Scheda Tecnica LED SMD a Riflettore 67-22/R6BHC-B07/2T - Package P-LCC-4 - Rosso/Blu - 20mA - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche tecniche per il 67-22/R6BHC-B07/2T, un LED a montaggio superficiale (SMD) dotato di riflettore integrato in un package P-LCC-4. Questo componente è progettato per fornire un'elevata luminosità con un ampio angolo di visione, rendendolo una scelta ottimale per applicazioni che richiedono indicatori visivi chiari o una retroilluminazione uniforme. Il prodotto è disponibile in due varianti di chip distinte: R6 (Rosso Brillante) e BH (Blu), entrambe incapsulate in una finestra di resina trasparente incolore. Il design incorpora un riflettore interno per migliorare l'efficienza e la direzionalità dell'emissione luminosa.

I vantaggi principali di questo LED includono la compatibilità con le attrezzature automatiche pick-and-place, l'idoneità per i processi di saldatura a rifusione in fase di vapore e la disponibilità su nastro e bobina per la produzione di grandi volumi. È un componente privo di piombo e conforme alle normative ambientali pertinenti. I mercati target principali sono le telecomunicazioni, l'elettronica di consumo e i pannelli di controllo industriali, dove funge da indicatore affidabile, retroilluminazione per LCD e interruttori, o come sorgente luminosa per guide luminose.

2. Analisi dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

I limiti operativi del dispositivo sono definiti in specifiche condizioni ambientali (Ta=25°C). Superare questi valori può causare danni permanenti.

• Tensione Inversa (VR):Massimo 5V. Questo è un parametro critico per la protezione del circuito; applicare una polarizzazione inversa oltre questo valore può danneggiare la giunzione del LED.
• Corrente Diretta (IF):La corrente diretta continua in DC differisce tra i chip: 50 mA per l'R6 (Rosso) e 25 mA per il BH (Blu). La condizione operativa tipica specificata nella scheda tecnica è 20mA.
• Corrente Diretta di Picco (IFP):100 mA per entrambi i chip, applicabile per operazioni in impulso con specifici cicli di lavoro.
• Dissipazione di Potenza (Pd):120 mW per R6 e 95 mW per BH. Questo parametro, insieme alla resistenza termica (implicita), determina la potenza massima ammissibile in date condizioni termiche.
• Intervalli di Temperatura:Temperatura operativa (Topr) da -40°C a +85°C; Temperatura di stoccaggio (Tstg) da -40°C a +90°C.
• Temperatura di Saldatura:Il componente può resistere alla saldatura a rifusione con una temperatura di picco di 260°C per un massimo di 10 secondi, o alla saldatura manuale a 350°C per un massimo di 3 secondi.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Le metriche di prestazione chiave sono misurate a Ta=25°C e IF=20mA, salvo diversa indicazione.

• Intensità Luminosa (Iv):Varia da un minimo di 90 mcd a un massimo di 225 mcd per entrambi i chip R6 e BH. Il valore tipico rientra in questo intervallo di binning.
• Angolo di Visione (2θ1/2):La larghezza a metà altezza dell'intensità è tipicamente di 120 gradi, fornendo un pattern di emissione molto ampio ideale per l'illuminazione di aree estese.
• Lunghezza d'Onda:
  • R6 (Rosso):La lunghezza d'onda di picco (λp) è tipicamente 632 nm. La lunghezza d'onda dominante (λd) varia da 621 nm a 631 nm.
  • BH (Blu):La lunghezza d'onda di picco (λp) è tipicamente 468 nm. La lunghezza d'onda dominante (λd) varia da 466.5 nm a 471.5 nm.
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ):Circa 20 nm per R6 e 25 nm per BH, definisce la purezza spettrale della luce emessa.
• Tensione Diretta (VF):
  • R6 (Rosso):Varia da 1.75V a 2.35V a 20mA.
  • BH (Blu):Varia da 2.9V a 3.7V a 20mA. Questa tensione diretta più elevata è caratteristica dei LED blu basati su InGaN.
• Corrente Inversa (IR):Massimo 10 μA quando viene applicata una polarizzazione inversa di 5V.

