Scheda Tecnica LED Top View Serie 67-21 - Package 2.0x1.25x1.1mm - Tensione Diretta 1.75-2.35V - Colore Arancio Brillante - Italiano

1. Panoramica del Prodotto

La serie 67-21 rappresenta una famiglia di LED Top View a montaggio superficiale progettati per applicazioni di indicatori e retroilluminazione. Questa specifica variante presenta un colore arancio brillante emesso da un chip in AlGaInP. Il dispositivo è alloggiato in un compatto package P-LCC-2 con corpo bianco e finestra trasparente incolore, che contribuisce alle sue caratteristiche di ampio angolo di visione. Una caratteristica di design chiave è il riflettore interno integrato nel package, che ottimizza l'efficienza di accoppiamento della luce. Ciò rende il LED particolarmente adatto all'uso con light pipe, un requisito comune nel design dei dispositivi elettronici moderni. Il basso requisito di corrente diretta ne aumenta ulteriormente l'attrattiva per apparecchiature portatili alimentate a batteria o sensibili al consumo energetico.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

I vantaggi principali di questa serie di LED includono l'idoneità per processi di assemblaggio automatizzati, la compatibilità con le comuni tecniche di saldatura (a fase di vapore, rifusione a infrarossi e a onda) e la disponibilità su nastro e bobina per la produzione di grandi volumi. È un prodotto senza piombo conforme alle direttive RoHS. I mercati di riferimento sono diversificati, comprendono interni auto (es. retroilluminazione cruscotto e interruttori), apparecchiature di telecomunicazione (es. indicatori su telefoni e fax), illuminazione generale di interruttori e simboli, retroilluminazione piatta per LCD e applicazioni generiche di indicatori dove è richiesta un'emissione luminosa affidabile e costante.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

Le prestazioni del LED sono definite da un set completo di parametri elettrici, ottici e termici misurati in condizioni standard (Ta=25°C).

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Non sono destinati al funzionamento continuo. I limiti chiave includono una tensione inversa (V_R) di 12V, una corrente diretta continua (I_F) di 25mA e una corrente diretta di picco (I_FP) di 60mA in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10 a 1kHz). La massima dissipazione di potenza (P_d) è di 60mW. Il dispositivo è classificato per funzionare da -40°C a +85°C e può resistere a una scarica elettrostatica (ESD) di 2000V (Modello Corpo Umano). I profili di temperatura di saldatura sono critici: saldatura a rifusione a 260°C per un massimo di 10 secondi, o saldatura manuale a 350°C per un massimo di 3 secondi.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Con una corrente di prova standard di 20mA, il dispositivo mostra prestazioni tipiche. L'intensità luminosa (I_V) varia da un minimo di 90 mcd a un massimo di 225 mcd. L'angolo di visione (2θ_1/2), definito come l'angolo in cui l'intensità scende alla metà del suo valore di picco, è tipicamente di 120 gradi, confermando l'emissione ad ampio angolo. La lunghezza d'onda dominante (λ_d), che definisce il colore percepito, è specificata tra 600,5 nm e 612,5 nm per questa variante arancio brillante, con una lunghezza d'onda di picco tipica (λ_p) attorno a 611 nm. La larghezza di banda spettrale (Δλ) è di circa 15 nm. La tensione diretta (V_F) a 20mA varia da 1,75V a 2,35V, mentre la corrente inversa (I_R) a 12V è al massimo di 10 μA.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza di colore e luminosità nella produzione, i LED vengono suddivisi in bin in base a parametri chiave.

3.1 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

La lunghezza d'onda dominante è suddivisa in quattro gruppi (Codici Bin D8, D9, D10, D11). Ogni bin copre un intervallo di 3nm, da D8 (600,5-603,5nm) a D11 (609,5-612,5nm). Viene applicata una tolleranza di ±1nm.

3.2 Binning dell'Intensità Luminosa

L'intensità luminosa è suddivisa in quattro bin: Q2 (90-112 mcd), R1 (112-140 mcd), R2 (140-180 mcd) e S1 (180-225 mcd). Per l'intensità è indicata una tolleranza di ±11%.

3.3 Binning della Tensione Diretta

La tensione diretta è divisa in tre bin: 0 (1,75-1,95V), 1 (1,95-2,15V) e 2 (2,15-2,35V), con una tolleranza di 0,1V.

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. Temperatura Ambiente

La curva mostra che l'intensità luminosa dipende fortemente dalla temperatura di giunzione. L'intensità è normalizzata al 100% a 25°C. All'aumentare della temperatura ambiente, l'intensità diminuisce. Al contrario, a temperature più basse, l'intensità aumenta. Questo effetto di quenching termico è tipico delle sorgenti luminose a semiconduttore e deve essere considerato nella progettazione della gestione termica, specialmente in ambienti ad alta temperatura.

