Scheda Tecnica LED Verde SMD3528 Monochip - Dimensione 3.5x2.8mm - Tensione 3.2V - Potenza 0.108W - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

L'SMD3528 è un diodo a emissione luminosa (LED) a montaggio superficiale (SMD) che presenta una sorgente di luce verde monochip incapsulata nell'ingombro standard di settore del package 3528. Questo LED è progettato per l'illuminazione indicatrice generica, applicazioni di retroilluminazione e illuminazione decorativa dove sono richiesti una produzione di colore verde uniforme e prestazioni affidabili. Le sue dimensioni compatte e il design a montaggio superficiale lo rendono adatto per processi di assemblaggio automatizzati su circuiti stampati (PCB).

2. Interpretazione Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Fotoelettriche ed Elettriche

Le prestazioni fondamentali del LED sono definite in condizioni di test standard (T_s=25°C). La tensione diretta tipica (V_F) è di 3.2V con una corrente di guida di 20mA, con un valore massimo ammissibile di 3.6V. Questo parametro è cruciale per progettare il circuito di limitazione della corrente. La lunghezza d'onda dominante (λ_d) è specificata a 525nm, definendo il suo punto di colore verde. Il dispositivo presenta un ampio angolo di visione di 120 gradi (2θ_1/2), fornendo un pattern di emissione ampio adatto per l'illuminazione d'area.

2.2 Valori Massimi Assoluti e Caratteristiche Termiche

Per garantire un'affidabilità a lungo termine, il dispositivo non deve essere operato oltre i suoi valori massimi assoluti. La massima corrente diretta continua (I_F) è di 30mA. Una corrente diretta impulsiva più alta (I_FP) di 60mA è ammissibile in condizioni specifiche (larghezza dell'impulso ≤10ms, ciclo di lavoro ≤1/10). La massima dissipazione di potenza (P_D) è di 108mW. La temperatura di giunzione (T_j) non deve superare i 125°C. L'intervallo di temperatura ambiente operativa va da -40°C a +80°C, con un identico intervallo di temperatura di stoccaggio. Per la saldatura, è specificato un profilo di rifusione con una temperatura di picco di 200°C o 230°C per un massimo di 10 secondi.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Il prodotto è classificato in bin per garantire la coerenza di colore e luminosità all'interno di un'applicazione. Il sistema di binning copre tre parametri chiave: flusso luminoso, lunghezza d'onda e tensione diretta.

3.1 Binning del Flusso Luminoso

Il flusso luminoso, misurato in lumen (lm) a 20mA, è categorizzato in diversi bin (es. A2, A3, B1, B2, B3, C1, C2). Ogni bin specifica un valore minimo e tipico. Ad esempio, il bin B1 ha un minimo di 1.5 lm e un valore tipico di 2.0 lm. La tolleranza di misura è ±7%.

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda

La lunghezza d'onda dominante è suddivisa in bin per controllare la tonalità precisa del verde. I bin sono definiti come G5 (519-522.5nm), G6 (522.5-526nm) e G7 (526-530nm). Ciò consente ai progettisti di selezionare LED con coordinate di colore molto specifiche.

3.3 Binning della Tensione Diretta

La tensione diretta (V_F) è suddivisa in bin per aiutare nella progettazione del circuito per applicazioni guidate da tensione o per abbinare LED in stringhe in serie. I bin sono: Codice 1 (2.8-3.0V), Codice 2 (3.0-3.2V), Codice 3 (3.2-3.4V) e Codice 4 (3.4-3.6V), con una tolleranza di misura di ±0.08V.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

4.1 Curva Caratteristica IV

La relazione tra tensione diretta (V_F) e corrente diretta (I_F) è non lineare, tipica di un diodo. La curva mostra che un piccolo aumento della tensione oltre il punto di accensione risulta in un rapido aumento della corrente. Ciò sottolinea l'importanza di utilizzare un driver a corrente costante piuttosto che una sorgente a tensione costante per prevenire la fuga termica e garantire un'uscita luminosa stabile.

