Scheda Tecnica LED Top View Serie 67-22 - P-LCC-4 - 2.0x1.25x1.1mm - 2.35V Max - 60mW - Rosso/Giallo - Italiano

1. Panoramica del Prodotto

La serie 67-22 rappresenta una famiglia di diodi emettitori di luce (LED) a montaggio superficiale e visione dall'alto, progettati per applicazioni di indicazione e retroilluminazione. Questi dispositivi utilizzano un compatto package P-LCC-4 (Plastic Leaded Chip Carrier), offrendo un equilibrio tra prestazioni, affidabilità e facilità di assemblaggio in ambienti di produzione automatizzati.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

I vantaggi progettuali principali di questa serie includono un ampio angolo di visione di 120 gradi, un accoppiamento luminoso ottimizzato facilitato da un riflettore interno e una finestra trasparente incolore. Queste caratteristiche rendono i LED particolarmente adatti per applicazioni con light pipe, dove la trasmissione efficiente della luce e un'illuminazione uniforme sono critiche. Il basso requisito di corrente diretta (funzionamento tipico a 20mA) rende questi dispositivi ideali per applicazioni sensibili al consumo energetico, come l'elettronica di consumo portatile, le apparecchiature di telecomunicazione e i pannelli di controllo industriali. La serie è conforme ai processi di saldatura senza piombo (Pb-free) e alle direttive RoHS, allineandosi con gli standard ambientali e produttivi moderni.

1.2 Selezione del Dispositivo e Varianti

La serie è offerta in più colori emessi, con questa scheda tecnica che dettaglia due tipi specifici di chip: R6 e Y2. Il chip R6, basato su materiale AlGaInP (Fosfuro di Alluminio Gallio Indio), produce una luce rossa brillante. Il chip Y2, che utilizza anch'esso la tecnologia AlGaInP, emette una luce gialla brillante. Entrambe le varianti sono incapsulate in una resina trasparente, che non altera il colore intrinseco del chip, garantendo alta purezza del colore e intensità luminosa.

2. Parametri Tecnici: Interpretazione Oggettiva Approfondita

Questa sezione fornisce un'analisi dettagliata dei principali parametri elettrici, ottici e termici che definiscono i limiti operativi e le prestazioni del LED.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori specificano i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Non sono destinati al funzionamento normale.

• Tensione Inversa (V_R):5V. Superare questa tensione in polarizzazione inversa può causare la rottura della giunzione.
• Corrente Diretta Continua (I_F):25mA sia per R6 che per Y2. Questa è la massima corrente continua per un funzionamento affidabile a lungo termine.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):60mA (ciclo di lavoro 1/10, 1kHz). Questo valore consente brevi impulsi di corrente più elevata, utili per il multiplexing o per ottenere una luminosità istantanea più alta.
• Dissipazione di Potenza (P_d):60mW. Questa è la massima potenza che il package può dissipare senza superare i suoi limiti termici, calcolata come Tensione Diretta (V_F) moltiplicata per la Corrente Diretta (I_F).
• Scarica Elettrostatica (ESD):2000V (Modello del Corpo Umano). Ciò indica un livello moderato di protezione ESD; sono comunque raccomandate procedure di manipolazione appropriate.
• Temperatura di Funzionamento & Conservazione:rispettivamente -40°C a +85°C e -40°C a +95°C, garantendo la funzionalità in un'ampia gamma di ambienti.

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

Questi sono i parametri di prestazione tipici in condizioni di test specificate, solitamente a 20mA di corrente diretta.

• Intensità Luminosa (I_V):La variante R6 (rossa) ha un valore tipico di 285 mcd (millicandela), mentre la Y2 (gialla) raggiunge anch'essa 285 mcd. I valori minimi partono da 72 mcd, con l'intensità effettiva fornita determinata dal codice di bin (vedi Sezione 3). Si applica una tolleranza di ±11%.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):120 gradi. Questo è l'angolo totale a cui l'intensità luminosa scende alla metà del suo valore di picco, confermando il profilo di emissione ad ampio angolo.
• Lunghezza d'Onda di Picco & Dominante:Per R6: Picco (λ_p) è 632nm, Dominante (λ_d) varia da 621-631nm. Per Y2: Picco è 591nm, Dominante varia da 586-594nm. La lunghezza d'onda dominante è la percezione monocromatica del colore da parte dell'occhio umano.
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ):Circa 20nm per R6 e 15nm per Y2, indicando che la purezza spettrale del chip giallo è leggermente superiore.
• Tensione Diretta (V_F):Per R6: da 1.75V a 2.35V. Per Y2: da 1.8V a 2.4V (dedotto dalle curve). La V_Ftipica è più bassa per i LED rossi AlGaInP rispetto ad alcuni altri colori. Una resistenza limitatrice di corrente in serie è obbligatoria per impostare il punto di lavoro.
• Corrente Inversa (I_R):Massimo 10µA a V_R=5V, indicando una buona qualità della giunzione.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza di colore e luminosità nella produzione, i LED vengono suddivisi in bin. Questo sistema consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfano requisiti applicativi specifici.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