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

Questo grafico descrive la relazione non lineare tra corrente e tensione. La tensione diretta aumenta con la corrente. I progettisti utilizzano questa curva per selezionare resistori di limitazione appropriati per ottenere la luminosità desiderata rimanendo entro i limiti elettrici del dispositivo.

4.3 Distribuzione Spettrale

La curva di distribuzione della potenza spettrale mostra un singolo picco centrato attorno a 611 nm, caratteristico dei LED arancioni basati su AlGaInP. La stretta larghezza di banda (circa 15nm FWHM) indica una buona purezza del colore.

4.4 Diagramma di Radiazione

Il diagramma polare illustra la distribuzione spaziale della luce. Il pattern è approssimativamente Lambertiano, confermando l'ampio angolo di visione di 120 gradi. Questo profilo di emissione uniforme è vantaggioso per applicazioni con light pipe e illuminazione di ampie aree.

5. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

5.1 Dimensioni del Package

Il LED ha un ingombro compatto. Le dimensioni complessive del package sono 2,0mm di lunghezza, 1,25mm di larghezza e 1,1mm di altezza. La lente (finestra) ha un diametro di 1,1mm. I pad dell'anodo e del catodo sono chiaramente definiti, con un land pattern consigliato fornito per il design del PCB. Tutte le tolleranze non specificate sono ±0,1mm.

5.2 Identificazione della Polarità

Il catodo è contrassegnato da una tacca o uno smusso su un angolo del package. L'orientamento corretto della polarità è cruciale durante l'assemblaggio per garantire il corretto funzionamento.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

Il dispositivo è compatibile con i processi SMT standard. Per la saldatura a rifusione, una temperatura di picco di 260°C non deve essere superata per più di 10 secondi. Per la saldatura manuale, la temperatura della punta del saldatore deve essere limitata a 350°C con un tempo di contatto massimo di 3 secondi per terminale. Questi limiti prevengono danni termici al package plastico e al die interno e ai fili di connessione.

7. Informazioni su Confezionamento e Ordine

I LED sono forniti su nastro portante da 8mm, con 2000 pezzi per bobina. Le dimensioni della bobina sono standardizzate per le macchine pick-and-place automatizzate. Il confezionamento include misure resistenti all'umidità: i componenti sono sigillati in una busta anti-umidità in alluminio con un essiccante e una cartina indicatrice di umidità per proteggerli dall'assorbimento di umidità, che può causare il fenomeno del \"popcorning\" durante la rifusione.

7.1 Spiegazione dell'Etichetta

L'etichetta della bobina contiene informazioni critiche: Numero di Parte (PN), Numero di Parte Cliente (CPN), quantità (QTY), numero di lotto (LOT NO) e i codici bin specifici per Intensità Luminosa (CAT), Lunghezza d'Onda Dominante (HUE) e Tensione Diretta (REF). Ciò consente una precisa tracciabilità e garantisce che il grado corretto del componente venga utilizzato in produzione.

8. Suggerimenti Applicativi

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Illuminazione Interni Auto:Ideale per la retroilluminazione di icone del cruscotto, pulsanti e interruttori grazie alla sua affidabilità in un ampio intervallo di temperature (-40°C a +85°C).
• Elettronica di Consumo:Perfetto per indicatori di stato su router, modem, caricabatterie e apparecchi audio. L'ampio angolo di visione garantisce la visibilità da varie angolazioni.
• Applicazioni con Light Pipe:L'ottimizzato accoppiamento luminoso del riflettore interno lo rende una scelta eccellente per guidare la luce attraverso light pipe in plastica verso pannelli frontali o display.
• Pannelli di Controllo Industriali:Adatto per indicatori di stato macchina dove è richiesta una segnalazione chiara e luminosa.

8.2 Considerazioni di Progettazione

• Limitazione di Corrente:Utilizzare sempre un resistore in serie per limitare la corrente diretta. Calcolare il valore del resistore in base alla tensione di alimentazione (V_CC), alla tensione diretta del LED (V_Fdal bin scelto) e alla corrente operativa desiderata (I_F, da non superare 25mA in continuo).
• Gestione Termica:Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa, il funzionamento continuo ad alte temperature ambiente o alte correnti ridurrà l'emissione luminosa e potenzialmente accorcerà la durata di vita. Assicurare un'adeguata area di rame sul PCB o ventilazione se necessario.
• Protezione ESD:Sebbene classificato per 2000V HBM, durante l'assemblaggio e la manipolazione devono essere osservate le normali precauzioni di gestione ESD.
• Progettazione Ottica:Per applicazioni con light pipe, la distanza e l'allineamento tra il LED e l'ingresso della light pipe sono critici per massimizzare l'efficienza di accoppiamento.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto a package LED più semplici, la serie 67-21 offre vantaggi distinti. Il package P-LCC-2 con riflettore interno fornisce una superiore estrazione della luce e un pattern di radiazione più controllato rispetto ai LED a chip base. L'ampio angolo di visione di 120 gradi è più esteso di molti LED side-view o top-view ad angolo stretto, offrendo una maggiore flessibilità di design. La sua compatibilità con tutti i principali processi di saldatura e il confezionamento su nastro e bobina lo rendono una scelta amichevole per la produzione rispetto a dispositivi che richiedono manipolazioni speciali.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