Nota sulle Tolleranze:La scheda tecnica specifica le tolleranze di produzione: Intensità Luminosa (±11%), Lunghezza d'Onda Dominante (±1nm) e Tensione Diretta (±0.1V). Queste sono importanti per la coerenza del design.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza di colore e luminosità nella produzione, i LED vengono suddivisi in bin in base a parametri chiave.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

Entrambi i chip R6 e BH sono raggruppati in quattro bin di intensità (Q2, R1, R2, S1) quando misurati a IF=20mA. I bin definiscono valori minimi e massimi, consentendo ai progettisti di selezionare il grado di luminosità appropriato per la loro applicazione, dallo standard (Q2: 90-112 mcd) all'alta luminosità (S1: 180-225 mcd).

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

Per il chip R6 (Rosso), la lunghezza d'onda dominante è suddivisa in due codici: FF1 (621-626 nm) e FF2 (626-631 nm). Ciò consente di selezionare una specifica tonalità di rosso. Il chip BH (Blu) ha un unico intervallo specificato più stretto (466.5-471.5 nm), indicando una maggiore coerenza nell'emissione della lunghezza d'onda blu.

3.3 Binning della Tensione Diretta

Anche la tensione diretta è suddivisa in bin per aiutare nella progettazione del circuito, in particolare per il calcolo della resistenza limitatrice di corrente e il design dell'alimentatore.

• R6 (Rosso):Bin 0 (1.75-1.95V), 1 (1.95-2.15V) e 2 (2.15-2.35V).
• BH (Blu):Bin 11 (2.90-3.10V), 12 (3.10-3.30V), 13 (3.30-3.50V) e 14 (3.50-3.70V).

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fornisce le curve caratteristiche per entrambe le varianti R6 e BH, offrendo una visione più approfondita delle prestazioni in condizioni variabili.

4.1 Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta

Questa curva mostra una relazione quasi lineare tra corrente diretta e emissione luminosa fino alla corrente nominale. Conferma che 20mA è un punto operativo standard ben all'interno della regione lineare per entrambi i colori. Pilotare il LED a correnti più elevate aumenta l'output ma aumenta anche la temperatura di giunzione e accelera il decadimento del flusso luminoso.

4.2 Curva di Derating della Corrente Diretta

Questo grafico è cruciale per la gestione termica. Illustra la massima corrente diretta continua ammissibile in funzione della temperatura ambiente (Ta). All'aumentare di Ta, la corrente massima ammissibile diminuisce linearmente. Per un funzionamento affidabile ad alte temperature ambientali (es. +85°C), la corrente diretta deve essere significativamente ridotta rispetto al suo valore nominale a 25°C.

4.3 Distribuzione Spettrale

I grafici spettrali mostrano la potenza radiante normalizzata rispetto alla lunghezza d'onda. La curva R6 è centrata attorno a 632 nm con una tipica larghezza di banda, mentre la curva BH è centrata attorno a 468 nm. Questi grafici sono utili per applicazioni sensibili a specifici contenuti spettrali.

4.4 Tensione Diretta vs. Corrente Diretta

Questa curva caratteristica IV dimostra la relazione esponenziale tipica dei diodi. La tensione aumenta in modo logaritmico con la corrente. La curva aiuta a comprendere la resistenza dinamica del LED ed è essenziale per progettare circuiti di pilotaggio efficienti.

