Scheda Tecnica LED Top View Serie 67-21 - Package P-LCC-2 - Blu 468nm - 20mA 3.2V - Angolo di Visione 120°

1. Panoramica del Prodotto

La serie 67-21 rappresenta una famiglia di LED Top View alloggiati in un compatto package a montaggio superficiale P-LCC-2. Questa serie è progettata per offrire prestazioni affidabili come indicatore ottico in un'ampia gamma di applicazioni elettroniche. Il dispositivo presenta una finestra trasparente incolore e un corpo bianco, che contribuiscono alla sua efficienza ottica e versatilità estetica.

La filosofia di progettazione si concentra sul fornire un ampio angolo di visione, ottenuto attraverso una geometria del package ottimizzata e un riflettore interno. Questa caratteristica rende il LED particolarmente adatto per applicazioni che impiegano light pipe, dove una distribuzione uniforme della luce è fondamentale. Inoltre, il dispositivo opera a bassi livelli di corrente, rendendolo una scelta eccellente per applicazioni sensibili al consumo energetico, come apparecchiature portatili e alimentate a batteria.

La serie è disponibile in più colori di emissione tra cui arancione tenue, verde, blu e giallo, con il modello specifico dettagliato in questo documento che è un LED blu che utilizza un chip InGaN. È pienamente compatibile con apparecchiature automatiche pick-and-place e processi standard di saldatura a rifusione in fase di vapore, supportando la produzione di grandi volumi. Il prodotto è privo di piombo e conforme agli standard di conformità RoHS.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Il funzionamento a questi limiti non è garantito e dovrebbe essere evitato nella progettazione del circuito.

• Tensione Inversa (V_R):5 V. Superare questa tensione in polarizzazione inversa può causare la rottura della giunzione.
• Corrente Diretta Continua (I_F):30 mA. La massima corrente continua che può essere applicata in modo continuativo.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):100 mA. Questo è consentito solo in condizioni pulsate con un ciclo di lavoro di 1/10 a 1 kHz.
• Dissipazione di Potenza (P_d):110 mW. La massima potenza che il package può dissipare, calcolata come V_F* I_F.
• Scarica Elettrostatica (ESD) HBM:1000 V. La sensibilità del dispositivo alle scariche elettrostatiche; sono richieste procedure di manipolazione appropriate.
• Temperatura di Esercizio (T_opr):-40°C a +85°C. L'intervallo di temperatura ambiente per un funzionamento affidabile.
• Temperatura di Conservazione (T_stg):-40°C a +90°C.
• Temperatura di Saldatura:Il dispositivo può resistere alla saldatura a rifusione con una temperatura di picco di 260°C per 10 secondi, o alla saldatura manuale a 350°C per 3 secondi.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi parametri sono misurati in condizioni di prova standard di temperatura ambiente (T_a) di 25°C e corrente diretta (I_F) di 20 mA, salvo diversa indicazione. Si applicano le tolleranze indicate.

• Intensità Luminosa (I_v):Varia da un minimo di 225 mcd a un massimo di 565 mcd, con una tolleranza tipica di ±11%. Questo definisce la luminosità percepita del LED.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):120 gradi (tipico). Questo è l'angolo totale a cui l'intensità luminosa scende alla metà del suo valore di picco, indicando un pattern di emissione molto ampio.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λ_P):468 nm (tipico). La lunghezza d'onda alla quale la distribuzione di potenza spettrale è massima.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):Varia da 464.5 nm a 476.5 nm, con una tolleranza di ±1 nm. Questa lunghezza d'onda corrisponde al colore percepito della luce.
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ):25 nm (tipico). La larghezza dello spettro emesso a metà della sua potenza massima.
• Tensione Diretta (V_F):Varia da 2.70 V a 3.70 V a 20 mA, con una tolleranza di ±0.1 V. Questa è la caduta di tensione ai capi del LED quando conduce.
• Corrente Inversa (I_R):Massimo di 50 μA a una tensione inversa di 5V.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire coerenza in luminosità, colore e caratteristiche elettriche, i LED vengono suddivisi in bin. Il codice specifico del dispositivo (es. /B7C-AS2U1N/2T) incorpora questi codici di bin.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa (Codice CAT)

I LED sono raggruppati in base alla loro intensità luminosa misurata a 20 mA.

• S2:225 - 285 mcd
• T1:285 - 360 mcd
• T2:360 - 450 mcd
• U1:450 - 565 mcd

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante (Codice HUE - Gruppo A)

Per i LED blu, la lunghezza d'onda dominante è suddivisa come segue:

• A9:464.5 - 467.5 nm
• A10:467.5 - 470.5 nm
• A11:470.5 - 473.5 nm
• A12:473.5 - 476.5 nm

3.3 Binning della Tensione Diretta (Codice REF - Gruppo N)

I LED sono anche suddivisi in base alla loro caduta di tensione diretta a 20 mA.