10.1 Che valore di resistore devo usare con un'alimentazione a 5V?

Utilizzando la massima tensione diretta (V_{F_max}= 2,35V) per garantire una corrente sufficiente in tutte le condizioni, e puntando a una corrente operativa sicura di 20mA, il calcolo è: R = (V_CC- V_F) / I_F= (5V - 2,35V) / 0,020A = 132,5Ω. Un resistore standard da 130Ω o 150Ω sarebbe appropriato. Verificare sempre la luminosità con il bin V_Feffettivo dei propri componenti.

10.2 Perché l'intensità luminosa diminuisce ad alta temperatura?

Ciò è dovuto alla fisica fondamentale dell'emissione luminosa dei semiconduttori. All'aumentare della temperatura di giunzione, i processi di ricombinazione non radiativa (che generano calore invece di luce) aumentano e l'efficienza del processo di ricombinazione radiativa diminuisce. Questo fenomeno, noto come quenching termico, è caratteristico di tutti i LED ed è documentato nelle curve di prestazione.

10.3 Posso pilotare questo LED con un segnale PWM per la regolazione della luminosità?

Sì, la modulazione di larghezza di impulso (PWM) è un metodo efficace per regolare la luminosità dei LED. Implica l'accensione e lo spegnimento del LED a una frequenza sufficientemente alta da essere impercettibile all'occhio umano (tipicamente >100Hz). La luminosità percepita è proporzionale al ciclo di lavoro. Questo metodo è preferibile alla regolazione analogica della corrente in quanto mantiene una cromaticità del colore costante attraverso i diversi livelli di luminosità.

11. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Caso: Progettazione di un Indicatore di Stato per un Dispositivo Portatile

Un progettista sta creando uno strumento portatile a batteria. È necessario un indicatore di stato luminoso e inequivocabile (es. \"accensione\" o \"in carica\"). La serie 67-21 è selezionata per il suo basso requisito di corrente (prolunga la durata della batteria), l'ampio angolo di visione (visibile da qualsiasi angolazione di utilizzo) e il ridotto ingombro. Il progettista sceglie una corrente di pilotaggio di 15mA (inferiore alla condizione di prova di 20mA) per risparmiare ulteriore energia, facendo riferimento alle curve I-V e di intensità per prevedere la luminosità risultante. Viene progettata una light pipe per convogliare la luce dal LED montato sul PCB principale a una piccola finestra sul robusto involucro del dispositivo. Il colore arancio brillante è scelto per l'alto contrasto e la chiara visibilità. La distinta materiali specifica i codici bin richiesti (es. HUE: D10, CAT: R1) per garantire la coerenza di colore e luminosità in tutte le unità prodotte.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

L'emissione luminosa in questo LED si basa sul principio dell'elettroluminescenza in un materiale semiconduttore. La regione attiva è composta da Fosfuro di Alluminio Gallio Indio (AlGaInP). Quando una tensione diretta viene applicata attraverso la giunzione p-n, gli elettroni dalla regione di tipo n e le lacune dalla regione di tipo p vengono iniettati nella regione attiva. Quando questi portatori di carica si ricombinano, rilasciano energia sotto forma di fotoni. La specifica composizione della lega AlGaInP determina l'energia del bandgap, che corrisponde direttamente alla lunghezza d'onda (colore) della luce emessa—in questo caso, nello spettro arancione (~611 nm). Il package in resina epossidica trasparente incolore funge da lente, modellando l'emissione luminosa e fornendo protezione ambientale.

13. Tendenze e Sviluppi del Settore

La tendenza nei LED indicatori continua verso una maggiore efficienza, package più piccoli e una maggiore integrazione. Mentre LED discreti come la serie 67-21 rimangono vitali per la flessibilità, c'è un uso crescente di moduli LED integrati con driver e controller incorporati. Inoltre, i progressi nella scienza dei materiali potrebbero portare a emettitori arancioni e rossi più efficienti con prestazioni migliori ad alte temperature. La domanda di indicatori affidabili e a lunga durata nelle applicazioni automotive e industriali garantisce la rilevanza di componenti robusti e ben caratterizzati come questa serie. L'enfasi sull'assemblaggio automatizzato e sulla tracciabilità della catena di fornitura (evidente nel dettagliato binning ed etichettatura) riflette tendenze più ampie del settore manifatturiero.