Scheda Tecnica LED Top View Serie 45-21 - Package P-LCC-2 - Tensione Diretta 1.75-2.35V - Corrente Massima 50mA - Colore Rosso Brillante - Italiano

1. Panoramica del Prodotto

La serie 45-21 rappresenta una famiglia di LED Top View alloggiati in un compatto package surface-mount P-LCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier). Questo dispositivo è progettato principalmente come indicatore ottico, caratterizzato da una finestra trasparente incolore e un corpo bianco che migliora la riflessione e la diffusione della luce. Il suo vantaggio progettuale principale risiede nell'ampio angolo di visione, ottenuto attraverso un design ottimizzato del riflettore interno al package. Questa caratteristica lo rende particolarmente adatto per applicazioni che utilizzano light pipe, dove l'efficiente accoppiamento della luce dalla sorgente LED alla guida luminosa è fondamentale. La serie è disponibile in più colori, inclusa la variante Rosso Brillante dettagliata in questo documento, che utilizza la tecnologia a semiconduttore AlGaInP.

Un vantaggio operativo chiave è il suo basso requisito di corrente. Con una corrente diretta tipica di 20mA per il funzionamento standard, è ideale per applicazioni sensibili al consumo energetico come apparecchiature portatili e a batteria. Il dispositivo è progettato per la compatibilità con i moderni processi di produzione di massa, essendo adatto per la saldatura a rifusione in fase di vapore, a infrarossi e a onda. È anche compatibile con apparecchiature automatiche pick-and-place ed è fornito su nastro da 8mm e bobina per un assemblaggio efficiente. Il prodotto è realizzato con materiali privi di piombo e conforme alle normative ambientali pertinenti.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

I vantaggi primari di questa serie di LED derivano dalla sua geometria del package e dalla selezione dei materiali. L'ampio angolo di visione (tipicamente 120 gradi) garantisce la visibilità da un'ampia gamma di posizioni, essenziale per indicatori di stato su elettronica di consumo, pannelli industriali e dispositivi di comunicazione. L'efficienza ottimizzata dell'accoppiamento luminoso si traduce direttamente in un'uscita percepita più luminosa quando utilizzato con light pipe, riducendo la necessità di correnti di pilotaggio più elevate e risparmiando energia.

Il mercato di riferimento è ampio, comprendendo telecomunicazioni (per indicatori e retroilluminazione in telefoni e fax), elettronica di consumo, controlli industriali e interni automobilistici. La sua affidabilità e compatibilità con i processi automatizzati lo rendono una scelta conveniente per la produzione di massa. Il basso consumo energetico si rivolge specificamente al segmento dell'elettronica portatile, dove estendere la durata della batteria è una considerazione progettuale fondamentale.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

Questa sezione fornisce un'interpretazione dettagliata e oggettiva dei principali parametri elettrici, ottici e termici che definiscono le prestazioni del LED e guidano la corretta progettazione del circuito.

2.1 Valori Massimi Assoluti

I Valori Massimi Assoluti definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Queste non sono condizioni per il funzionamento normale.

• Tensione Inversa (V_R):5V. Superare questa tensione in polarizzazione inversa può causare la rottura della giunzione.
• Corrente Diretta (I_F):50mA DC. La corrente continua non deve superare questo limite.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):100mA, ammissibile solo in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10 a 1kHz). Ciò consente brevi periodi di luminosità più elevata.
• Dissipazione di Potenza (P_d):120mW. Questa è la potenza massima che il package può dissipare come calore senza superare la sua classificazione termica.
• Scarica Elettrostatica (ESD):2000V (Modello Corpo Umano). Sono obbligatorie le corrette procedure di manipolazione ESD durante l'assemblaggio.
• Temperatura di Funzionamento & Stoccaggio:Intervallo da -40°C a +85°C (funzionamento) e da -40°C a +90°C (stoccaggio).
• Temperatura di Saldatura:Resiste a 260°C per 10 secondi (rifusione) o 350°C per 3 secondi (saldatura manuale).

