LED Bianco a Vista dall'Alto 67-21/T2C-ZV1W2E/2T - Package P-LCC-2 - 2.75-3.65V - 110mW - Scheda Tecnica

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche per un diodo a emissione di luce (LED) bianco ad alte prestazioni che utilizza un chip LED blu combinato con un rivestimento al fosforo. Il dispositivo è alloggiato in un compatto package a montaggio superficiale P-LCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier), progettato per applicazioni a vista dall'alto dove l'emissione di luce è perpendicolare al piano di montaggio. La tecnologia di base coinvolge un LED blu che eccita un fosforo giallo; la miscela risultante di luce blu e gialla produce un'emissione bianca. Questo approccio è standard per produrre luce bianca da sorgenti allo stato solido e offre vantaggi in termini di efficienza e regolazione del colore.

Il LED è caratterizzato dalla sua alta intensità luminosa ed efficienza. È costruito utilizzando materiali senza piombo (Pb-free) e rispetta le principali normative ambientali tra cui RoHS, REACH UE e standard alogeni-free (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm). Il dispositivo è precondizionato secondo lo standard di livello di sensibilità all'umidità 3 (JEDEC J-STD-020D), indicando la sua robustezza per i processi standard di assemblaggio a montaggio superficiale.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

Il dispositivo non deve essere operato oltre questi limiti per prevenire danni permanenti. I valori chiave includono una tensione inversa massima (VR) di 5V, una corrente diretta continua (IF) di 30mA e una corrente diretta di picco (IFP) di 100mA in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10 a 1kHz). La dissipazione di potenza massima (Pd) è di 110mW. L'intervallo di temperatura di funzionamento va da -40°C a +85°C, con un intervallo di stoccaggio leggermente più ampio da -40°C a +90°C. Per la saldatura, può resistere a profili di rifusione con una temperatura di picco di 260°C per 10 secondi o a saldatura manuale a 350°C per 3 secondi. La tensione di tenuta alla scarica elettrostatica (ESD) è di 1000V (Modello del Corpo Umano).

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Misurati in una condizione di test standard di 25°C di temperatura ambiente e una corrente diretta di 20mA, sono definiti i parametri di prestazione chiave. L'intensità luminosa (Iv) ha un intervallo tipico da un minimo di 715 millicandele (mcd) a un massimo di 2240 mcd, con una tolleranza specificata di ±11%. L'angolo di visione (2θ1/2), definito come l'angolo totale a metà intensità, è tipicamente di 120 gradi, fornendo un pattern di fascio ampio. La tensione diretta (VF) varia da 2,75V a 3,65V a 20mA, con una tolleranza di ±0,05V. La corrente inversa (IR) è specificata con un massimo di 50µA quando viene applicata una polarizzazione inversa di 5V.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nella produzione, i LED vengono suddivisi in bin in base a parametri chiave. Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfano requisiti specifici dell'applicazione per luminosità e caratteristiche elettriche.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

L'emissione luminosa è categorizzata in cinque bin distinti: V1 (715-900 mcd), V2 (900-1120 mcd), W1 (1120-1420 mcd), W2 (1420-1800 mcd) e BA (1800-2240 mcd). Tutte le misurazioni sono effettuate a IF=20mA.

3.2 Binning della Tensione Diretta

La tensione diretta è raggruppata in tre bin sotto il gruppo generale "V": E5 (2,75-3,05V), 6 (3,05-3,35V) e 7 (3,35-3,65V). La tolleranza per questo binning è di ±0,1V.

3.3 Binning delle Coordinate di Cromaticità

Il colore della luce bianca è controllato con precisione e suddiviso in bin in base alle sue coordinate sul diagramma di cromaticità CIE 1931. I bin sono etichettati (es. A0-1, A0-2, A0+1, A0+2, ecc.) e definiscono specifiche aree quadrilatere nello spazio colore x,y. A queste coordinate viene applicata una tolleranza di ±0,01. Un diagramma è tipicamente fornito per visualizzare questi bin sulla carta di cromaticità, garantendo che la luce bianca emessa rientri in un intervallo desiderato di temperatura di colore e tonalità.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

I dati grafici forniscono una visione più approfondita del comportamento del LED in condizioni variabili.

• Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva IV):Questa curva mostra la relazione non lineare tra corrente e tensione. È essenziale per progettare il circuito di limitazione della corrente.
• Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta:Questo grafico dimostra come l'emissione luminosa aumenti con la corrente, tipicamente in modo sub-lineare a correnti più elevate a causa del calo di efficienza (efficiency droop).
• Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Questa curva critica mostra la riduzione dell'emissione luminosa all'aumentare della temperatura di giunzione. Comprendere questa derating è vitale per la gestione termica nell'applicazione.
• Curva di Derating della Corrente Diretta:Questa definisce la massima corrente diretta ammissibile in funzione della temperatura ambiente per rimanere entro i limiti di dissipazione di potenza.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico dell'intensità relativa rispetto alla lunghezza d'onda, che mostra il caratteristico picco di emissione ampio del fosforo giallo combinato con il picco più stretto del LED blu.
• Diagramma di Radiazione:Un grafico polare che illustra la distribuzione spaziale dell'intensità luminosa, confermando l'angolo di visione di 120 gradi.

5. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

5.1 Dimensioni del Package

Il package P-LCC-2 ha disegni meccanici specifici che dettagliano lunghezza, larghezza, altezza, dimensioni dei terminali e il land pattern PCB consigliato. Tutte le dimensioni sono in millimetri con una tolleranza standard di ±0,1mm salvo diversa indicazione. Il package presenta due terminali per la connessione elettrica, con un chiaro indicatore di polarità (tipicamente una tacca o un catodo contrassegnato).

5.2 Identificazione della Polarità

Un diagramma esplicativo delle etichette indica come la marcatura del prodotto sulla parte superiore del LED corrisponda ai suoi bin di prestazione: un codice per la Classe di Intensità Luminosa (CAT), uno per la Lunghezza d'Onda Dominante/Classe di Cromaticità (HUE) e uno per la Classe di Tensione Diretta (REF).

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

Il dispositivo è adatto per linee di assemblaggio SMT standard. I valori massimi di temperatura di saldatura devono essere rigorosamente rispettati: temperatura di picco di 260°C per 10 secondi durante la saldatura a rifusione, o 350°C per 3 secondi in caso di saldatura manuale. Il livello di sensibilità all'umidità (MSL) è 3, il che significa che i componenti sono confezionati in una busta barriera all'umidità con essiccante e hanno una vita a scaffale di 168 ore (1 settimana) dopo l'apertura della busta in condizioni di fabbrica (<30°C/60%UR).

7. Informazioni su Confezionamento e Ordine

I LED sono forniti su nastri portacomponenti goffrati per il posizionamento automatizzato. Ogni bobina contiene 2000 pezzi. Sono fornite le dimensioni dettagliate per le tasche del nastro portacomponenti e per la bobina complessiva. I componenti sono spediti in una busta sigillata in alluminio a prova di umidità contenente essiccante, con appropriati indicatori di umidità ed etichette di avvertenza applicate all'esterno.

8. Suggerimenti per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo LED bianco ad alta luminosità è adatto per una varietà di applicazioni che richiedono un'illuminazione compatta ed efficiente. Gli usi principali includono la retroilluminazione per display a cristalli liquidi (LCD) a colori completi nell'elettronica di consumo e nei pannelli industriali, luci spia e illuminazione di stato nelle apparecchiature per l'automazione d'ufficio (OA), illuminazione interna e indicatori automobilistici, e come sostituto per piccole lampadine a incandescenza convenzionali o lampade fluorescenti nell'insegnaletica e nell'illuminazione decorativa.

8.2 Considerazioni di Progettazione

Pilotaggio in Corrente:I LED sono dispositivi pilotati in corrente. Una sorgente di corrente costante o una resistenza limitatrice di corrente in serie con una sorgente di tensione è obbligatoria per prevenire la fuga termica e garantire un'emissione luminosa stabile. La progettazione deve tenere conto del bin della tensione diretta e della sua variazione con la temperatura.
Gestione Termica:Sebbene efficienti, i LED generano calore alla giunzione. Una temperatura eccessiva riduce l'emissione luminosa e la durata di vita. Assicurarsi che il PCB fornisca un adeguato smaltimento termico, specialmente quando si pilota alla corrente massima o vicino ad essa.
Progettazione Ottica:L'angolo di visione di 120 gradi fornisce un fascio ampio e diffuso. Per luce focalizzata, saranno necessarie ottiche secondarie (lenti, riflettori). Il colore della resina trasparente è ottimale per applicazioni in cui il chip LED stesso non deve essere colorato.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