• 10:2.70 - 2.90 V
• 11:2.90 - 3.10 V
• 12:3.10 - 3.30 V
• 13:3.30 - 3.50 V
• 14:3.50 - 3.70 V

4. Analisi delle Curve di Prestazione

I grafici delle caratteristiche tipiche forniscono informazioni sul comportamento del LED in condizioni variabili.

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

Il grafico mostra una relazione non lineare, tipica di un diodo. La tensione diretta aumenta con la corrente, partendo da circa 2.6V a corrente molto bassa e raggiungendo circa 3.4V a 20mA. Questa curva è essenziale per progettare il circuito di limitazione della corrente.

4.2 Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta

L'intensità luminosa aumenta con la corrente diretta ma non in modo lineare. La curva tende a diminuire a correnti più elevate a causa dell'aumento della temperatura di giunzione e del calo di efficienza. Ciò evidenzia l'importanza di pilotare il LED alla o vicino alla sua corrente consigliata (20mA) per un'efficienza ottimale.

4.3 Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

L'emissione luminosa diminuisce all'aumentare della temperatura ambiente. Il grafico mostra che alla massima temperatura di esercizio di +85°C, l'output può essere significativamente inferiore rispetto a 25°C. Questo derating termico deve essere considerato nelle applicazioni con alte temperature ambientali.

4.4 Distribuzione Spettrale

Il grafico spettrale conferma un'emissione blu con un picco intorno a 468nm e una larghezza di banda tipica di 25nm. Lo spettro è monocromatico, come ci si aspetta da un LED blu basato su InGaN.

4.5 Diagramma di Radiazione

Il diagramma polare conferma visivamente l'ampio angolo di visione di 120°, mostrando un pattern di emissione di tipo Lambertiano in cui l'intensità è abbastanza uniforme su un ampio angolo prima di diminuire.

4.6 Curva di Derating della Corrente Diretta

Questa curva indica la massima corrente diretta continua ammissibile in funzione della temperatura ambiente. All'aumentare della temperatura, la massima corrente sicura diminuisce per evitare di superare il limite di dissipazione di 110mW e garantire l'affidabilità a lungo termine.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package (P-LCC-2)

Il LED è alloggiato in un package a montaggio superficiale. Le dimensioni chiave includono la dimensione del corpo, la spaziatura dei terminali e l'altezza complessiva. Tutte le tolleranze non specificate sono ±0.1mm. Il package è progettato per la stabilità durante la saldatura a rifusione e la compatibilità con nastri portacomponenti standard da 8mm.

5.2 Identificazione della Polarità

Il catodo è tipicamente identificato da un marcatore visivo sul package, come una tacca, un punto o una sfumatura verde sul lato catodico della cavità del chip. La polarità corretta deve essere osservata durante il montaggio per prevenire danni da polarizzazione inversa.

5.3 Footprint PCB Consigliato

Si raccomanda un disegno del land pattern che accolga le dimensioni del package e consenta una corretta formazione del filetto di saldatura. Il footprint dovrebbe allinearsi con il pad termico (se presente) e i pad elettrici del package per garantire una connessione meccanica ed elettrica affidabile.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione

Il dispositivo è adatto per la saldatura a rifusione in fase di vapore e a infrarossi. È specificato un profilo standard senza piombo con una temperatura di picco non superiore a 260°C per una durata di 10 secondi. Il tempo sopra il liquidus (es. 217°C) dovrebbe essere controllato per minimizzare lo stress termico sul componente.

6.2 Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale, la temperatura della punta del saldatore dovrebbe essere limitata a 350°C e il tempo di contatto per terminale non dovrebbe superare i 3 secondi. Utilizzare un saldatore a bassa potenza ed evitare di applicare stress meccanico al package.

6.3 Sensibilità all'Umidità e Conservazione

I LED sono imballati in sacchetti barriera resistenti all'umidità con essiccante per prevenire l'assorbimento di umidità, che può causare il fenomeno del "popcorning" durante la rifusione. Una volta aperta la busta sigillata, i componenti dovrebbero essere utilizzati entro un periodo di tempo specificato (es. 168 ore a<30°C/60%UR) o ricotti secondo le linee guida standard IPC/JEDEC.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

I componenti sono forniti su nastro portacomponenti goffrato da 8mm di larghezza. Le dimensioni della bobina e la spaziatura delle tasche sono standardizzate per la compatibilità con alimentatori automatici. Le quantità standard caricate sono 2000 pezzi per bobina, con quantità minime d'ordine disponibili di 250, 500, 1000 o 2000 pezzi.