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi parametri sono misurati a una temperatura di giunzione (T_j) di 25°C sotto una corrente di prova standard di 20mA. Rappresentano le prestazioni tipiche.

• Intensità Luminosa (I_v):Intervallo da 450 mcd (min) a 900 mcd (max), con una tolleranza tipica di ±11%. Questa è la misura primaria della luminosità percepita.
• 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 assiale di picco.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λ_p):632 nm (tipico). Questa è la lunghezza d'onda alla quale la distribuzione spettrale di potenza è massima.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):Intervallo da 617.5 nm a 633.5 nm, con una tolleranza di ±1nm. Questa lunghezza d'onda corrisponde al colore percepito (Rosso Brillante).
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ):20 nm (tipico). Questo indica la purezza spettrale della luce rossa emessa.
• Tensione Diretta (V_F):Intervallo da 1.75V a 2.35V a 20mA, con una tolleranza tipica di ±0.1V. Questo è fondamentale per progettare la resistenza limitatrice di corrente.
• Corrente Inversa (I_R):Massimo di 10 µA a una polarizzazione inversa di 5V, indicando una buona qualità della giunzione.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nella produzione di massa, i LED vengono suddivisi in bin di prestazioni. I progettisti possono specificare i bin per garantire uniformità di colore e luminosità in un'applicazione.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

L'intensità è categorizzata in tre bin principali (U1, U2, V1) in base ai valori minimi e massimi misurati a I_F=20mA. Ad esempio, il bin U1 copre 450-565 mcd, U2 copre 565-715 mcd e V1 copre 715-900 mcd. Selezionare un bin più alto (es. V1) garantisce un'uscita minima più luminosa.

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

Il colore Rosso Brillante è raggruppato sotto 'Gruppo A' e ulteriormente suddiviso in quattro bin di lunghezza d'onda: E4 (617.5-621.5 nm), E5 (621.5-625.5 nm), E6 (625.5-629.5 nm) e E7 (629.5-633.5 nm). Una selezione di bin più stretta (es. specificando solo E5) garantisce una tonalità di rosso più uniforme tra tutti i LED in un assemblaggio.

3.3 Binning della Tensione Diretta

La tensione diretta è raggruppata sotto 'Gruppo B' con tre bin: 0 (1.75-1.95V), 1 (1.95-2.15V) e 2 (2.15-2.35V). Sebbene spesso meno critica del colore e della luminosità per gli indicatori, specificare un bin di tensione può essere importante per la progettazione dell'alimentazione in grandi array o quando si pilotano LED in parallelo senza resistenze individuali.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

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

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

La curva mostra la relazione esponenziale tipica di un diodo. A 25°C, la tensione aumenta rapidamente con la corrente una volta superata la soglia di accensione. Questa non linearità sottolinea la necessità di utilizzare una resistenza limitatrice di corrente o un driver a corrente costante, poiché una piccola variazione di tensione può causare una variazione ampia e potenzialmente dannosa della corrente.

4.2 Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta

Questa curva dimostra che l'uscita luminosa aumenta approssimativamente in modo lineare con la corrente in un certo intervallo, ma alla fine si satura a correnti più elevate a causa di effetti termici e di efficienza. Operare alla corrente consigliata di 20mA fornisce un buon equilibrio tra luminosità ed efficienza.

4.3 Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

L'intensità luminosa diminuisce all'aumentare della temperatura ambiente. Questa curva di derating è cruciale per le applicazioni che operano in ambienti a temperatura elevata. I progettisti devono tenere conto di questa riduzione per garantire che una luminosità sufficiente sia mantenuta in tutte le condizioni operative.

4.4 Distribuzione Spettrale

Il grafico dello spettro conferma la natura monocromatica del LED AlGaInP, con un singolo picco stretto centrato intorno a 632 nm, producendo un colore Rosso Brillante saturo senza emissioni significative in altre bande di lunghezza d'onda.

