessaria una fase di "baking" secondo gli standard del settore (sebbene condizioni specifiche non siano qui dettagliate).
• Protezione dalla Corrente:È obbligatorio un resistore limitatore di corrente esterno o un driver a corrente costante. I LED mostrano un aumento rapido della corrente con un piccolo aumento della tensione oltre la loro tensione diretta, il che può portare a fuga termica e guasto se non controllato adeguatamente.

7. Confezionamento e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

I LED sono forniti su nastro portacomponenti goffrato avvolto su bobine per l'assemblaggio automatizzato. Le specifiche chiave includono le dimensioni della bobina, la larghezza del nastro, la spaziatura delle tasche e la direzione progressiva. Una bobina standard contiene 4000 pezzi. Sono forniti disegni dettagliati per le dimensioni della bobina, del nastro portacomponenti e del nastro coprente, con tolleranze tipicamente di ±0,1 mm.

7.2 Spiegazione dell'Etichetta

L'etichetta di confezionamento include diversi codici: CPN (Numero Prodotto Cliente), P/N (Numero Prodotto), QTY (Quantità di Confezionamento), CAT (Classe di Intensità Luminosa, corrispondente al bin di flusso), HUE (Classe di Lunghezza d'Onda Dominante), REF (Classe di Tensione Diretta) e LOT No (Numero di Lotto per la tracciabilità).

8. Suggerimenti Applicativi e Considerazioni di Progettazione

8.1 Considerazioni di Progettazione

• Gestione Termica:Con una resistenza termica (R_{th J-S}) di 50 °C/W, un efficace dissipazione del calore dai pad di saldatura è cruciale, specialmente quando si opera alla corrente massima di 150 mA o vicino ad essa. La curva di derating (Fig.5) deve essere consultata per applicazioni ad alta temperatura ambiente.
• Circuito di Pilotaggio:Utilizzare sempre una sorgente a corrente costante o una sorgente di tensione con una resistenza in serie per impostare la corrente. La tensione diretta ha sia un intervallo (1,8-2,8V) che un coefficiente di temperatura negativo, rendendo instabili i progetti pilotati in tensione.
• Progettazione Ottica:L'ampio angolo di visione di 120 gradi è vantaggioso per applicazioni che richiedono un'illuminazione ampia senza ottiche secondarie. Per fasci focalizzati, devono essere selezionate opportune ottiche primarie (lenti).

8.2 Binning per la Coerenza Applicativa

Per applicazioni in cui l'uniformità di colore o luminosità è critica (es. array multi-LED nell'illuminazione decorativa), specificare bin stretti per flusso luminoso (Φ), tensione diretta (V_F) e lunghezza d'onda dominante è essenziale. L'uso di LED dello stesso lotto di produzione può ulteriormente migliorare la coerenza.

9. Affidabilità e Garanzia di Qualità

Viene eseguita una serie completa di test di affidabilità per garantire la longevità e la robustezza del prodotto sotto vari stress ambientali. I test sono condotti con un livello di confidenza del 90% e una Percentuale di Difettosità Tollerata per Lotto (LTPD) del 10%. La dimensione del campione per ogni test è di 22 pezzi, con un criterio Accetta/Rifiuta di 0/1.

9.1 Voci dei Test di Affidabilità

Il regime di test include: Resistenza alla Saldatura a Rifusione, Shock Termico, Ciclo Termico, Magazzinaggio Alta Temperatura/Umidità, Funzionamento Alta Temperatura/Umidità, Magazzinaggio Bassa Temperatura, Magazzinaggio Alta Temperatura e multipli test di Vita Operativa Alta/Bassa Temperatura in diverse condizioni di corrente e temperatura (es. 150mA a 25°C, 55°C e 90mA a 85°C). Questi test simulano condizioni operative reali e invecchiamento accelerato.

10. Confronto e Posizionamento Tecnico

Come LED di media potenza in pacchetto PLCC-2, questo dispositivo occupa una nicchia specifica. Rispetto ai LED a bassa potenza (es. pacchetti 0603, 0805), offre un'emissione luminosa significativamente più alta, rendendolo adatto per l'illuminazione primaria piuttosto che solo come indicatore. Rispetto ai LED ad alta potenza (es. pacchetti da 1W, 3W su PCB a nucleo metallico), opera a correnti inferiori e ha requisiti di gestione termica più semplici, spesso dissipando il calore solo attraverso le piste del PCB. I suoi differenziatori chiave sono la combinazione di buona efficienza, un pacchetto compatto e standardizzato, ampio angolo di visione e conformità a rigorose normative ambientali.

11. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

11.1 Qual è la corrente operativa tipica?

Le caratteristiche elettro-ottiche sono specificate a 150 mA, che è anche la massima corrente diretta continua. Questo è il punto di test standard e operativo consigliato per ottenere il flusso luminoso nominale.

11.2 Perché è necessario un driver a corrente costante?

La tensione diretta (V_F) ha una dispersione di produzione (1,8-2,8V) e diminuisce con la temperatura. Pilotare con una tensione fissa causerebbe grandi variazioni nella corrente e quindi nell'emissione luminosa, potenzialmente superando il valore massimo assoluto e causando il guasto. Una sorgente a corrente costante garantisce una luminosità stabile e protegge il LED.

11.3 Come interpreto i codici bin in un ordine?

Il numero di parte completo include codici per flusso luminoso (es. L8), tensione diretta (es. 28) e lunghezza d'onda dominante (es. Y54). Questo specifica un dispositivo con flusso tra 17-18 lm, V_Ftra 2,1-2,2V e una lunghezza d'onda tra 595-600 nm. I progettisti dovrebbero selezionare bin che corrispondano al loro design del circuito (per la tensione) e ai requisiti dell'applicazione (per luminosità e colore).

11.4 Quali sono le condizioni di magazzinaggio prima dell'uso?

I componenti sono sensibili all'umidità. Devono essere conservati nelle loro confezioni originali anti-umidità non aperte. Una volta aperte, dovrebbero essere utilizzati entro un periodo di tempo specificato o sottoposti a "baking" secondo gli standard del settore pertinenti (es. standard IPC/JEDEC) per rimuovere l'umidità assorbita prima della saldatura a rifusione, per prevenire il fenomeno del "popcorning" o delaminazione.

12. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Scenario: Progettazione di una luce a stringa decorativa con LED gialli.Un progettista necessita di 50 LED per stringa. Per garantire un aspetto uniforme, specifica un bin di flusso luminoso stretto (es. L7: 16-17 lm) e un singolo bin di lunghezza d'onda dominante (Y54). Progetta un circuito di pilotaggio che fornisce una costante di 150 mA. Considerando la resistenza termica di 50 °C/W, assicura che il PCB abbia un'area di rame sufficiente sotto i pad del LED per fungere da diffusore termico, specialmente se le luci saranno utilizzate in apparecchiature chiuse. Calcola la caduta di tensione totale per la stringa in serie in base al bin V_Fmassimo (es. Bin 34: 2,8V) per dimensionare correttamente l'alimentatore. L'ampio angolo di visione di 120 gradi è perfetto per creare un effetto diffuso e luminoso senza punti caldi.

13. Principio Operativo

La luce è generata attraverso l'elettroluminescenza. Quando viene applicata una tensione diretta che supera il potenziale interno del diodo, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva del chip semiconduttore (composto da AlGaInP). Questi portatori di carica si ricombinano, rilasciando energia sotto forma di fotoni. La composizione specifica della lega AlGaInP determina l'energia del bandgap, che a sua volta definisce la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa - in questo caso, gialla (590-600 nm). L'incapsulamento in resina trasparente protegge il chip, fornisce stabilità meccanica e modella il pattern di emissione luminosa.

14. Tendenze e Contesto del Settore

I LED di media potenza in pacchetti come il PLCC-2 sono diventati il cavallo di battaglia per applicazioni di illuminazione generale grazie al loro eccellente equilibrio tra costo, efficienza (lumen per watt) e affidabilità. La tendenza in questo segmento è verso efficienze sempre più elevate, consentendo un consumo energetico inferiore o un'emissione luminosa maggiore a parità di fattore di forma. C'è anche una spinta continua per un miglioramento della coerenza del colore (binning più stretto) e per valutazioni di temperatura operativa massima più elevate. Inoltre, la conformità alle normative ambientali in evoluzione (RoHS, REACH, privi di alogeni) è ora un requisito standard, non un differenziatore. La tecnologia è matura, con l'attenzione focalizzata sull'ottimizzazione della produzione e sull'integrazione in sistemi di illuminazione più intelligenti e connessi.