Scheda Tecnica LED Blu P-LCC-2 - Package 3.2x2.8x1.9mm - Tensione Diretta 2.7-3.5V - Intensità Luminosa fino a 285mcd - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche per un LED a montaggio superficiale (SMD) in package P-LCC-2. La funzione principale di questo componente è quella di indicatore ottico o sorgente per retroilluminazione. I suoi vantaggi principali derivano dal package bianco compatto con finestra trasparente incolore, che facilita un ampio angolo di visione di 120 gradi. Questo design, caratterizzato da un inter-riflettore ottimizzato per l'accoppiamento della luce, lo rende particolarmente adatto per applicazioni con guide e tubi di luce. I mercati target includono apparecchiature di telecomunicazione (per indicatori in telefoni/fax), elettronica di consumo per retroilluminazione LCD, illuminazione di interruttori e uso generico come indicatore dove è richiesta un'emissione luminosa affidabile e uniforme.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

Il dispositivo è progettato per operare in modo affidabile entro i seguenti limiti assoluti, oltre i quali potrebbero verificarsi danni permanenti. La tensione inversa massima (V_R) è 5V. La corrente diretta continua (I_F) non deve superare i 25mA, mentre una corrente diretta di picco (I_FP) di 100mA è ammissibile in condizioni pulsate (duty cycle 1/10 a 1kHz). La dissipazione di potenza massima (P_d) è 95mW. Il componente può resistere a una scarica elettrostatica (ESD) di 2000V secondo il modello del corpo umano (HBM). La sua gamma di temperatura operativa (T_opr) va da -40°C a +85°C, e può essere conservato (T_stg) tra -40°C e +90°C. I limiti di temperatura per la saldatura sono definiti per il reflow (260°C per 10 secondi) e la saldatura manuale (350°C per 3 secondi).

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi parametri sono misurati in condizioni di test standard di I_F = 20mA e temperatura ambiente (T_a) di 25°C. L'intensità luminosa (I_V) ha un range tipico, con un minimo di 90 millicandele (mcd) e un massimo di 285 mcd, come definito dal sistema di binning. La lunghezza d'onda dominante (λ_d) per la variante blu è specificata tra 464 nm e 472 nm, con una lunghezza d'onda di picco tipica (λ_p) attorno a 468 nm. La larghezza di banda spettrale (Δλ) è tipicamente di 25 nm. La tensione diretta (V_F) richiesta per pilotare il LED a 20mA varia da un minimo di 2,70V a un massimo di 3,50V. Sono indicate le tolleranze: ±11% per l'intensità luminosa, ±0,1V per la tensione diretta e ±1nm per la lunghezza d'onda di picco.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nella produzione, i LED vengono suddivisi in bin in base a parametri prestazionali chiave.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

L'emissione luminosa è categorizzata in cinque bin (Q2, R1, R2, S1, S2), con valori minimi che vanno da 90 mcd (Q2) a 225 mcd (S2) e valori massimi da 112 mcd (Q2) a 285 mcd (S2), tutti misurati a I_F=20mA.

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

Il colore blu (Gruppo F) è ulteriormente suddiviso in quattro bin di lunghezza d'onda: AA1 (464-466 nm), AA2 (466-468 nm), AA3 (468-470 nm) e AA4 (470-472 nm). Ciò consente ai progettisti di selezionare LED con punti colore molto specifici.

3.3 Binning della Tensione Diretta

La tensione diretta è suddivisa in quattro gruppi (10, 11, 12, 13) all'interno dell'intervallo complessivo da 2,70V a 3,50V, con ciascun bin che copre un intervallo di 0,2V (es. Bin 10: 2,70-2,90V). Questo è cruciale per progettare circuiti di limitazione della corrente efficienti e garantire una luminosità uniforme in array multi-LED.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fornisce diverse curve caratteristiche che illustrano il comportamento del dispositivo in condizioni variabili.

4.1 Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta

Questa curva mostra che l'emissione luminosa aumenta con la corrente diretta ma non in modo lineare. Aiuta i progettisti a comprendere il compromesso in termini di efficienza quando si pilota il LED al di sopra o al di sotto dei 20mA standard.

4.2 Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

L'intensità luminosa diminuisce all'aumentare della temperatura ambiente. La curva è essenziale per le applicazioni che operano in ambienti ad alta temperatura, in quanto indica la necessaria derating per mantenere prestazioni e longevità.

4.3 Curva di Derating della Corrente Diretta

Questo grafico definisce la massima corrente diretta continua ammissibile in funzione della temperatura ambiente. Per prevenire il surriscaldamento e garantire l'affidabilità, la corrente deve essere ridotta quando si opera al di sopra dei 25°C.