Entrambi i chip R6 e Y2 sono raggruppati negli stessi bin di intensità, etichettati Q1, Q2, R1, R2, S1, S2. L'intensità luminosa varia da un minimo di 72-90 mcd (Q1) a un massimo di 225-285 mcd (S2). Il codice di bin (es. S2) sarebbe marcato sul confezionamento, consentendo la selezione di un grado di luminosità specifico.

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

Questo binning garantisce la coerenza del colore.

• R6 (Rosso):Suddiviso in FF1 (621-626nm) e FF2 (626-631nm).
• Y2 (Giallo):Suddiviso in DD1 (586-588nm), DD2 (588-590nm), DD3 (590-592nm) e DD4 (592-594nm).

Un bin di lunghezza d'onda più stretto (es. DD1 vs DD4) fornisce un aspetto del colore più uniforme tra più LED in un array.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

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

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

Le curve mostrano la relazione esponenziale tipica di un diodo. La tensione diretta per il chip R6 aumenta da ~1.8V a ~2.2V all'aumentare della corrente da 1mA a 30mA. Il chip Y2 mostra un intervallo di tensione leggermente superiore. Questa curva è essenziale per progettare il circuito di pilotaggio e calcolare la dissipazione di potenza.

4.2 Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta

L'intensità luminosa aumenta in modo sub-lineare con la corrente. Per entrambi i tipi, l'intensità aumenta rapidamente a correnti basse ma il tasso di aumento diminuisce sopra ~20-30mA, indicando un'efficienza ridotta a livelli di pilotaggio più elevati. Operare al di sotto o al valore raccomandato di 20mA fornisce un buon equilibrio tra luminosità ed efficienza.

4.3 Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

L'emissione luminosa diminuisce all'aumentare della temperatura ambiente. L'output può diminuire di circa il 20-25% quando la temperatura sale da 25°C a 85°C. Questo derating termico deve essere considerato nei progetti dove sono previste alte temperature ambientali, potenzialmente richiedendo una corrente di pilotaggio inferiore o una gestione termica.

4.4 Curva di Derating della Corrente Diretta

Questo grafico definisce la massima corrente diretta continua ammissibile in funzione della temperatura ambiente. All'aumentare della temperatura, la corrente massima consentita diminuisce per prevenire il surriscaldamento. Ad esempio, a 85°C, la corrente massima è significativamente inferiore al valore nominale di 25mA a 25°C.

4.5 Distribuzione Spettrale

I grafici mostrano la potenza radiante relativa in funzione della lunghezza d'onda. Lo spettro R6 è centrato attorno a 632nm con una larghezza di banda più ampia. Lo spettro Y2 è centrato attorno a 591nm ed è più stretto, confermando i dati in tabella.

4.6 Diagramma di Radiazione (Grafico Polare)

I grafici polari confermano visivamente l'angolo di visione di 120 gradi. Il modello di intensità è approssimativamente Lambertiano (distribuzione coseno), comune per LED con package planare senza cupola e con riflettore interno.

5. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

5.1 Dimensioni del Package

Il package P-LCC-4 ha un ingombro compatto. Le dimensioni chiave (in mm) sono: Lunghezza: 2.0, Larghezza: 1.25, Altezza: 1.1. La spaziatura dei terminali è di 1.0mm. Si applica una tolleranza di ±0.1mm salvo diversa indicazione. Disegni dettagliati con tutte le dimensioni critiche sono forniti nella scheda tecnica per la progettazione del land pattern del PCB.

5.2 Identificazione della Polarità

Il package presenta un identificatore del catodo. Tipicamente, si tratta di una tacca, un punto verde o un angolo smussato sul corpo del componente. La serigrafia del footprint sul PCB dovrebbe chiaramente segnare il pad del catodo per prevenire un posizionamento errato.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

6.1 Parametri per la Saldatura a Rifusione

I LED sono adatti per la saldatura a rifusione a fase di vapore o a infrarossi. Il profilo raccomandato include: Pre-riscaldamento a 150-200°C per 60-120 secondi, un tempo sopra il liquido (217°C) di 60-150 secondi, con una temperatura di picco non superiore a 260°C per un massimo di 10 secondi. La velocità di raffreddamento dovrebbe essere controllata.

6.2 Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale, la temperatura della punta del saldatore non dovrebbe superare i 350°C e il tempo di contatto dovrebbe essere limitato a 3 secondi o meno per terminale per prevenire danni termici al package plastico e al die semiconduttore.