7.2 Informazioni sull'Etichetta

L'etichetta della bobina contiene informazioni critiche per la tracciabilità e l'identificazione, tra cui: Numero di Parte (PN), Numero di Parte Cliente (CPN), Quantità (QTY), Numero di Lotto e i Codici di Binning specifici per Intensità Luminosa (CAT), Lunghezza d'Onda Dominante (HUE) e Tensione Diretta (REF).

8. Suggerimenti per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Elettronica Automobilistica:Retroilluminazione per strumenti del cruscotto, interruttori e pannelli di controllo.
• Apparecchiature di Telecomunicazione:Indicatori di stato e retroilluminazione tastiera in telefoni, fax e hardware di rete.
• Elettronica di Consumo:Indicatori di alimentazione/stato, retroilluminazione per display LCD, simboli e interruttori a membrana in elettrodomestici, apparecchi audio/video e periferiche informatiche.
• Indicazione Generale:Qualsiasi applicazione che richieda un indicatore di stato luminoso, affidabile e a basso consumo.

8.2 Considerazioni sulla Progettazione delle Light Pipe

L'ampio angolo di visione di 120° è un vantaggio chiave per le applicazioni con light pipe. Per un'efficienza di accoppiamento ottimale:

• Posizionare il LED il più vicino possibile all'ingresso della light pipe.
• Assicurarsi che il materiale della light pipe abbia un'alta trasmittanza e sia progettato per guidare e disperdere la luce in modo efficace.
• Considerare il diagramma di radiazione del LED quando si progetta la geometria della superficie di ingresso della pipe.

8.3 Note sulla Progettazione del Circuito

• Utilizzare sempre una resistenza di limitazione della corrente in serie. Calcolarne il valore in base alla tensione di alimentazione (V_CC), alla tensione diretta del LED (V_F- usare il valore massimo per affidabilità) e alla corrente diretta desiderata (I_F). Formula: R = (V_CC- V_F) / I_F.
• Per una luminosità costante su un intervallo di tensioni di alimentazione o temperature, considerare l'uso di un driver a corrente costante invece di una semplice resistenza.
• Osservare i valori massimi assoluti, specialmente per la tensione inversa. Incorporare una protezione (es. un diodo in parallelo in polarità inversa) se il circuito è soggetto a picchi di tensione o connessione inversa.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

La serie 67-21 si differenzia nel mercato dei LED indicatori SMD attraverso diverse caratteristiche chiave:

• Angolo di Visione Superiore:L'angolo di visione di 120° è notevolmente più ampio di molti LED SMD standard (che possono essere 60-80°), fornendo una visibilità più uniforme da prospettive fuori asse, cruciale per indicatori su pannelli.
• Ottimizzato per Light Pipe:Il design del package con riflettore interno è specificamente ottimizzato per accoppiare la luce in modo efficiente nelle guide luminose, una richiesta comune nel design moderno di prodotti industriali e di consumo.
• Funzionamento a Bassa Corrente:La sua specifica a 20mA (con buona luminosità) lo rende più efficiente dal punto di vista energetico rispetto a LED che richiedono correnti di pilotaggio più elevate per un output simile, a vantaggio della durata della batteria.
• Binning Robusto:Il dettagliato sistema di binning per intensità, lunghezza d'onda e tensione consente ai progettisti di selezionare componenti con tolleranze di prestazione strette, garantendo coerenza nei prodotti finali, specialmente in array multi-LED.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

10.1 Quale valore di resistenza devo usare con un'alimentazione a 5V?

Utilizzando il V_Fmassimo di 3.7V per un progetto conservativo e un I_Fobiettivo di 20mA: R = (5V - 3.7V) / 0.02A = 65 Ohm. Il valore standard più vicino è 68 Ohm. Ricalcolando: I_F= (5V - 3.7V) / 68Ω ≈ 19.1 mA, che è sicuro e conforme alle specifiche. Verificare sempre la corrente effettiva nel circuito.

10.2 Posso pilotare questo LED con un'alimentazione a 3.3V?

Sì, ma è necessario un calcolo attento. Utilizzando un V_Ftipico di 3.2V: R = (3.3V - 3.2V) / 0.02A = 5 Ohm. Questo valore di resistenza molto basso rende la corrente altamente sensibile alle variazioni di V_Fe V_CC. Una leggera diminuzione di V_CCo aumento di V_Fpotrebbe spegnere il LED. Si raccomanda vivamente l'uso di un driver a corrente costante per situazioni con bassa tensione di margine.

10.3 Perché l'intensità luminosa ha un intervallo così ampio (225-565 mcd)?

Questo è l'intervallo totale possibile per l'intera serie di prodotti e tutti i bin. I singoli LED sono suddivisi in gruppi specifici (S2, T1, T2, U1). Quando si ordina, si specifica il bin di intensità desiderato (es. U1 per la massima luminosità) per ottenere un intervallo molto più stretto (450-565 mcd). Ciò consente l'ottimizzazione dei costi e l'abbinamento delle prestazioni.

