Scheda Tecnica LED SMD Side View 57-11UTC/S827-1/TR8 - Package P-LCC-4 - Bianco - 20mA - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il 57-11UTC/S827-1/TR8 è un diodo a emissione luminosa (LED) bianco ad alte prestazioni, progettato in un compatto package SMD (Surface-Mount Device) P-LCC-4. Questo LED side-view è concepito per fornire un'illuminazione efficiente e affidabile per una varietà di applicazioni elettroniche moderne in cui lo spazio e il consumo energetico sono vincoli critici.

Il dispositivo presenta un package bianco con resina trasparente, utilizzando la tecnologia a chip InGaN per produrre luce bianca. Un aspetto chiave del design è il suo ampio angolo di visione, ottenuto attraverso un design ottimizzato di un inter-riflettore all'interno del package. Questo design migliora l'accoppiamento della luce e rende il LED particolarmente adatto per applicazioni che coinvolgono guide luminose, dove è richiesta un'illuminazione laterale uniforme. Il suo basso requisito di corrente lo posiziona ulteriormente come un componente ideale per apparecchiature portatili alimentate a batteria e altre applicazioni in cui l'efficienza energetica è fondamentale.

Il prodotto aderisce a rigorosi standard ambientali e di qualità, essendo privo di piombo, conforme alle normative UE RoHS e REACH, e soddisfa i requisiti alogeni-free (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm). È inoltre precondizionato secondo JEDEC J-STD-020D Livello 3 per la sensibilità all'umidità.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

Vantaggi Principali:

• Alta Intensità Luminosa ed Efficienza:Fornisce un'uscita luminosa con consumo energetico ottimizzato.
• Ampio Angolo di Visione (~120°):Il design side-view con inter-riflettore garantisce una distribuzione della luce ampia e uniforme, perfetta per l'illuminazione laterale.
• Compatto Package P-LCC-4:Il fattore di forma ridotto risparmia prezioso spazio sul PCB.
• Costruzione Robusta:Include protezione ESD (2000V HBM) ed è progettato per processi di saldatura a rifusione affidabili.
• Conformità Ambientale:Soddisfa i moderni requisiti normativi per le sostanze pericolose.

Applicazioni Target:

• Retroilluminazione per display LCD a colori completi in elettronica di consumo, pannelli industriali e display automobilistici.
• Indicatori di stato e retroilluminazione in apparecchiature per l'automazione d'ufficio (OA) come stampanti, scanner e dispositivi multifunzione.
• Illuminazione interna automobilistica, illuminazione del cruscotto e retroilluminazione degli interruttori.
• Sostituzione generale per le tradizionali lampadine in miniatura e lampade fluorescenti nelle applicazioni di indicazione.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

Questa sezione fornisce un'analisi dettagliata e oggettiva dei principali parametri elettrici, ottici e termici specificati nella scheda tecnica.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Il funzionamento in queste condizioni non è garantito.

• Tensione Inversa (V_R):5V. Superare questa tensione in polarizzazione inversa può causare la rottura della giunzione.
• Corrente Diretta Continua (I_F):30mA. La massima corrente CC per un funzionamento affidabile a lungo termine.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):100mA (a ciclo di lavoro 1/10, 1kHz). Consente brevi impulsi di corrente più elevata, utili per schemi di multiplexing o dimmerizzazione PWM.
• Dissipazione di Potenza (P_d):110mW. La massima potenza che il package può dissipare, calcolata come V_F* I_F. Questo limite è cruciale per la gestione termica.
• Temperatura di Funzionamento & Stoccaggio:-40°C a +85°C (funzionamento), -40°C a +90°C (stoccaggio). Specifica l'intervallo ambientale completo per la funzionalità del dispositivo e lo stoccaggio non operativo.
• Resistenza ESD (HBM):2000V. Fornisce un livello di protezione contro le scariche elettrostatiche durante la manipolazione.
• Temperatura di Saldatura:Rifusione: picco di 260°C per max 10 sec. Saldatura manuale: 350°C per max 3 sec per terminale. Critico per il controllo del processo di assemblaggio.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche (Ta=25°C)

Questi sono i parametri di prestazione tipici misurati in condizioni di test standard.