4.2 Flusso Luminoso Relativo vs. Corrente

L'uscita luminosa aumenta con la corrente di guida ma non in modo lineare. A correnti più elevate, l'efficienza tipicamente diminuisce a causa di maggiori effetti termici e altri comportamenti non ideali del semiconduttore. Far funzionare il LED significativamente al di sopra dei 20mA consigliati può dare rendimenti decrescenti in luminosità riducendo drasticamente la durata di vita.

3.3 Caratteristiche Spettrali e Termiche

La curva di distribuzione dell'energia spettrale relativa mostra come l'uscita luminosa è distribuita attraverso le lunghezze d'onda. La curva per questo LED verde ha un picco attorno ai 525nm. Il grafico che illustra l'energia spettrale relativa rispetto alla temperatura di giunzione indica che lo spettro di emissione e l'intensità possono spostarsi con la temperatura. Man mano che la temperatura di giunzione sale da 25°C a 125°C, l'energia spettrale relativa generalmente diminuisce, il che è una considerazione critica per la gestione termica in applicazioni ad alta potenza o densamente popolate.

5. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

5.1 Dimensioni Fisiche e Disegno di Contorno

Il LED è conforme allo standard del package SMD 3528, con dimensioni nominali di 3.5mm in lunghezza e 2.8mm in larghezza. Il disegno dimensionale esatto fornisce tolleranze critiche: le dimensioni specificate con una cifra decimale (es. .X) hanno una tolleranza di ±0.10mm, mentre quelle specificate con due cifre decimali (.XX) hanno una tolleranza più stretta di ±0.05mm. L'altezza del package è anch'essa definita nel disegno.

5.2 Pattern di Piazzole Consigliato e Progetto dello Stencil

Viene fornito un pattern di piazzole (footprint) consigliato per il progetto PCB per garantire una corretta saldatura e stabilità meccanica. Viene anche suggerito un corrispondente progetto dello stencil per l'applicazione della pasta saldante. Rispettare queste raccomandazioni aiuta a ottenere giunzioni saldate affidabili, un buon allineamento e un'effettiva dissipazione del calore dalla piazzola termica del LED (se presente).

5.3 Identificazione della Polarità

Il catodo è tipicamente marcato sul dispositivo, spesso da un punto verde, un'intaccatura nel package o un angolo smussato. Il diagramma del layout delle piazzole indica chiaramente le piazzole dell'anodo e del catodo. La polarità corretta è essenziale per il funzionamento del dispositivo.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

6.1 Parametri di Saldatura a Rifusione

Il LED è compatibile con processi standard di saldatura a rifusione a infrarossi o a convezione. La massima temperatura di saldatura ammissibile è specificata come 200°C o 230°C sul corpo del package, con un tempo massimo di esposizione di 10 secondi sopra la temperatura del liquidus. È fondamentale seguire un profilo che preriscalda adeguatamente per minimizzare lo shock termico, permetta una corretta attivazione del flussante e bagnatura della saldatura, e raffreddi a una velocità controllata.

6.2 Precauzioni per la Manipolazione e lo Stoccaggio

I LED sono sensibili alle scariche elettrostatiche (ESD). Dovrebbero essere manipolati in un ambiente protetto da ESD utilizzando braccialetti e tappetini conduttivi collegati a terra. I dispositivi dovrebbero essere conservati nelle loro originali buste barriera all'umidità con essiccante, in condizioni che non superino gli intervalli specificati di temperatura e umidità di stoccaggio. L'esposizione ad alta umidità potrebbe richiedere la cottura prima della rifusione per prevenire l'"effetto popcorn" (crepe del package dovute alla rapida espansione del vapore).

7. Confezionamento e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche di Confezionamento in Nastro e Bobina

I LED sono forniti su nastro portatore goffrato avvolto su bobine, adatto per macchine pick-and-place automatizzate. Sono fornite dimensioni dettagliate per le tasche del nastro portatore, il nastro coprente e la bobina. La forza di strappo del nastro coprente è specificata tra 0.1N e 0.7N quando strappato con un angolo di 10 gradi, garantendo che trattenga il componente in modo sicuro durante la spedizione ma si rilasci facilmente durante l'assemblaggio.