6.3 Conservazione e Sensibilità all'Umidità

I componenti sono confezionati in una busta resistente all'umidità con essiccante. Prima dell'apertura, dovrebbero essere conservati a ≤30°C e ≤90% UR. Dopo l'apertura della busta, la "vita a banco" (tempo in cui i componenti possono essere esposti alle condizioni ambientali della fabbrica) è di 168 ore a ≤30°C e ≤60% UR. Le parti non utilizzate dovrebbero essere ri-bustate con essiccante o conservate in un armadio asciutto.

7. Confezionamento e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro Portacomponenti (Tape and Reel)

I LED sono forniti su nastro portacomponenti goffrato da 8mm di larghezza per compatibilità con le attrezzature automatiche pick-and-place. Le dimensioni del rocchetto sono standardizzate. Ogni rocchetto contiene 2000 pezzi. Le dimensioni del nastro portacomponenti (dimensione tasca, passo) sono specificate per garantire un corretto alimentamento nelle macchine di posizionamento.

7.2 Spiegazione dell'Etichetta

L'etichetta del rocchetto contiene codici per il Grado di Intensità Luminosa (CAT), il Grado di Lunghezza d'Onda Dominante (HUE) e il Grado di Tensione Diretta (REF). Questi codici corrispondono direttamente alle informazioni di binning nelle Sezioni 3.1 e 3.2, consentendo tracciabilità e selezione precisa.

8. Suggerimenti per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Apparecchiature di Telecomunicazione:Indicatori di stato, retroilluminazione tastiera e luci di attesa messaggi in telefoni, fax e modem.
• Elettronica di Consumo:Indicatori di alimentazione, batteria e funzione in dispositivi portatili, apparecchi audio/video ed elettrodomestici.
• Industriale & Automotive:Indicatori su pannelli, illuminazione di interruttori e segnalazione di guasti dove l'ampio angolo di visione è vantaggioso.
• Applicazioni con Light Pipe:Il riflettore interno e l'ampio angolo rendono questa serie una scelta eccellente per accoppiare la luce in guide luminose in acrilico o policarbonato per indicare lo stato o retroilluminare simboli a distanza.

8.2 Considerazioni Critiche di Progettazione

• Limitazione della Corrente:Una resistenza esterna in serie èassolutamente obbligatoria. La caratteristica I-V esponenziale del LED significa che un piccolo aumento della tensione di alimentazione può causare un grande e distruttivo aumento della corrente. Il valore della resistenza è calcolato come R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F.
• Gestione Termica:Rispettare le curve di dissipazione di potenza e derating della corrente. Assicurare un'adeguata area di rame sul PCB o thermal via se si opera ad alte temperature ambientali o vicino ai valori massimi.
• Precauzioni ESD:Utilizzare controlli ESD standard durante la manipolazione e l'assemblaggio.
• Per le light pipe, considerare il diagramma di radiazione del LED e l'efficienza di accoppiamento. L'ampio angolo di visione è vantaggioso per catturare più luce nella guida.For light pipes, consider the LED's radiation pattern and coupling efficiency. The wide viewing angle is advantageous for capturing more light into the pipe.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

La serie 67-22 si differenzia attraverso la sua specifica combinazione di attributi di package e prestazioni. Rispetto ai LED chip più piccoli (es. 0402), offre una maggiore emissione luminosa e un migliore angolo di visione. Rispetto ai LED con lente a cupola, il package P-LCC a superficie piana fornisce un fascio più direzionale adatto all'accoppiamento in light pipe e un profilo più basso. L'uso della tecnologia AlGaInP per il rosso e il giallo fornisce una maggiore efficienza e una migliore saturazione del colore rispetto a tecnologie più vecchie come il GaAsP. Il riflettore interno è una caratteristica chiave non presente in tutti i LED SMD, che migliora specificamente le prestazioni nelle applicazioni con guide luminose.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

10.1 Perché è necessaria una resistenza in serie?

I LED sono dispositivi pilotati in corrente, non in tensione. La loro tensione diretta ha una tolleranza e un coefficiente di temperatura negativo (diminuisce all'aumentare della temperatura). Una sorgente di tensione fissa senza limitatore di corrente porterebbe a fuga termica e guasto. La resistenza fornisce un metodo semplice e lineare per impostare la corrente di lavoro.

10.2 Posso alimentare il LED con una tensione di 3.3V?

Sì. Ad esempio, con un LED rosso (R6) che ha una V_Ftipica di 2.0V a 20mA, la resistenza in serie richiesta sarebbe R = (3.3V - 2.0V) / 0.020A = 65 Ohm. Una resistenza standard da 68 Ohm sarebbe adatta, risultando in una corrente di circa 19.1mA.