• Intensità Luminosa (I_v):900mcd (Min), 1800mcd (Max) a I_F=20mA. Questa è la misura primaria dell'uscita luminosa. L'ampio intervallo indica che viene utilizzato un sistema di binning (vedi Sezione 3). Non viene fornito un valore tipico (Typ.), implicando una selezione basata su specifici codici bin.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):120° (Typ). Definito come l'angolo totale in cui l'intensità scende alla metà del valore di picco. Ciò conferma il pattern di emissione ampio e diffuso.
• Tensione Diretta (V_F):2.75V (Min), 3.95V (Max) a I_F=20mA. La caduta di tensione ai capi del LED durante il funzionamento. Anche questo parametro è soggetto a binning. La variazione è dovuta alle tolleranze intrinseche del processo semiconduttore.
• Tolleranze:La scheda tecnica riporta una tolleranza di ±11% sull'intensità luminosa e una tolleranza di ±0.1V sulla tensione diretta all'interno di un dato bin, che deve essere considerata per un design preciso.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nella produzione di massa, i LED vengono suddivisi in gruppi di prestazione o "bin". Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfano specifici requisiti di luminosità ed elettrici.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

I LED sono categorizzati in tre bin in base alla loro intensità luminosa misurata a 20mA:

• Bin V2:900 mcd a 1120 mcd
• Bin W1:1120 mcd a 1420 mcd
• Bin W2:1420 mcd a 1800 mcd

Questo binning garantisce che all'interno di un lotto di produzione, la variazione di luminosità sia controllata. Per applicazioni che richiedono una luminosità uniforme su più LED, specificare un singolo bin più stretto (es. W1) è essenziale.

3.2 Binning della Tensione Diretta

I LED sono anche suddivisi in bin in base alla loro caduta di tensione diretta in quattro gruppi:

• Gruppo M5:2.75V a 3.05V
• Gruppo 6:3.05V a 3.35V
• Gruppo 7:3.35V a 3.65V
• Gruppo 8:3.65V a 3.95V

Il binning della tensione è critico per progettare reti di resistori limitatori di corrente, specialmente quando si pilotano più LED in serie. Utilizzare LED dello stesso bin di tensione minimizza lo squilibrio di corrente in stringhe parallele.

3.3 Binning delle Coordinate di Cromaticità

Il punto di bianco è definito dalle sue coordinate sul diagramma di cromaticità CIE 1931. La scheda tecnica definisce quattro bin principali:

• 6K, 6L, 7K, 7L:Ogni bin ha un'area quadrilatera definita sul grafico colore x,y. Ad esempio, il Bin 6K copre x da 0.3130 a 0.3300 e y da 0.2840 a 0.3300.
• Tolleranza:La tolleranza delle coordinate di cromaticità è ±0.01, che definisce la variazione ammissibile dai punti angolari nominali del bin.

Questo binning consente la selezione di LED per applicazioni in cui la coerenza del colore è importante, come la retroilluminazione LCD o indicatori multi-LED.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Le curve caratteristiche fornite offrono preziose informazioni sul comportamento del LED in condizioni non standard.

4.1 Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente

La curva mostra che l'intensità luminosa è relativamente stabile da -40°C a circa 25°C, rimanendo vicina al 100% del suo valore a temperatura ambiente. All'aumentare della temperatura oltre i 25°C, l'intensità diminuisce gradualmente. Alla massima temperatura operativa di 85°C, l'uscita può essere circa l'80-85% del suo valore a 25°C. Questo effetto di quenching termico è tipico dei LED e deve essere considerato nei progetti che operano in ambienti caldi.

4.2 Curva di Derating della Corrente Diretta

Questo grafico detta la massima corrente diretta continua ammissibile in funzione della temperatura ambiente. A 25°C, sono consentiti i pieni 30mA. All'aumentare della temperatura ambiente, la corrente massima consentita deve essere ridotta linearmente per evitare di superare il limite di dissipazione di potenza di 110mW e per gestire la temperatura di giunzione. Questa è una regola di progettazione critica per l'affidabilità.