4.5 Diagramma di Radiazione

Il diagramma polare rappresenta visivamente il tipico angolo di visione di 120°. L'intensità è normalizzata al valore di picco (sull'asse). Il diagramma mostra una distribuzione di tipo Lambertiano, comune per LED con lente diffondente o riflettore, fornendo un'illuminazione ampia e uniforme.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il LED è alloggiato in un package P-LCC-4 (Plastic Leaded Chip Carrier, 4 pin). Il disegno dimensionato dettagliato specifica le dimensioni complessive, la spaziatura dei terminali e i dettagli della cavità. Le dimensioni chiave includono l'impronta, fondamentale per il design delle piazzole PCB. Il package incorpora una coppa riflettente integrata che circonda il chip LED, che serve a collimare la luce e aumentare l'intensità luminosa diretta. L'anodo e il catodo sono chiaramente indicati nel diagramma del package.

6. Linee Guida per la Saldatura e l'Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione

Viene fornito un profilo di temperatura dettagliato per la saldatura a rifusione senza piombo. Le fasi chiave includono:

• Preriscaldamento:150-200°C per 60-120 secondi, con una velocità di riscaldamento massima di 3°C/sec.
• Rifusione (Sopra il Liquido):Il tempo sopra 217°C dovrebbe essere di 60-150 secondi. La temperatura di picco non deve superare i 260°C e il tempo entro 5°C dal picco dovrebbe essere al massimo di 10 secondi.
• Raffreddamento:Velocità di raffreddamento massima di 6°C/sec.

Nota Critica:La saldatura a rifusione non dovrebbe essere eseguita più di due volte per prevenire danni da stress termico al package e ai fili di collegamento.

6.2 Precauzioni per lo Stoccaggio e la Manipolazione

• Sensibilità all'Umidità:Il componente è imballato in una busta resistente all'umidità con essiccante. La busta non deve essere aperta fino a quando i componenti non sono pronti per l'uso. La vita utile dopo l'apertura è di 168 ore in condizioni di ≤30°C e ≤60% UR.
• Essiccazione:Se il tempo di stoccaggio viene superato o l'indicatore dell'essiccante cambia, è necessario un trattamento di essiccazione a 60 ±5°C per 24 ore prima della rifusione per prevenire l'"effetto popcorn" (crepe del package dovute alla pressione del vapore).
• Protezione dalla Corrente:È obbligatorio un resistore limitatore di corrente esterno. I LED sono dispositivi pilotati in corrente; una piccola variazione della tensione diretta può causare una grande variazione della corrente, potenzialmente portando a un guasto istantaneo.
• Stress Meccanico:Evitare di applicare stress meccanico al corpo del LED durante il processo di saldatura.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

Il prodotto è fornito su nastro portacomponenti da 8mm, avvolto su bobine standard. Ogni bobina contiene 2000 pezzi. Vengono forniti disegni dettagliati per le dimensioni delle tasche del nastro portacomponenti e per le dimensioni della bobina per garantire la compatibilità con gli alimentatori delle attrezzature di assemblaggio automatico.

7.2 Spiegazione dell'Etichetta

L'etichetta della bobina contiene diversi codici:

• P/N:Il numero di parte del produttore (67-22/R6BHC-B07/2T).
• QTY:La quantità di componenti sulla bobina.
• CAT, HUE, REF:Codici corrispondenti rispettivamente al bin dell'Intensità Luminosa, al bin della Lunghezza d'Onda Dominante e al bin della Tensione Diretta.
• LOT No:Numero di lotto per la tracciabilità.

8. Suggerimenti per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Apparecchiature di Telecomunicazione:Indicatori di stato su router, modem, telefoni e fax.
• Retroilluminazione LCD:Retroilluminazione edge-lit o direct-lit per piccoli display LCD monocromatici o a colori in elettrodomestici, strumenti e dispositivi portatili.
• Illuminazione di Interruttori e Simboli:Retroilluminazione per interruttori a membrana, tastiere e legende dei pannelli.
• Applicazioni con Guide Luminose:Funge da sorgente luminosa per guide luminose in acrilico o PC che trasportano la luce dal PCB a un pannello frontale o display.
• Indicatori di Stato Generali:Indicatori di alimentazione, attività, allarme o modalità in un'ampia gamma di prodotti elettronici.