10.4 In che modo la temperatura influisce sulle prestazioni?

Come mostrato nelle curve di prestazione, l'aumento della temperatura ambiente riduce l'emissione luminosa (calo di efficienza) e aumenta leggermente la tensione diretta. Ad alte temperature, anche la massima corrente continua ammissibile diminuisce. Per applicazioni che operano ad alte temperature ambientali (es. all'interno di un cruscotto automobilistico), la progettazione dovrebbe basarsi sui dati di prestazione alla temperatura di esercizio prevista, non solo a 25°C.

11. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

11.1 Progettazione di un Pannello Indicatore Multi-LED

Scenario:Un pannello di controllo richiede 10 indicatori di stato blu. Luminosità e colore uniformi sono fondamentali per l'esperienza utente.

Implementazione:

1. Selezione del Binning:Specificare lo stesso bin di intensità (es. T2: 360-450 mcd) e lo stesso bin di lunghezza d'onda dominante (es. A10: 467.5-470.5 nm) per tutti i 10 LED per garantire coerenza visiva.
2. Progettazione del Circuito:Utilizzare un'alimentazione a 12V. Per pilotare 10 LED in parallelo con resistenze individuali: Calcolare la resistenza per V_Fmax=3.7V, I_F=20mA. R = (12V - 3.7V) / 0.02A = 415 Ohm. Usare 430 Ohm (valore standard). Potenza per resistenza: P = I²R = (0.02)²* 430 = 0.172W. Usare resistenze da 1/4W. Corrente totale dall'alimentatore: 10 * 20mA = 200mA.
3. Layout PCB:Posizionare i LED con orientamento coerente. Assicurarsi che il marcatore del catodo sulla serigrafia PCB corrisponda al package del LED. Fornire una sufficiente area di rame per le tracce di alimentazione comuni che trasportano 200mA.
4. Guida Luminosa:Se si utilizzano light pipe, modellare l'ingresso della pipe per catturare il cono di emissione di 120° del LED. Utilizzare PC o acrilico di grado ottico.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

Il LED della serie 67-21 è una sorgente luminosa a stato solido basata su una giunzione p-n semiconduttrice. La regione attiva utilizza un materiale semiconduttore composto di Nitruro di Gallio e Indio (InGaN), che viene cresciuto epitassialmente su un substrato. Quando viene applicata una tensione diretta che supera la soglia del diodo, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva dove si ricombinano. In un semiconduttore a bandgap diretto come l'InGaN, questo evento di ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica lunghezza d'onda (colore) della luce emessa, in questo caso blu (~468 nm), è determinata dall'energia del bandgap del materiale InGaN, che può essere regolata variando il contenuto di indio durante la crescita del cristallo. La luce generata viene quindi estratta attraverso la cupola epossidica trasparente incolore del package, che funge anche da lente, e il riflettore interno aiuta a dirigere la luce in un pattern di emissione ampio.

13. Tendenze e Contesto Tecnologico

I LED in package P-LCC e simili a montaggio superficiale rappresentano la soluzione principale per le applicazioni di indicazione, avendo in gran parte sostituito i LED a foro passante nell'elettronica moderna grazie alla loro compatibilità con il montaggio automatizzato e all'ingombro ridotto. La tendenza all'interno di questo segmento è verso:

• Maggiore Efficienza:Miglioramento dell'output lumen-per-watt, consentendo una luminosità adeguata a correnti di pilotaggio ancora più basse, riducendo ulteriormente il consumo energetico.
• Miniaturizzazione:Riduzione continua delle dimensioni del package (es. da 0603 a 0402 metrico) mantenendo o migliorando le prestazioni ottiche.
• Controllo Ottico Avanzato:Design di package più sofisticati con lenti integrate, riflettori e diffusori per produrre pattern di fascio specifici (ultra-ampio, side-view, focalizzato) direttamente dal package, riducendo la necessità di ottiche secondarie.
• Gamut di Colori più Ampio e Stabilità:Tolleranze di binning più strette e tecnologia dei fosfori migliorata (per LED bianchi) garantiscono punti colore consistenti tra i lotti di produzione e durante la vita del dispositivo.
• Affidabilità e Robustezza Migliorate:Materiali e tecniche di packaging avanzati per resistere a temperature di saldatura più elevate, condizioni ambientali più severe e fornire una migliore protezione ESD.

La serie 67-21, con il suo focus sull'ampio angolo di visione e la compatibilità con le light pipe, si allinea bene con la tendenza di integrare indicatori discreti in design di prodotti moderni ed eleganti dove la sorgente luminosa stessa è spesso nascosta alla vista diretta.