4.3 Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V)

La curva mostra la classica relazione esponenziale di un diodo. La tensione diretta aumenta con la corrente. Alla tipica corrente operativa di 20mA, V_Fè approssimativamente 3.2V a 3.4V (a seconda del bin). Questa curva è essenziale per selezionare un valore appropriato del resistore limitatore di corrente quando si utilizza una sorgente di tensione costante: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F.

4.4 Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta

L'uscita luminosa aumenta approssimativamente in modo lineare con la corrente nell'intervallo inferiore, ma può mostrare segni di saturazione o ridotta efficienza a correnti più elevate (vicino a 30-40mA). Operare a 20mA rappresenta un buon equilibrio tra luminosità ed efficienza/affidabilità.

4.5 Distribuzione Spettrale e Pattern di Radiazione

La curva spettrale mostra una lunghezza d'onda di picco tipica per un LED bianco a conversione di fosforo, probabilmente nella regione blu (~450-460nm) con un'ampia emissione del fosforo nello spettro giallo, che si combinano per produrre luce bianca. Il diagramma del pattern di radiazione conferma visivamente il profilo di emissione ampio, simile a Lambertiano, con un angolo di visione di 120°.

5. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

5.1 Dimensioni del Package

Il LED è alloggiato in un package P-LCC-4. Le dimensioni chiave (in mm) includono la dimensione complessiva del corpo, la spaziatura dei terminali e la posizione dell'identificatore del catodo (tipicamente una tacca o un segno verde sul package). Viene fornito anche il land pattern PCB consigliato (impronta), mostrando le dimensioni e la spaziatura delle piazzole di saldatura per garantire una corretta saldatura e allineamento.

5.2 Identificazione della Polarità

La polarità corretta è essenziale. La scheda tecnica indica il terminale del catodo (negativo). Sul package, questo è spesso contrassegnato da un punto verde, una tacca su un lato del corpo o un angolo smussato. L'impronta PCB dovrebbe includere un marcatore di polarità corrispondente a questa caratteristica.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione

Viene fornito un profilo dettagliato per rifusione senza piombo:

• Preriscaldamento:150-200°C per 60-120 secondi (rampa max 3°C/sec).
• Rifusione:Tempo sopra 217°C: 60-150 secondi. Temperatura di picco: 260°C massimo per 10 secondi massimo.
• Raffreddamento:Velocità massima di raffreddamento di 6°C/sec da sopra 255°C.

Il rispetto di questo profilo è fondamentale per prevenire shock termici, difetti delle giunzioni saldate o danni all'epossidico del LED.

6.2 Stoccaggio e Manipolazione

• Il componente è sensibile all'umidità (livello MSL implicito). Le buste barriera all'umidità (MBB) devono rimanere sigillate fino all'uso.
• L'ambiente di apertura raccomandato è <30°C / 60% UR.
• Se la scheda indicatrice di umidità mostra umidità eccessiva, è necessaria una cottura a 60°C ±5°C per 24 ore prima della saldatura.
• La saldatura a rifusione non dovrebbe essere eseguita più di due volte.

6.3 Saldatura Manuale e Rilavorazione

Se è necessaria la saldatura manuale:

• Utilizzare un saldatore con temperatura della punta <350°C.
• Limitare il tempo di contatto a 3 secondi per terminale.Utilizzare un saldatore con potenza nominale ≤25W.
• Consentire un intervallo di raffreddamento di almeno 2 secondi tra la saldatura di ciascun terminale.
• Per la rilavorazione, è consigliato un saldatore a doppia testa per riscaldare simultaneamente entrambi i terminali ed evitare stress meccanici. La fattibilità della rilavorazione senza danneggiare il LED dovrebbe essere verificata in anticipo.

7. Informazioni su Confezionamento e Ordinazione

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

I LED sono forniti in confezione resistente all'umidità su nastro portatore goffrato avvolto su bobine.

• Quantità di Confezionamento:500 pezzi per bobina.
• Vengono fornite dimensioni dettagliate per il nastro portatore (dimensione tasca, passo), il nastro di copertura e la bobina (diametro, dimensione del mozzo, larghezza) per la compatibilità con le apparecchiature automatiche pick-and-place.