8.2 Considerazioni di Progettazione

• Limitazione di Corrente:Utilizzare sempre una resistenza in serie. Calcolare il valore della resistenza usando R = (Vsupply - Vf) / If, dove Vf dovrebbe essere scelto dal valore massimo del bin (es. 2.35V per R6, 3.7V per BH) per un design conservativo che garantisca che la corrente non superi mai i 20mA anche con tolleranze della tensione di alimentazione e variazione di Vf.
• Gestione Termica:Per un funzionamento continuo ad alte temperature ambientali o vicino alla corrente massima, considerare il layout del PCB. Utilizzare aree di rame adeguate collegate al pad termico del LED (se presente) o ai terminali del catodo per fungere da dissipatore di calore.
• Design Ottico:L'ampio angolo di visione di 120° potrebbe richiedere guide luminose, diffusori o lenti per modellare il fascio per applicazioni specifiche. Il riflettore integrato fornisce una buona intensità diretta ma potrebbe non essere adatto per requisiti di fascio estremamente stretto.
• Protezione ESD:Sebbene non sia esplicitamente classificato per l'ESD, durante l'assemblaggio dovrebbero essere osservate le normali precauzioni di manipolazione ESD per prevenire danni latenti alla giunzione del semiconduttore.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

Rispetto ai LED SMD standard senza riflettore integrato, questo componente offre un'intensità luminosa diretta significativamente più elevata per la stessa corrente di pilotaggio, grazie all'effetto di raccolta della luce della coppa riflettente. Il package P-LCC-4 fornisce una struttura meccanica più robusta rispetto ai package chip-scale, offrendo spesso prestazioni termiche migliori attraverso i suoi terminali. La disponibilità di informazioni dettagliate di binning per intensità, lunghezza d'onda e tensione consente un design di sistema più preciso e una migliore coerenza del prodotto finale rispetto a LED non binnati o con binning ampio. La combinazione di ampio angolo di visione e buona intensità lo rende una scelta versatile dove sono necessarie sia la visibilità da angoli fuori asse che prestazioni luminose sull'asse.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

10.1 Qual è la differenza tra lunghezza d'onda di picco e lunghezza d'onda dominante?

La lunghezza d'onda di picco (λp) è la lunghezza d'onda alla quale la distribuzione di potenza spettrale è massima. La lunghezza d'onda dominante (λd) è la singola lunghezza d'onda della luce monocromatica che corrisponde più da vicino al colore percepito della luce del LED. Per scopi di progettazione, specialmente in applicazioni sensibili al colore, la lunghezza d'onda dominante e il suo binning sono più rilevanti.

10.2 Posso pilotare questo LED a 30mA invece che a 20mA?

Sebbene il Valore Massimo Assoluto per la corrente diretta continua sia 50mA (R6) o 25mA (BH), le Caratteristiche Elettro-Ottiche sono specificate a 20mA. Pilotare a 30mA produrrà più luce ma aumenterà anche la dissipazione di potenza, la temperatura di giunzione e potenzialmente accelererà il decadimento del flusso luminoso. È essenziale consultare la curva di derating e assicurarsi che la temperatura di giunzione rimanga entro limiti sicuri. Per un funzionamento affidabile a lungo termine, si raccomanda di attenersi alla condizione tipica di 20mA.

10.3 Perché la tensione diretta del LED blu è più alta di quella del rosso?

Ciò è dovuto ai materiali semiconduttori fondamentali. Il LED rosso R6 utilizza AlGaInP (Fosfuro di Alluminio Gallio Indio), che ha un'energia di bandgap inferiore. Il LED blu BH utilizza InGaN (Nitruro di Indio Gallio), che ha un bandgap più ampio. Un bandgap più ampio richiede più energia affinché gli elettroni lo attraversino, il che si traduce in una tensione diretta più elevata per la stessa corrente.

