Scheda Tecnica LED SMD Arancione - Altezza 0.55mm - Tensione Diretta Tipica 1.8V - Dissipazione 75mW - Documentazione Tecnica in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche di un LED arancione ad alte prestazioni per montaggio superficiale. Il dispositivo è caratterizzato da un profilo eccezionalmente basso, rendendolo adatto per applicazioni in cui lo spazio verticale è un vincolo critico. Il LED utilizza un materiale semiconduttore AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio), noto per offrire alta efficienza luminosa ed eccellente purezza del colore nello spettro arancione-rosso. Essendo conforme RoHS e un prodotto verde, aderisce agli standard ambientali contemporanei. Il componente è fornito su nastro da 8mm standard del settore su bobine da 7 pollici di diametro, facilitando la compatibilità con attrezzature di assemblaggio automatico pick-and-place ad alta velocità e processi di saldatura a rifusione a infrarossi.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

Tutti i parametri sono specificati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C salvo diversa indicazione. Comprendere questi parametri è cruciale per un progetto di circuito affidabile e la previsione delle prestazioni.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Il funzionamento a questi limiti o oltre non è garantito e dovrebbe essere evitato per un'affidabilità a lungo termine.

• Dissipazione di Potenza (Pd):75 mW. Questa è la massima quantità di potenza che il package del LED può dissipare come calore. Superare questo limite rischia danni termici alla giunzione semiconduttrice e alla lente epossidica.
• Corrente Diretta Continua (IF):30 mA. La massima corrente diretta continua che può essere applicata.
• Corrente Diretta di Picco:80 mA. Questo è consentito solo in condizioni pulsate con un ciclo di lavoro di 1/10 e una larghezza di impulso di 0.1ms. È utile per brevi lampi ad alta intensità.
• Tensione Inversa (VR):5 V. Applicare una tensione inversa oltre questo valore può causare un guasto immediato e catastrofico della giunzione del LED.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento:-30°C a +85°C. L'intervallo di temperatura ambiente entro il quale il dispositivo è progettato per funzionare.
• Intervallo di Temperatura di Conservazione:-40°C a +85°C.
• Condizione di Saldatura a Infrarossi:Resiste a 260°C per 10 secondi, tipico per i profili di rifusione senza piombo (Pb-free).

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi parametri definiscono l'emissione luminosa e il comportamento elettrico in condizioni operative normali (tipicamente a IF = 2 mA).

• Intensità Luminosa (Iv):Varia da un minimo di 2.80 mcd a un massimo di 18.00 mcd. Il valore effettivo dipende dal codice di bin specifico (vedi Sezione 3). L'intensità è misurata utilizzando un sensore filtrato per corrispondere alla curva di risposta fotopica (CIE) dell'occhio umano.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):130 gradi. Questo è l'angolo totale a cui l'intensità luminosa scende alla metà del suo valore misurato sull'asse (0 gradi). Un ampio angolo di visione come questo fornisce un modello di illuminazione ampio e diffuso, adatto per indicatori di stato e retroilluminazione.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_P):611.0 nm. Questa è la lunghezza d'onda alla quale la potenza spettrale in uscita è massima.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):605.0 nm. Questo è un parametro colorimetrico derivato dal diagramma di cromaticità CIE. Rappresenta la singola lunghezza d'onda che meglio descrive il colore percepito della luce. È il parametro più rilevante per la specifica del colore.
• Larghezza a Metà Altezza della Linea Spettrale (Δλ):17 nm. Questo indica la purezza spettrale. Un valore più piccolo significa una luce più monocromatica (colore puro). 17 nm è tipico per i LED AlInGaP nella gamma arancione.
• Tensione Diretta (V_F):Tipicamente 1.80V, con un intervallo da 1.60V a 2.20V a 2 mA. Questa bassa tensione diretta è un vantaggio chiave della tecnologia AlInGaP e contribuisce a una maggiore efficienza.
• Corrente Inversa (I_R):10 μA massimo quando viene applicato un bias inverso di 5V.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

A causa delle variazioni intrinseche nella produzione dei semiconduttori, i LED vengono suddivisi in bin di prestazione. Questo sistema consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfano specifici requisiti di tolleranza per la loro applicazione.