7.2 Spiegazione dell'Etichetta

L'etichetta della bobina contiene informazioni chiave:

• CPN:Numero di Parte del Cliente (opzionale).
• P/N:Numero di Parte del Produttore (57-11UTC/S827-1/TR8).
• QTY:Quantità sulla bobina.
• CAT:Classe di Intensità Luminosa (es. W1, V2).
• HUE:Classe di Lunghezza d'Onda Dominante/Cromaticità (es. 7K).
• REF:Classe di Tensione Diretta (es. 6, 7).
• LOT No:Numero di lotto per tracciabilità.

8. Considerazioni per il Design dell'Applicazione

8.1 La Limitazione di Corrente è Obbligatoria

La scheda tecnica avverte esplicitamente: "Il cliente deve applicare resistori per la protezione, altrimenti un leggero spostamento di tensione causerà un grande cambiamento di corrente (si verificherà un burnout)." I LED sono dispositivi pilotati in corrente. Una sorgente di corrente costante o, più comunemente, un resistore limitatore di corrente in serie è assolutamente necessario quando si utilizza un'alimentazione a tensione. Il valore del resistore è calcolato utilizzando il massimo V_Fdal bin selezionato per garantire che la corrente non superi mai il valore massimo assoluto, anche con tolleranze della tensione di alimentazione.

8.2 Gestione Termica

Sebbene il package sia piccolo, la dissipazione di potenza (fino a 110mW) genera calore. Per un funzionamento continuo ad alte correnti o in temperature ambiente elevate, considerare:

• Rispettare la curva di derating della corrente diretta.
• Fornire un'adeguata area di rame sul PCB sotto e intorno alle piazzole del LED per fungere da dissipatore di calore.
• Garantire un buon flusso d'aria nell'applicazione finale.

8.3 Ottenere Uniformità in Array Multi-LED

Per retroilluminazioni o array di indicatori in cui luminosità e colore uniformi sono cruciali:

• Specificare bin stretti per l'intensità luminosa (I_v) e la cromaticità (x,y).
• Per LED collegati in parallelo, utilizzare LED dello stesso bin di tensione diretta (V_F) e/o impiegare resistori in serie individuali per ciascun LED per bilanciare le correnti.
• Considerare di pilotare stringhe di LED in serie da un driver a corrente costante per garantire la stessa corrente attraverso ciascun dispositivo.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto ai LED SMD generici, la serie 57-11UTC/S827-1/TR8 offre vantaggi specifici:

• Side-View vs. Top-View:A differenza dei comuni LED top-emitting, questo package side-view è progettato per emettere luce parallelamente al piano del PCB, essenziale per applicazioni con guide luminose e illuminazione laterale.
• Design Ottico Ottimizzato:L'inter-riflettore integrato lo differenzia dai LED side-view di base fornendo un angolo di visione più ampio e uniforme.
• Binning Completo:Il dettagliato binning a tre vie (Intensità, Tensione, Cromaticità) fornisce un livello più elevato di coerenza delle prestazioni e flessibilità di selezione rispetto a componenti con binning meno rigoroso o assente.
• Robustezza:L'inclusione della protezione ESD e la specifica per la saldatura a rifusione senza piombo lo rendono adatto ai moderni processi di assemblaggio automatizzati.

10. Domande Frequenti (FAQ)

10.1 Qual è la corrente operativa tipica?

Le caratteristiche elettro-ottiche sono testate a I_F= 20mA, che è il punto operativo tipico raccomandato per bilanciare luminosità, efficienza e longevità. La corrente continua massima assoluta è 30mA.

10.2 Come scelgo il resistore limitatore di corrente corretto?

Utilizzare la formula: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Utilizzare il massimo V_Fdal bin di tensione selezionato (es. 3.95V per Bin 8) e la I_Fdesiderata (es. 20mA). Per un'alimentazione a 5V: R = (5V - 3.95V) / 0.02A = 52.5Ω. Scegliere il valore standard immediatamente superiore (es. 56Ω) e assicurarsi che la potenza nominale del resistore sia sufficiente (P = I²* R).