10.4 Come interpreto i codici di binning quando ordino?

Quando si effettua un ordine, è possibile specificare i codici di binning desiderati per CAT (Intensità), HUE (Lunghezza d'Onda) e REF (Tensione) per assicurarsi di ricevere LED con parametri di prestazione all'interno della propria finestra di progettazione specifica. Ad esempio, per un'emissione rossa brillante e consistente, si potrebbe specificare CAT=S1 e HUE=FF2. Se non specificati, si riceveranno componenti dai bin di produzione standard.

11. Caso di Studio di Progettazione e Utilizzo

Scenario: Progettazione di un pannello indicatore multi-stato per uno switch di rete.Il pannello richiede LED rossi per "Allarme Critico", LED blu per "Sistema Attivo" e deve essere visibile da vari angoli in un'unità rack-mount. Viene selezionato il 67-22/R6BHC-B07/2T.

Implementazione:Vengono utilizzate le varianti R6 (Rosso) e BH (Blu). Il progettista seleziona il bin di intensità S1 per la massima luminosità e specifica bin di lunghezza d'onda stretti (es. FF2 per il rosso) per la coerenza del colore su tutte le unità. Viene progettato un semplice circuito di pilotaggio utilizzando un'alimentazione a 5V. Per il LED blu (Vf max=3.7V @20mA), la resistenza limitatrice di corrente è calcolata: R = (5V - 3.7V) / 0.02A = 65 Ohm. Viene scelta una resistenza standard da 68 Ohm. Per il LED rosso (Vf max=2.35V), R = (5V - 2.35V) / 0.02A = 132.5 Ohm; viene utilizzata una resistenza da 130 Ohm. L'ampio angolo di visione di 120° garantisce che gli indicatori siano chiaramente visibili anche quando il tecnico non è direttamente di fronte al pannello. I componenti sono posizionati utilizzando attrezzature automatiche dal nastro e bobina forniti.

12. Principio di Funzionamento

I Diodi Emettitori di Luce (LED) sono dispositivi a semiconduttore che emettono luce attraverso l'elettroluminescenza. Quando una tensione diretta viene applicata attraverso la giunzione p-n, gli elettroni del materiale di tipo n si ricombinano con le lacune del materiale di tipo p nella regione attiva. Questo processo di ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica lunghezza d'onda (colore) della luce emessa è determinata dall'energia di bandgap del materiale semiconduttore utilizzato nella regione attiva. Il sistema di materiali AlGaInP produce luce rossa, arancione e gialla, mentre il sistema InGaN produce luce blu, verde e bianca (quando combinato con un fosforo). Il riflettore integrato in questo package è una cavità sagomata, tipicamente realizzata con un materiale altamente riflettente, che circonda il chip. Rindirizza la luce che altrimenti verrebbe emessa lateralmente o all'indietro verso la parte anteriore del package, aumentando così l'intensità luminosa diretta utile e controllando il pattern del fascio.

13. Tendenze Tecnologiche

Lo sviluppo di LED SMD come questo segue le tendenze più ampie del settore verso la miniaturizzazione, l'aumento dell'efficienza (lumen per watt) e l'affidabilità più elevata. L'uso della tecnologia a riflettore all'interno di un'impronta di package standard è un metodo economico per aumentare le prestazioni senza passare a tipi di package più costosi come chip-on-board (COB) o avanzati. C'è una spinta continua a migliorare l'efficienza sia dei materiali AlGaInP (rosso) che InGaN (blu/verde), portando a una maggiore luminosità dalla stessa corrente o alla stessa luminosità a potenza inferiore. Le innovazioni nel packaging si concentrano su una migliore gestione termica per gestire densità di potenza aumentate e sul miglioramento della coerenza del colore e dell'uniformità del colore angolare (ACU) attraverso il pattern di emissione. L'enfasi sulla conformità senza piombo e RoHS, come si vede in questa scheda tecnica, riflette il passaggio dell'intero settore verso una produzione ambientalmente sostenibile.