4.4 Corrente Diretta vs. Tensione Diretta

La curva IV descrive la relazione esponenziale tra corrente e tensione, fondamentale per selezionare la topologia di pilotaggio appropriata (corrente costante vs. basata su resistore).

4.5 Distribuzione Spettrale

Il grafico spettrale conferma l'emissione di luce monocromatica blu centrata attorno a 468 nm con una larghezza di banda definita, importante per applicazioni sensibili al colore.

4.6 Diagramma di Radiazione

Questo diagramma polare conferma visivamente il pattern di emissione ampio, simile a Lambertiano, con un angolo di visione di 120°, mostrando come l'intensità luminosa si distribuisce spazialmente.

5. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

5.1 Dimensioni del Package

Il package P-LCC-2 ha un ingombro compatto. Le dimensioni chiave includono una dimensione del corpo di circa 3,2mm in lunghezza e 2,8mm in larghezza, con un'altezza di 1,9mm. Il catodo è identificato da una tacca o da una marcatura verde sul package. Disegni dettagliati specificano le raccomandazioni per il layout dei pad nel design PCB, inclusi il land pattern e le definizioni della maschera di saldatura, con tolleranze standard di ±0,1mm salvo diversa indicazione.

5.2 Dimensioni della Bobina e del Nastro

Il componente è fornito su nastro portante da 8mm per l'assemblaggio automatizzato pick-and-place. Vengono fornite le dimensioni della bobina e le specifiche delle tasche del nastro per garantire la compatibilità con le attrezzature SMT standard. Ogni bobina contiene 2000 pezzi.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

Il LED è compatibile con processi di reflow a fase di vapore, reflow a infrarossi e saldatura a onda. Il parametro critico per la saldatura a reflow è una temperatura di picco di 260°C per un massimo di 10 secondi. Per la saldatura manuale, la temperatura della punta del saldatore non deve superare i 350°C e il tempo di contatto deve essere limitato a 3 secondi per pad. È cruciale evitare stress meccanici sul package durante e dopo la saldatura. Il dispositivo è classificato come senza piombo e conforme alla RoHS.

7. Confezionamento e Informazioni d'Ordine

I LED sono confezionati in sacchetti barriera resistenti all'umidità con essiccante per proteggerli dall'umidità durante lo stoccaggio e il trasporto, essendo dispositivi sensibili all'umidità (MSD). L'etichetta del prodotto sulla bobina include codici per il Rango di Intensità Luminosa (CAT), il Rango di Lunghezza d'Onda Dominante (HUE) e il Rango di Tensione Diretta (REF), che corrispondono direttamente alle informazioni di binning. Il numero di parte 67-11/BHC-FQ2S1F/2T codifica queste selezioni di bin (es. F per il gruppo di lunghezza d'onda, Q2/S1 per l'intensità, ecc.).

8. Suggerimenti per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Indicatori di Stato:Ideali per luci di stato di alimentazione, connettività o funzione in elettronica di consumo, dispositivi di telecomunicazione e pannelli industriali.
• Retroilluminazione:Adatti per la retroilluminazione edge-lit o direct-lit di piccoli display LCD, simboli di tastiera o interruttori a membrana.
• Guide/Tubi di Luce:L'ampio angolo di visione e il package trasparente lo rendono un'eccellente sorgente puntiforme per tubi di luce in plastica che convogliano la luce verso un pannello frontale.
• Illuminazione Generale:Può essere utilizzato in array per illuminazione decorativa o funzionale di basso livello.

8.2 Considerazioni di Progetto

• Limitazione della Corrente:Utilizzare sempre un resistore in serie o un driver a corrente costante per impostare la corrente diretta. Calcolare il valore del resistore in base alla tensione di alimentazione e alla V_F massima del bin (es. 3,5V) per garantire che la corrente non superi mai i 25mA nelle condizioni peggiori.
• Gestione Termica:Per il funzionamento continuo ad alte temperature ambiente o vicino alla corrente massima, considerare il raffreddamento termico del PCB ed evitare di posizionare altre fonti di calore nelle vicinanze. Rispettare la curva di derating della corrente.
• Progettazione Ottica:Sfruttare l'angolo di visione di 120°. Per applicazioni con tubi di luce, assicurarsi che il materiale e la geometria del tubo siano progettati per catturare e trasmettere in modo efficiente questo ampio pattern di emissione.
• Protezione ESD:Sebbene il dispositivo abbia una protezione ESD integrata (2000V HBM), si raccomanda comunque di implementare le normali precauzioni ESD durante la manipolazione e l'assemblaggio.