10.3 Posso usare il PWM per la dimmerizzazione?

Sì, il PWM (Pulse Width Modulation) è un metodo eccellente per dimmerare i LED. La corrente di picco nell'impulso non deve superare la I_FPnominale di 100mA (a ciclo di lavoro 1/10). Assicurarsi che la corrente media nel tempo non superi la I_Fcontinua nominale di 30mA.

10.4 Perché l'angolo di visione è così importante per le applicazioni con guide luminose?

Un ampio angolo di visione garantisce che la luce sia emessa su un cono ampio. Quando accoppiata al bordo di una guida luminosa (una guida in plastica trasparente), questo ampio angolo di iniezione promuove la riflessione interna totale e la distribuzione efficiente della luce lungo la lunghezza della guida, portando a una retroilluminazione uniforme con punti caldi minimi.

11. Esempi Pratici di Design e Utilizzo

11.1 Retroilluminazione Pulsanti per Dispositivi Mobili

In uno smartphone, diversi di questi LED side-view possono essere posizionati lungo il bordo del PCB principale, accoppiandosi direttamente in una sottile guida luminosa dalla forma complessa che illumina uniformemente pulsanti touch capacitivi o icone di navigazione. Il basso assorbimento di corrente preserva la durata della batteria.

11.2 Display per Controllo Climatizzatore Automobilistico

Un quadro strumenti o un display della console centrale può utilizzare una singola fila di questi LED lungo uno o due bordi di un piccolo pannello LCD. La guida luminosa distribuisce la luce bianca uniformemente sull'area del display. L'ampio intervallo di temperatura operativa (-40°C a +85°C) lo rende adatto all'ambiente automobilistico.

11.3 Indicatore per Pannelli di Misura Industriali

Il LED può essere utilizzato come indicatore di stato ad alta luminosità e ampio angolo (es. accensione, allarme) su un pannello di controllo industriale. La sua affidabilità e compatibilità con l'assemblaggio SMD automatizzato semplificano la produzione.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

Questo è un LED bianco a conversione di fosforo. Il nucleo è un chip semiconduttore realizzato in Nitruro di Gallio e Indio (InGaN), che emette luce nello spettro blu quando la corrente elettrica passa attraverso la sua giunzione P-N (elettroluminescenza). Questa luce blu è parzialmente assorbita da uno strato di fosforo giallo depositato all'interno del package. Il fosforo riemette luce su un'ampia gamma di lunghezze d'onda gialle. La combinazione della luce blu residua e della luce gialla convertita è percepita dall'occhio umano come bianca. La resina incapsulante trasparente protegge il chip e il fosforo consentendo un'efficiente estrazione della luce. La struttura inter-riflettente attorno al chip aiuta a dirigere più luce emessa attraverso il lato del package, creando l'ampio angolo di visione.

13. Tendenze Tecnologiche e Contesto

LED side-view come la serie 57-11 rappresentano una soluzione matura e ottimizzata per specifici vincoli spaziali nel design elettronico. La tendenza in questo segmento continua a focalizzarsi su:

• Aumento dell'Efficienza (lm/W):Migliorare l'uscita luminosa per unità di ingresso elettrico, consentendo un consumo energetico inferiore o una luminosità maggiore.
• Indice di Resa Cromatica (CRI) più Alto:Per la retroilluminazione dei display, si stanno sviluppando LED con spettri più ampi e continui per riprodurre i colori in modo più accurato.
• Miniaturizzazione:Impronte di package ancora più piccole mantenendo o migliorando le prestazioni ottiche per consentire prodotti finali più sottili.
• Affidabilità e Durata Migliorate:Miglioramenti continui nei materiali (epossidico, fosforo) e nella tecnologia dei chip per resistere a temperature operative più elevate e a ore operative più lunghe.
• Integrazione:L'emergere di moduli LED integrati che combinano il LED, il driver IC e i componenti passivi in un unico package, semplificando il design per l'utente finale.

Mentre tecnologie più recenti come i Micro-LED e package COB (Chip-on-Board) avanzati emergono per applicazioni di visualizzazione diretta, il dedicato LED SMD side-view rimane la soluzione dominante e più conveniente per applicazioni di illuminazione laterale e indicatori compatti dove vengono impiegate guide luminose.