3.1 Binning della Tensione Diretta

Le unità sono in Volt (V) misurati a IF = 2 mA. La tolleranza all'interno di ogni bin è di ±0.1V.

• D1:1.60V (Min) a 1.80V (Max)
• D2:1.80V (Min) a 2.00V (Max)
• D3:2.00V (Min) a 2.20V (Max)

Selezionare un bin di tensione più stretto (es. solo D1) può essere importante per applicazioni alimentate direttamente da una batteria a bassa tensione per garantire una luminosità costante durante la scarica della batteria, o in array di LED in parallelo per garantire la condivisione della corrente.

3.2 Binning dell'Intensità Luminosa

Le unità sono in millicandele (mcd) misurate a IF = 2 mA. La tolleranza all'interno di ogni bin è di ±15%.

• H:2.80 mcd (Min) a 4.50 mcd (Max)
• J:4.50 mcd (Min) a 7.10 mcd (Max)
• K:7.10 mcd (Min) a 11.20 mcd (Max)
• L:11.20 mcd (Min) a 18.00 mcd (Max)

Questo binning è fondamentale per applicazioni che richiedono una luminosità uniforme tra più LED, come nei display multi-segmento o nei pannelli di retroilluminazione.

3.3 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

Le unità sono in nanometri (nm) misurate a IF = 2 mA. La tolleranza per ogni bin è di ±1 nm.

• N:597.0 nm (Min) a 600.0 nm (Max) – Ambra-Arancione
• P:600.0 nm (Min) a 603.0 nm (Max) – Arancione
• Q:603.0 nm (Min) a 606.0 nm (Max) – Arancione
• R:606.0 nm (Min) a 609.0 nm (Max) – Arancione-Rosso
• S:609.0 nm (Min) a 612.0 nm (Max) – Rosso-Arancione

Ciò consente un abbinamento preciso del colore, essenziale in applicazioni come segnali stradali, illuminazione automobilistica o illuminazione decorativa dove è richiesta una tonalità specifica.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene grafici specifici siano referenziati nella scheda tecnica, le loro implicazioni sono standard. La curva corrente diretta (I_F) vs. tensione diretta (V_F) è esponenziale. L'intensità luminosa (I_V) è approssimativamente lineare con la corrente nel normale intervallo operativo, ma saturerà a correnti molto elevate a causa degli effetti termici e del calo di efficienza. La lunghezza d'onda dominante ha un leggero coefficiente di temperatura negativo, il che significa che il colore può spostarsi leggermente verso lunghezze d'onda più lunghe (spostamento verso il rosso) all'aumentare della temperatura di giunzione. Un adeguato dissipatore termico e una gestione della corrente sono necessari per mantenere colore ed emissione luminosa consistenti durante la vita del dispositivo.

5. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

5.1 Dimensioni del Package e Polarità

Il dispositivo presenta un footprint di package standard del settore EIA. Il catodo è tipicamente indicato da una marcatura verde sul package o da una tacca nella lente. Il profilo ultra sottile di 0.55mm è una caratteristica meccanica distintiva. Disegni dimensionati dettagliati sono forniti nella scheda tecnica per il progetto del land pattern del PCB.

5.2 Specifiche del Nastro e della Bobina

I LED sono forniti su nastro portante goffrato da 8mm di larghezza sigillato con un nastro di copertura superiore, avvolto su bobine da 7 pollici (178mm) di diametro. La quantità standard per bobina è di 5.000 pezzi. Il confezionamento segue le specifiche ANSI/EIA 481-1-A-1994. Questo formato è ottimizzato per linee di assemblaggio automatizzate, garantendo una manipolazione e un posizionamento efficienti.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Rifusione

Viene fornito un profilo di rifusione suggerito per processi senza piombo. I parametri chiave includono:

• Preriscaldamento:150°C a 200°C.
• Tempo di Preriscaldamento:Massimo 120 secondi per consentire una corretta attivazione del flussante e la stabilizzazione della temperatura.
• Temperatura di Picco:Massimo 260°C.
• Tempo Sopra il Liquido:10 secondi massimo (raccomandato per una saldatura affidabile).
• Numero di Cicli di Rifusione:Massimo due volte.

Il profilo si basa sugli standard JEDEC. È fondamentale caratterizzare il profilo per il design specifico del PCB, la pasta saldante e il forno utilizzati in produzione.