4.5 Diagramma di Radiazione (Diagramma Polare)

Il diagramma conferma visivamente il pattern di emissione ampio, simile a Lambertiano. L'intensità è quasi uniforme in un'ampia regione centrale, diminuendo gradualmente verso i bordi, il che è ideale per la visione ad ampio angolo.

5. Informazioni Meccaniche e di Imballaggio

5.1 Contorno e Dimensioni del Package

Il package P-LCC-2 ha un ingombro compatto. Le dimensioni critiche includono la lunghezza, larghezza e altezza complessive, nonché la spaziatura e le dimensioni dei terminali. Un indicatore di polarità (tipicamente una tacca o un punto sul package o un angolo smussato) identifica il catodo. La scheda tecnica fornisce un pattern raccomandato per le piazzole di saldatura per garantire la formazione affidabile del giunto saldato e il corretto allineamento durante la rifusione.

5.2 Specifiche del Nastro e della Bobina

Il dispositivo è fornito su nastro portante da 8mm, avvolto su bobine standard. Le dimensioni del nastro (dimensione della tasca, passo) e della bobina (diametro del mozzo, diametro della flangia) sono specificate per essere compatibili con le apparecchiature di assemblaggio automatico. Ogni bobina contiene 2000 pezzi.

5.3 Sensibilità all'Umidità e Imballaggio

I LED sono imballati in una busta di alluminio resistente all'umidità con un essiccante per prevenire l'assorbimento di umidità, che potrebbe causare \"popcorning\" (crepe del package) durante il processo di saldatura a rifusione ad alta temperatura. L'etichetta sulla busta contiene informazioni critiche come il livello di sensibilità all'umidità (implicito dall'imballaggio), la quantità e il numero di parte.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Parametri di Saldatura a Rifusione

Il dispositivo è classificato per una temperatura di picco di rifusione di 260°C per un massimo di 10 secondi. Questo è in linea con i profili standard di rifusione senza piombo. La massa termica del PCB e il profilo specifico (rampa di salita, stabilizzazione, picco, raffreddamento) devono essere controllati per rimanere entro questo limite ed evitare shock termici.

6.2 Precauzioni per Stoccaggio e Manipolazione

• Prima dell'Apertura:La busta impermeabile all'umidità deve essere conservata a ≤30°C e ≤70% UR. I componenti devono essere utilizzati entro un anno dalla data di sigillatura della busta.
• Dopo l'Apertura:Se non utilizzati immediatamente, i componenti esposti all'umidità ambientale potrebbero richiedere una pre-essiccazione prima della saldatura secondo le linee guida standard IPC/JEDEC per rimuovere l'umidità assorbita.
• Protezione ESD:Devono essere osservate le precauzioni ESD standard (postazioni di lavoro messe a terra, braccialetti) durante la manipolazione.

7. Raccomandazioni per la Progettazione dell'Applicazione

7.1 Circuiti Applicativi Tipici

Il circuito di pilotaggio più comune è una resistenza limitatrice di corrente in serie collegata a una sorgente di tensione (V_CC). Il valore della resistenza è calcolato come R = (V_CC- V_F) / I_F. Utilizzando il V_Fmassimo dalla scheda tecnica (2.35V) in questo calcolo si garantisce che la corrente non superi mai la I_Fdesiderata anche con variazioni da parte a parte. Ad esempio, con un'alimentazione di 5V e una I_Fobiettivo di 20mA: R = (5V - 2.35V) / 0.02A = 132.5Ω. Una resistenza standard da 130Ω o 150Ω sarebbe appropriata.

7.2 Considerazioni Progettuali per Applicazioni con Light Pipe

Quando si accoppia a una light pipe, allineare il LED centralmente sotto la superficie di ingresso della pipe. L'ampio angolo di visione di questo LED aiuta a riempire l'apertura di ingresso della pipe. La distanza tra la cupola del LED e la light pipe dovrebbe essere minimizzata per ridurre la perdita di luce. Il package bianco aiuta a riflettere la luce che altrimenti andrebbe persa verso il basso, migliorando l'efficienza complessiva dell'accoppiamento. I disegni meccanici devono tenere conto dell'altezza del LED e delle aree di rispetto raccomandate.