10.3 Cosa significa il "binning" per il mio progetto?

Se la tua applicazione richiede un aspetto uniforme (es. più LED in fila), dovresti specificare un bin di lunghezza d'onda stretto (es. solo DD2) e un bin di intensità specifico (es. R2 o superiore). Per applicazioni meno critiche, una selezione di bin più ampia può essere accettabile e più conveniente.

10.4 Come interpreto il diagramma di radiazione?

Il diagramma mostra l'intensità luminosa in funzione dell'angolo. I punti 0.5 (50%) sulla curva corrispondono ai punti ±60° dall'asse centrale, definendo l'angolo di visione di 120°. La forma ti dice come la luce è distribuita; una curva più liscia e ampia è migliore per l'illuminazione di aree estese.

11. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Caso: Progettazione di un Pannello Indicatore di Stato con Light Pipe.Un pannello di controllo richiede quattro indicatori di stato (Alimentazione, Attivo, Avviso, Guasto) visibili da un ampio angolo. Lo spazio dietro il pannello è limitato. Il progettista seleziona la serie 67-22 per il suo ampio angolo di visione e il riflettore interno. LED rossi (R6, bin S2 per alta luminosità) sono scelti per Avviso e Guasto. LED gialli (Y2, bin R1) sono scelti per Attivo. Una variante verde (della famiglia di serie) è scelta per Alimentazione. I LED sono montati su un PCB direttamente dietro il pannello. Light pipe in acrilico sono posizionate sopra ciascun LED per convogliare la luce verso le aperture del pannello frontale. Il riflettore interno del LED accoppia efficientemente la luce nell'ingresso della guida. Un pin GPIO di un microcontrollore, attraverso una resistenza in serie da 100Ω per LED (per un'alimentazione di 5V), pilota ciascun indicatore. L'ampio angolo di visione garantisce che gli indicatori siano visibili anche quando l'operatore non è direttamente di fronte al pannello.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

I Diodi Emettitori di Luce (LED) sono dispositivi a semiconduttore che emettono luce attraverso l'elettroluminescenza. Quando una tensione diretta è applicata alla giunzione p-n, gli elettroni del materiale di tipo n si ricombinano con le lacune del materiale di tipo p nella regione attiva. Questa ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica lunghezza d'onda (colore) della luce emessa è determinata dall'energia della banda proibita del materiale semiconduttore utilizzato. La serie 67-22 utilizza AlGaInP (Fosfuro di Alluminio Gallio Indio) per i suoi chip rossi e gialli, un sistema di materiali noto per l'alta efficienza nella gamma spettrale dal rosso al giallo. Il package P-LCC protegge il fragile die semiconduttore, fornisce connessioni elettriche tramite quattro terminali e incorpora una resina epossidica trasparente che funge da lente e sigillo ambientale. Il riflettore interno, tipicamente una caratteristica plastica stampata con un rivestimento riflettente, aiuta a reindirizzare la luce emessa lateralmente verso la direzione di visione superiore, aumentando l'intensità luminosa effettiva e modellando il diagramma di radiazione.

13. Tendenze di Sviluppo

La tendenza generale nei LED SMD di tipo indicatore continua verso diverse aree chiave:Aumento dell'Efficienza:Miglioramenti continui nei materiali e nella crescita epitassiale producono una maggiore efficienza luminosa (più luce per watt elettrico), consentendo un consumo energetico inferiore o una luminosità più alta a parità di corrente.Miniaturizzazione:Sebbene il P-LCC-4 sia un package standard, c'è una richiesta per ingombri ancora più piccoli (es. 0402, 0201) per dispositivi portatili con spazio limitato, anche se spesso a scapito della massima emissione luminosa.Affidabilità e Robustezza Migliorate:Miglioramenti nei materiali di incapsulamento (resina epossidica, placcatura del leadframe) mirano ad aumentare la resistenza ai cicli termici, all'umidità e agli ambienti contenenti zolfo.Integrazione:Alcune tendenze includono l'integrazione di resistenze limitatrici di corrente o diodi di protezione all'interno del package LED per semplificare la progettazione del circuito e risparmiare spazio sulla scheda.Coerenza del Colore e Binning:I processi produttivi sono continuamente raffinati per produrre distribuzioni di lunghezza d'onda e intensità più strette, riducendo la necessità di un ampio binning e migliorando l'uniformità visiva nelle applicazioni multi-LED. I vantaggi principali della serie 67-22—le sue dimensioni di package bilanciate, la buona emissione e le caratteristiche specializzate come il riflettore interno—assicurano la sua rilevanza nelle applicazioni dove questi attributi specifici sono valutati più dell'estrema miniaturizzazione o dell'alta potenza.