Rispetto ai precedenti LED bianchi a foro passante, questo package SMT P-LCC-2 offre vantaggi significativi nel risparmio di spazio sulla scheda, nell'idoneità per l'assemblaggio automatizzato e in un potenziale percorso termico migliore verso il PCB. I bin specificati ad alta intensità luminosa (W2, BA) offrono prestazioni adatte per applicazioni che richiedono alta luminosità in un ingombro ridotto. Il sistema di binning completo per intensità, tensione e cromaticità fornisce ai progettisti la flessibilità di selezionare componenti per progetti ottimizzati in termini di costo o critici per le prestazioni, garantendo coerenza di colore e luminosità all'interno di un assemblaggio.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Qual è la corrente operativa tipica per questo LED?
R: La condizione di test standard e la maggior parte delle specifiche della scheda tecnica sono fornite a 20mA. Può essere operato fino al suo massimo assoluto di 30mA di corrente continua, ma l'emissione luminosa e l'efficienza dovrebbero essere verificate dalle curve di prestazione e la gestione termica diventa più critica.

D: Come interpreto i codici dei bin di cromaticità (es. A0+2)?
R: Questi codici corrispondono a regioni specifiche sulla carta dei colori CIE definite nella scheda tecnica. Garantiscono che il punto bianco (temperatura di colore correlata e tonalità) sia entro un intervallo controllato. I progettisti dovrebbero selezionare bin che corrispondano ai requisiti di coerenza del colore del loro prodotto.

D: Posso pilotare questo LED direttamente da un'alimentazione a 5V?
R: Non senza un meccanismo di limitazione della corrente. La tensione diretta è tipicamente intorno a 3,0-3,4V. Collegare direttamente 5V causerebbe una corrente eccessiva, superando il valore massimo e distruggendo il LED. È necessaria una resistenza in serie o un driver a corrente costante.

11. Caso Pratico di Applicazione

Scenario: Progettazione di un pannello indicatori di stato per apparecchiature industriali.Vengono utilizzati più LED bianchi per illuminare icone traslucide. Per garantire una luminosità uniforme, dovrebbero essere selezionati LED dello stesso bin di intensità luminosa (es. W1). Può essere progettato un semplice circuito di pilotaggio utilizzando una linea a 12V e una resistenza in serie per ogni LED. Il valore della resistenza è calcolato come R = (V_alimentazione - VF_LED) / I_LED. Utilizzando una VF tipica di 3,2V dal bin 6 e una corrente desiderata di 20mA, R = (12V - 3,2V) / 0,02A = 440 Ohm (una resistenza standard da 470 Ohm risulterebbe in ~18,7mA, che è accettabile). L'ampio angolo di visione di 120 gradi garantisce che l'icona sia illuminata uniformemente senza punti caldi.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

Questo è un LED bianco a conversione di fosforo. La sorgente luminosa fondamentale è un chip semiconduttore realizzato in Nitruro di Gallio e Indio (InGaN) che emette luce blu quando polarizzato direttamente (elettroluminescenza). Questa luce blu è parzialmente assorbita da uno strato di fosforo a base di granato di alluminio e ittrio drogato con cerio (YAG:Ce) applicato sul chip. Il fosforo assorbe i fotoni blu ad alta energia e riemette luce gialla a energia più bassa attraverso un processo chiamato fotoluminescenza. La luce blu rimanente non assorbita si mescola con la luce gialla emessa. L'occhio umano percepisce questa combinazione di componenti spettrali come luce bianca. L'esatta tonalità o temperatura di colore della luce bianca può essere regolata modificando la composizione e lo spessore del fosforo.

13. Tendenze Tecnologiche

Lo sviluppo dei LED bianchi è stato centrale per la rivoluzione dell'illuminazione allo stato solido. Le tendenze in corso si concentrano sull'aumento dell'efficienza luminosa (lumen per watt), sul miglioramento dell'indice di resa cromatica (CRI) per una luce più naturale e sul raggiungimento di un'affidabilità più elevata e di una durata di vita più lunga. I progressi nella tecnologia dei fosfori, inclusi l'uso di punti quantici o miscele multi-fosforo, consentono un controllo più fine dello spettro di emissione. C'è anche una spinta verso la miniaturizzazione mantenendo o aumentando l'emissione luminosa, come si vede nei micro-LED. Inoltre, l'integrazione dell'elettronica di controllo direttamente con il package LED per applicazioni di illuminazione intelligente è un'area di sviluppo in crescita.