6.2 Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale, utilizzare un saldatore a temperatura controllata impostata a un massimo di 300°C. Limitare il tempo di contatto a un massimo di 3 secondi per pad. Applicare calore al pad del PCB, non direttamente al corpo del LED, per prevenire shock termici.

6.3 Pulizia

Se è richiesta la pulizia post-saldatura, utilizzare solo solventi specificati. Immergere il LED in alcol etilico o isopropilico a temperatura ambiente per meno di un minuto è accettabile. Non utilizzare pulizia a ultrasuoni o detergenti chimici non specificati, poiché possono danneggiare la lente epossidica o i legamenti interni.

7. Conservazione e Manipolazione

Una corretta conservazione è vitale per prevenire l'assorbimento di umidità, che può causare "popcorning" (crepatura del package) durante la rifusione.

• Confezione Sigillata:Conservare a ≤30°C e ≤90% UR. Utilizzare entro un anno dalla data di confezionamento.
• Confezione Aperta:Per i componenti rimossi dalla loro busta anti-umidità, l'ambiente di conservazione non deve superare i 30°C e il 60% UR. Si raccomanda vivamente di completare la saldatura a rifusione IR entro 672 ore (28 giorni) dall'esposizione.
• Conservazione Prolungata (Aperta):Conservare in un contenitore sigillato con essiccante o in un essiccatore a azoto.
• Essiccazione:Se i LED sono stati esposti per più di 672 ore, devono essere essiccati a circa 60°C per almeno 20 ore prima della saldatura per eliminare l'umidità assorbita.

8. Note Applicative e Considerazioni di Progetto

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Indicatori di Stato:Il suo ampio angolo di visione e l'emissione luminosa brillante lo rendono ideale per indicatori di alimentazione, connettività o attività su elettronica di consumo, apparecchiature di rete e pannelli di controllo industriale.
• Retroilluminazione:Può essere utilizzato per illuminare lateralmente piccoli pannelli, icone o simboli nei cruscotti automobilistici, elettrodomestici e dispositivi portatili.
• Illuminazione Decorativa:Adatto per l'illuminazione d'accento in cartellonistica, elementi architettonici o giocattoli dove è desiderata una specifica tonalità arancione.
• Sistemi di Sensori:Può fungere da sorgente luminosa in sensori ottici, interruttori ottici o rilevatori di oggetti riflettenti.

8.2 Considerazioni sul Progetto del Circuito

• Limitazione di Corrente:Un LED è un dispositivo pilotato a corrente. Utilizzare sempre una resistenza di limitazione in serie o un circuito driver a corrente costante. Il valore della resistenza può essere calcolato usando la Legge di Ohm: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Utilizzare il valore massimo di V_Fdalla scheda tecnica per un progetto conservativo.
• Gestione Termica:Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa, garantire un'adeguata area di rame sul PCB attorno ai pad termici (se presenti) ed evitare il posizionamento vicino ad altri componenti che generano calore aiuterà a mantenere una temperatura di giunzione più bassa, portando a una maggiore durata e prestazioni stabili.
• Protezione ESD:Sebbene non dichiarato esplicitamente come sensibile, implementare una protezione ESD di base sulle linee di segnale collegate ai LED è una buona pratica di progettazione per la robustezza.

9. Confronto Tecnico e Vantaggi

Rispetto a tecnologie più vecchie come il GaAsP (Fosfuro di Gallio Arseniuro), questo LED AlInGaP offre vantaggi significativi:

• Maggiore Efficienza:L'AlInGaP fornisce più lumen per watt, risultando in un'emissione più brillante a parità di corrente di pilotaggio o un consumo energetico inferiore a parità di luminosità.
• Migliore Purezza del Colore:La larghezza a metà altezza spettrale è più stretta, producendo un colore arancione più saturo e visivamente distinto.
• Minore Degradazione Termica:L'AlInGaP mantiene meglio la sua emissione luminosa e stabilità del colore nel tempo e con la temperatura rispetto alle tecnologie più vecchie.
• Profilo Ultra Sottile:L'altezza di 0.55mm è un differenziatore chiave, che consente il design in dispositivi consumer e mobili sempre più sottili.