9. Confronto Tecnico

Rispetto a package LED più vecchi come i tipi a foro passante da 5mm, questo LED SMD P-LCC-2 offre vantaggi significativi: un ingombro molto più piccolo che consente design ad alta densità, compatibilità con l'assemblaggio completamente automatizzato che riduce i costi e un profilo più basso per prodotti finali più sottili. Il suo ampio angolo di visione è un differenziatore chiave rispetto ai LED SMD con angolo più stretto, rendendolo superiore per applicazioni che richiedono visibilità da angoli fuori asse senza ottiche secondarie. La struttura di binning definita fornisce un controllo delle prestazioni più stretto rispetto ai LED non binnati, garantendo coerenza di colore e luminosità nelle serie di produzione.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Posso pilotare questo LED direttamente da un'alimentazione a 5V?

R: No. La tensione diretta è solo 2,7-3,5V. Collegarlo direttamente a 5V causerebbe una corrente eccessiva, distruggendo il LED. È necessario utilizzare un resistore limitatore di corrente. Ad esempio, con un'alimentazione a 5V e una V_F tipica di 3,2V, per ottenere I_F=20mA è necessario un resistore di (5V - 3,2V) / 0,02A = 90Ω.

D: Perché c'è un range così ampio nell'intensità luminosa (da 90 a 285 mcd)?

R: Questo range rappresenta la diffusione totale su tutti i bin di produzione. Specificando un bin specifico (es. S1: 180-225 mcd) all'ordine, è possibile garantire LED all'interno di un range di luminosità molto più stretto per la propria applicazione.

D: È necessario un dissipatore di calore?

R: Per il funzionamento a 20mA o inferiore entro l'intervallo di temperatura specificato, per un singolo LED tipicamente non è richiesto un dissipatore dedicato. Tuttavia, la gestione termica tramite i pad di rame del PCB diventa importante per array o per il funzionamento a temperature ambiente elevate.

D: Come identifico il catodo?

R: Il catodo è segnato sul package. Fare riferimento al disegno dimensionale del package che mostra la caratteristica di identificazione (tipicamente un punto verde o una tacca sul lato del catodo).

11. Caso d'Uso Pratico

Scenario: Progettazione di un pannello indicatore di stato per un router di rete.Il pannello ha quattro icone (Alimentazione, Internet, Wi-Fi, Ethernet) che devono essere illuminate da dietro utilizzando tubi di luce. Il progettista seleziona questo LED blu P-LCC-2. Sceglie il bin S1 per l'intensità per garantire una luminosità adeguata e il bin AA2 per la lunghezza d'onda per ottenere una tonalità di blu uniforme. Sul PCB, quattro LED sono posizionati direttamente sotto i punti di ingresso dei tubi di luce stampati. Viene scelta una corrente costante di 18mA (leggermente inferiore al massimo di 20mA per un margine) utilizzando un semplice calcolo del resistore basato sulla tensione di sistema di 3,3V e sulla V_F massima del bin di tensione selezionato. L'ampio angolo di visione di 120° garantisce un efficiente accoppiamento della luce nel tubo di luce, fornendo un'illuminazione uniforme sull'icona con una buona visibilità fuori asse. Il package SMD consente un layout PCB compatto e un assemblaggio automatizzato.

12. Introduzione al Principio

Questo LED si basa su un chip semiconduttore realizzato in Nitruro di Gallio e Indio (InGaN). Quando viene applicata una tensione diretta che supera la soglia del diodo, elettroni e lacune si ricombinano all'interno della regione attiva del materiale semiconduttore. Questo processo di ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La composizione specifica della lega InGaN determina l'energia del bandgap, che corrisponde direttamente alla lunghezza d'onda (colore) della luce emessa – in questo caso, blu. La luce generata nel chip viene quindi estratta attraverso il package. La resina epossidica trasparente incolore funge da lente, e la struttura riflettente interna (menzionata come "inter reflector") aiuta a dirigere una maggiore quantità della luce generata internamente fuori dalla parte superiore del package, migliorando l'efficienza e creando l'ampio angolo di visione.

13. Tendenze di Sviluppo

La tendenza per i LED indicatori come questo continua verso una maggiore efficienza (più luce emessa per mA di corrente), il che riduce il consumo energetico e la generazione di calore. Anche le dimensioni del package si stanno ulteriormente riducendo, consentendo un'ulteriore miniaturizzazione dell'elettronica. C'è una crescente enfasi su un binning più stretto e una migliore coerenza del colore per soddisfare le esigenze di applicazioni come l'elettronica di consumo, dove l'aspetto uniforme è fondamentale. Inoltre, l'integrazione dell'elettronica di pilotaggio o delle funzioni di protezione direttamente nel package LED è un'area di sviluppo in corso per semplificare il design del circuito per gli utenti finali. La tecnologia InGaN sottostante per i LED blu è matura ma continua ad essere perfezionata per migliorare l'affidabilità e le prestazioni a temperature estreme.