7.2 Regola di Numerazione del Modello Prodotto

Un sistema di codifica alfanumerico dettagliato definisce il modello del prodotto. La struttura del codice include campi per: ingombro del package (es. '32' per 3528), numero di chip ('S' per chip singolo a bassa potenza), codice lente/ottica ('00' per nessuna lente, '01' con lente), codice colore ('G' per verde), codice interno e codice del bin del flusso luminoso. Ciò consente di ordinare con precisione una specifica combinazione di caratteristiche.

8. Suggerimenti per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo LED è ben adatto per una varietà di applicazioni inclusi indicatori di stato su elettronica di consumo e apparecchiature industriali, retroilluminazione per display LCD e tastiere, illuminazione decorativa per insegne e accenti architettonici, e illuminazione per lettere canale. Il suo ampio angolo di visione lo rende buono per l'illuminazione d'area dove è necessaria una sorgente di luce diffusa.

8.2 Considerazioni di Progettazione

Limitazione della Corrente:Utilizzare sempre una resistenza di limitazione della corrente in serie o, preferibilmente, un circuito driver a corrente costante. Calcolare il valore della resistenza in base alla tensione di alimentazione (V_{alimentazione}), alla tensione diretta del LED (V_Fdal suo bin), e alla corrente desiderata (I_F, tipicamente 20mA). Formula: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F.
Gestione Termica:Sebbene questo sia un dispositivo a bassa potenza, un layout PCB efficace è importante. Assicurare un'adeguata area di rame collegata alla piazzola termica (se applicabile) per dissipare il calore, specialmente quando si opera a o vicino ai valori massimi o in alte temperature ambientali.
Progettazione Ottica:Considerare l'angolo di visione di 120 gradi. Per fasci focalizzati, potrebbero essere necessarie ottiche secondarie (lenti). Il binning per lunghezza d'onda e flusso dovrebbe essere abbinato all'interno di un singolo prodotto per un aspetto uniforme.

9. Affidabilità e Standard di Qualità

9.1 Standard dei Test di Affidabilità

Il prodotto è sottoposto a rigorosi test di affidabilità basati su standard di settore (JESD22, MIL-STD-202G). I test chiave includono:
Test di Vita Operativa:Condotti a temperatura ambiente, alta temperatura (85°C) e bassa temperatura (-40°C) per 1008 ore ciascuno sotto corrente massima.
Test Ambientali:Vita operativa ad alta umidità e alta temperatura (HHHTOHL) a 60°C/90% UR, e cicli termici con umidità.
Shock Termico:Cicli tra -40°C e 125°C.

9.2 Criteri di Fallimento

Un test è considerato un fallimento se qualsiasi campione mostra: uno spostamento della tensione diretta >200mV; una degradazione del flusso luminoso >15% per LED basati su InGaN (che include questo LED verde); una corrente di dispersione inversa >10μA; o un fallimento catastrofico (circuito aperto o cortocircuito). Questi criteri rigorosi garantiscono un alto livello di robustezza del prodotto.

10. Confronto e Differenziazione Tecnica

Rispetto ai vecchi LED verdi a foro passante, l'SMD3528 offre vantaggi significativi in dimensioni, idoneità per l'assemblaggio automatizzato e tipicamente migliori prestazioni termiche grazie al PCB che funge da dissipatore di calore. All'interno della categoria SMD3528, questo specifico prodotto si differenzia per il suo dettagliato sistema di binning per flusso, lunghezza d'onda e tensione, consentendo un abbinamento delle prestazioni più stretto in applicazioni critiche. Il suo ampio angolo di visione di 120 gradi può essere un vantaggio rispetto a LED con angolo più stretto per alcune applicazioni ma uno svantaggio per altre che richiedono un fascio focalizzato.

11. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Posso alimentare questo LED direttamente da un'alimentazione a 5V?
R: No. Devi usare una resistenza di limitazione della corrente. Ad esempio, con un'alimentazione a 5V e una V_Ftipica di 3.2V a 20mA, la resistenza richiesta è (5V - 3.2V) / 0.02A = 90 Ohm. Usa il prossimo valore standard (es. 91 Ohm).
D: Qual è la differenza tra i bin G5, G6 e G7?
R: Rappresentano diversi intervalli di lunghezza d'onda dominante. G5 è la lunghezza d'onda più corta (verde-bluastro, ~520nm), G7 è la più lunga (verde-giallastro, ~528nm) e G6 è nel mezzo. Scegli in base al punto di colore desiderato.
D: Quanto durerà questo LED?
R: La durata di vita di un LED è tipicamente definita come il punto in cui l'uscita luminosa si degrada a una certa percentuale (es. 70% o 50%) del suo valore iniziale. Sebbene non sia esplicitamente dichiarato qui, i rigorosi test di affidabilità (1008+ ore sotto stress) suggeriscono una lunga vita operativa se usato entro le specifiche, specialmente con una corretta gestione termica.
D: È necessaria una lente?
R: Il prodotto standard non ha lente integrale (codice '00'), fornendo un pattern di emissione lambertiano. Una lente (codice '01') sarebbe usata per collimare o altrimenti modellare il fascio luminoso per applicazioni specifiche.

12. Studio di Caso di Progettazione e Utilizzo

Scenario: Progettazione di un Pannello Indicatore di Stato:Un prodotto richiede dieci indicatori di stato verdi uniformi.Passi di Progettazione:1. Selezionare tutti i LED dallo stesso bin di flusso luminoso (es. B2) e bin di lunghezza d'onda (es. G6) per garantire luminosità e colore identici. 2. Progettare il PCB con il layout di piazzole consigliato. 3. Per un'alimentazione a 12V, calcolare la resistenza di limitazione della corrente. Usando la V_Fmassima dal bin 4 (3.6V) per sicurezza: R = (12V - 3.6V) / 0.02A = 420 Ohm. Una resistenza da 430 Ohm sarebbe adatta. 4. Assicurarsi che il PCB abbia una sufficiente area di rame per la dissipazione del calore, poiché tutti e dieci i LED saranno raggruppati. 5. Specificare al fornitore l'esatto numero di parte includendo tutti i codici di bin per garantire la coerenza.

13. Introduzione al Principio di Funzionamento

La luce è prodotta attraverso un processo chiamato elettroluminescenza. Il chip LED è un diodo semiconduttore con una giunzione p-n realizzata in materiali nitruro di gallio e indio (InGaN) progettati specificamente per emettere luce verde. Quando viene applicata una tensione diretta, gli elettroni dalla regione di tipo n e le lacune dalla regione di tipo p vengono iniettati nella regione attiva (la giunzione). Quando un elettrone si ricombina con una lacuna, rilascia energia sotto forma di un fotone (particella di luce). Il particolare bandgap energetico del materiale InGaN determina la lunghezza d'onda (colore) del fotone emesso, che in questo caso è verde (~525nm). L'incapsulante in epossidico o silicone protegge il chip e spesso funge da lente primaria.

14. Tendenze e Sviluppi Tecnologici

La tendenza generale nei LED SMD come il 3528 è verso una maggiore efficienza (più lumen per watt), che consente o un'uscita più luminosa alla stessa potenza o la stessa luminosità con un consumo energetico inferiore e meno calore. C'è anche un continuo miglioramento nella coerenza e stabilità del colore nel tempo e con la temperatura. Sebbene questa sia una dimensione di package matura, i materiali semiconduttori sottostanti e i processi di produzione sono costantemente perfezionati. Per i LED verdi in particolare, raggiungere un'elevata efficienza e una pura saturazione del colore è stata una sfida storica, ma i continui progressi nella scienza dei materiali continuano a spingere i confini delle prestazioni.