10. Domande Frequenti (FAQ)

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

La Lunghezza d'Onda di Picco (λ_P)è la lunghezza d'onda fisica alla quale il LED emette la massima potenza ottica.La Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d)è un valore calcolato basato su come l'occhio umano percepisce il colore. Per sorgenti monocromatiche come i LED, sono spesso vicine, ma λ_dè il parametro utilizzato per la specifica del colore e il binning.

10.2 Posso pilotare questo LED a 20mA in modo continuo?

Sì. La corrente diretta continua massima assoluta è 30 mA. Operare a 20 mA è entro il limite specificato. Tuttavia, è necessario assicurarsi che la dissipazione di potenza (V_F* I_F) non superi i 75 mW. Con un tipico V_Fdi 1.8V e 20mA, la dissipazione è di 36 mW, che è sicura.

10.3 Perché l'umidità di conservazione è così importante?

Il materiale di incapsulamento epossidico può assorbire umidità dall'aria. Durante il rapido riscaldamento della saldatura a rifusione, questa umidità intrappolata vaporizza e si espande, creando un'enorme pressione interna. Ciò può portare alla delaminazione (separazione dell'epossidico dal telaio dei terminali) o alla crepatura del package, nota come "popcorning", che distrugge il dispositivo.

11. Caso di Studio di Progettazione: Indicatore di Bassa Batteria

Scenario:Progettazione di un dispositivo medico portatile compatto con una batteria a bottone da 3.0V. Un LED arancione chiaro e visibile deve illuminarsi quando la tensione della batteria scende sotto i 2.7V.

Scelte di Progetto:

1. Selezione del Componente:Questo LED è ideale grazie al suo profilo basso (si adatta a custodie sottili), alla bassa tensione diretta (~1.8V) e all'alta luminosità.
2. Binning:Selezionare un bin di Lunghezza d'Onda Dominante "P" o "Q" per un arancione standard. Selezionare un bin di Intensità Luminosa "K" o "L" per un'alta visibilità. Un bin di Tensione Diretta più stretto "D1" garantisce che il LED si accenda in modo costante man mano che la tensione della batteria diminuisce.
3. Circuito:Un semplice circuito comparatore monitora la tensione della batteria. Quando si attiva, abilita un transistor che pilota il LED tramite una resistenza di limitazione della corrente. R = (2.7V - 1.8V) / 0.002A = 450Ω. Verrebbe utilizzata una resistenza standard da 470Ω, fornendo I_F≈ 1.9mA, sufficiente per l'indicazione.
4. Layout:Il LED è posizionato sul pannello frontale. Il package ultra sottile gli consente di stare dietro una cornice o un diffusore molto sottile.

12. Introduzione al Principio Tecnologico

Questo LED si basa sulla tecnologia semiconduttrice AlInGaP. La regione attiva è una struttura a pozzi quantici multipli cresciuta epitassialmente su un substrato. Quando viene applicata una tensione diretta, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva dove si ricombinano in modo radiativo, emettendo fotoni. Il rapporto specifico di Alluminio, Indio, Gallio e Fosfuro nel reticolo cristallino determina l'energia della banda proibita, e quindi la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa – in questo caso, arancione. La luce viene estratta attraverso una lente epossidica a forma di cupola che protegge anche il die semiconduttore e i fili di collegamento.

13. Tendenze e Sviluppi del Settore

La tendenza nei LED indicatori e di segnale continua verso:

1. Miniaturizzazione:Package ancora più sottili e piccoli (es. altezza 0.3mm) per consentire nuovi design in dispositivi indossabili ed elettronica ultra compatta.
2. Maggiore Efficienza:Miglioramenti continui nelle tecniche di crescita epitassiale e di estrazione della luce spingono per una maggiore emissione luminosa per milliampere, riducendo il consumo energetico del sistema.
3. Migliore Coerenza del Colore:Tolleranze di binning più strette e test avanzati a livello di wafer garantiscono una migliore uniformità di colore e luminosità nella produzione di massa.
4. Integrazione:Crescita di package multi-chip (RGB, Bi-colore) e moduli LED con driver integrati o logica di controllo in un unico package.

Questo componente rappresenta un punto maturo e ottimizzato nell'evoluzione della tecnologia LED SMD AlInGaP, bilanciando prestazioni, dimensioni e producibilità per un'ampia gamma di applicazioni di illuminazione generale e indicazione.