7.3 Gestione Termica

Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa, il funzionamento continuo alla corrente massima (50mA) in alte temperature ambientali potrebbe avvicinarsi ai limiti del dispositivo. Per tali casi d'uso, garantire un'adeguata area di rame sul PCB attorno alle piazzole termiche del LED (se presenti) o l'uso di via termiche può aiutare a dissipare il calore e mantenere una temperatura di giunzione più bassa, preservando l'uscita luminosa e l'affidabilità a lungo termine.

8. Affidabilità e Garanzia di Qualità

La scheda tecnica delinea una serie completa di test di affidabilità eseguiti con un livello di confidenza del 90% e un LTPD (Lot Tolerance Percent Defective) del 10%. Questi test simulano condizioni operative e di stoccaggio severe per garantire l'affidabilità sul campo.

• Resistenza alla Saldatura a Rifusione:Verifica che il package possa resistere al processo di saldatura.
• Ciclo Termico & Shock Termico:Testa la robustezza contro lo stress meccanico indotto da ripetuti cambiamenti di temperatura.
• Stoccaggio ad Alta/Bassa Temperatura:Valuta la stabilità a lungo termine in condizioni estreme di non funzionamento.
• Vita Operativa in DC:Un test di vita di 1000 ore a corrente nominale (20mA) e temperatura (25°C).
• Vita Operativa ad Alta Temperatura/Umidità (85°C/85% UR):Test accelerato per la resistenza all'umidità e alla corrosione sotto polarizzazione.

Il superamento di questi test indica un prodotto robusto adatto per applicazioni commerciali e industriali impegnative.

9. Domande Frequenti (FAQ)

9.1 Perché una resistenza limitatrice di corrente è assolutamente necessaria?

La caratteristica I-V del LED è esponenziale. Un piccolo aumento della tensione di alimentazione al di sopra della caduta di tensione diretta del LED causa un aumento molto ampio e potenzialmente distruttivo della corrente. La resistenza fornisce una caduta di tensione lineare e prevedibile che stabilizza la corrente, proteggendo il LED da condizioni di sovracorrente causate da tolleranze di tensione normali o transitori.

9.2 Posso pilotare questo LED direttamente da un pin GPIO di un microcontrollore?

Sì, ma con importanti avvertenze. Il pin GPIO deve essere configurato come output. È comunque necessario includere una resistenza in serie. Inoltre, è necessario assicurarsi che il pin del microcontrollore possa erogare (o assorbire, a seconda della configurazione del circuito) i 20mA richiesti in modo continuo, il che è al limite o oltre per alcuni pin I/O generici. Consultare la scheda tecnica del microcontrollore. Utilizzare un transistor come interruttore è spesso un'opzione più sicura e flessibile per correnti più elevate o quando si pilotano più LED.

9.3 Qual è la differenza tra Lunghezza d'Onda di Picco e Lunghezza d'Onda Dominante?

Lunghezza d'Onda di Picco (λ_p):L'unica lunghezza d'onda in cui l'uscita di potenza spettrale è fisicamente la più alta.Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):La lunghezza d'onda della luce monocromatica che sarebbe percepita dall'occhio umano come avente lo stesso colore dell'uscita del LED. Per un LED monocromatico come questo rosso, sono molto vicine. La lunghezza d'onda dominante è generalmente il parametro più rilevante per la specifica del colore e il binning.

9.4 Come interpreto i codici di bin sull'etichetta della bobina?

L'etichetta utilizza codici come CAT, HUE e REF. 'CAT' corrisponde al Bin di Intensità Luminosa (es. U1, V1). 'HUE' corrisponde al Bin di Lunghezza d'Onda Dominante (es. E5, E6). 'REF' corrisponde al Bin di Tensione Diretta (es. 0, 1, 2). Conoscere questi codici consente di verificare di aver ricevuto il grado di prestazione specifico ordinato.