Scheda Tecnica LED Blu SMD - Altezza 0.8mm - 3.8V Max - Potenza 76mW - Lente Trasparente - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche di un componente LED blu a montaggio superficiale ultrasottile. Il dispositivo è progettato per assemblaggi elettronici moderni e compatti che richiedono una sorgente luminosa a basso profilo. La sua applicazione principale è nella retroilluminazione, negli indicatori di stato e nell'illuminazione decorativa all'interno di elettronica di consumo, apparecchiature per ufficio e dispositivi di comunicazione.

I vantaggi principali di questo componente includono il suo profilo eccezionalmente sottile di 0.80mm, che consente l'integrazione in design con spazio limitato. Utilizza un chip a dado InGaN (Nitruro di Indio Gallio), noto per produrre luce blu ad alta luminosità. Il prodotto è conforme alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose), classificandolo come prodotto verde. È confezionato su nastro da 8mm avvolto su bobine da 7 pollici di diametro, rendendolo pienamente compatibile con le attrezzature di assemblaggio automatico pick-and-place ad alta velocità utilizzate nella produzione di massa.

2. Interpretazione Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

I limiti operativi del dispositivo sono definiti a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C. Superare questi valori può causare danni permanenti.

• Dissipazione di Potenza (Pd):76 mW. Questa è la massima quantità di potenza che il package LED può dissipare come calore senza degradare le prestazioni o l'affidabilità.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):100 mA. Questa è la massima corrente istantanea consentita in condizioni pulsate, specificata con un ciclo di lavoro 1/10 e una larghezza di impulso di 0.1ms. È significativamente più alta della corrente continua nominale.
• Corrente Diretta Continua (I_F):20 mA. Questa è la massima corrente diretta continua raccomandata per il funzionamento normale, garantendo affidabilità a lungo termine e un'uscita luminosa stabile.
• Intervallo di Temperatura di Esercizio:-20°C a +80°C. Il dispositivo è garantito per funzionare entro questo intervallo di temperatura ambiente.
• Intervallo di Temperatura di Conservazione:-30°C a +100°C. Il dispositivo può essere conservato senza alimentazione applicata entro questo intervallo di temperatura più ampio.
• Condizione di Saldatura a Infrarossi:260°C per 10 secondi. Questo definisce la temperatura di picco e la tolleranza di tempo per i processi di saldatura a rifusione senza piombo (Pb-free).

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi parametri sono misurati a Ta=25°C e definiscono le prestazioni tipiche del dispositivo.

• Intensità Luminosa (I_V):28.0 - 180.0 mcd (millicandela) a I_F=20mA. Questo ampio intervallo indica che il dispositivo è disponibile in diversi bin di luminosità (vedi Sezione 3). La misurazione viene eseguita con un sensore/filtro che approssima la curva di risposta fotopica dell'occhio CIE.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):130 gradi. Questo è l'angolo totale a cui l'intensità luminosa scende alla metà del suo valore sull'asse centrale (0°). Un ampio angolo di visione è tipico per una lente trasparente senza cupola diffusiva.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_P):468 nm. Questa è la lunghezza d'onda alla quale l'uscita di potenza spettrale è massima.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):465.0 - 475.0 nm a I_F=20mA. Questa è l'unica lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano che definisce il colore della luce, derivata dal diagramma di cromaticità CIE.
• Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ):25 nm. Questo indica la purezza spettrale; un valore più piccolo significa una luce più monocromatica. 25nm è tipico per un LED blu InGaN.
• Tensione Diretta (V_F):2.8 - 3.8 V a I_F=20mA. La caduta di tensione attraverso il LED durante il funzionamento. Questo intervallo corrisponde a diversi bin di tensione diretta.
• Corrente Inversa (I_R):10 μA (max) a V_R=5V. La piccola corrente di dispersione quando viene applicata una polarizzazione inversa.Importante:Il dispositivo non è progettato per il funzionamento inverso; questa condizione di test è solo per la caratterizzazione.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nelle produzioni, i LED vengono suddivisi in bin in base a parametri chiave. Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfano requisiti applicativi specifici per colore e prestazioni elettriche.

3.1 Binning della Tensione Diretta

Unità: Volt (V) @ 20mA. Tolleranza su ogni bin: ±0.1V.
Bin D7: 2.80 - 3.00V
Bin D8: 3.00 - 3.20V
Bin D9: 3.20 - 3.40V
Bin D10: 3.40 - 3.60V
Bin D11: 3.60 - 3.80V

3.2 Binning dell'Intensità Luminosa

Unità: millicandela (mcd) @ 20mA. Tolleranza su ogni bin: ±15%.
Bin N: 28.0 - 45.0 mcd
Bin P: 45.0 - 71.0 mcd
Bin Q: 71.0 - 112.0 mcd
Bin R: 112.0 - 180.0 mcd

3.3 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

Unità: nanometri (nm) @ 20mA. Tolleranza per ogni bin: ±1nm.
Bin AC: 465.0 - 470.0 nm (blu leggermente più verdastro)
Bin AD: 470.0 - 475.0 nm (blu leggermente più puro)

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene nel datasheet siano referenziate curve grafiche specifiche (es. Fig.1, Fig.6), il loro comportamento tipico può essere descritto in base alla tecnologia.

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

Il semiconduttore InGaN ha una caratteristica tensione di soglia di accensione intorno a 2.8V. Al di sopra di questa soglia, la corrente aumenta esponenzialmente con un piccolo aumento della tensione. La curva mostrerà un ginocchio netto, tipico del comportamento del diodo. Operare alla corrente raccomandata di 20mA garantisce che il dispositivo sia ben oltre il punto di ginocchio per un'emissione luminosa stabile.

4.2 Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta (Curva L-I)

L'uscita luminosa (intensità luminosa) è approssimativamente proporzionale alla corrente diretta fino a un certo punto. Tuttavia, l'efficienza può diminuire a correnti molto elevate a causa dell'aumento della generazione di calore all'interno del chip (effetto droop). La corrente nominale di 20mA è scelta per bilanciare luminosità, efficienza e longevità.

4.3 Caratteristiche di Temperatura

Le prestazioni del LED dipendono dalla temperatura. Tipicamente, all'aumentare della temperatura di giunzione:
- La tensione diretta (V_F) diminuisce leggermente.
- L'intensità luminosa diminuisce. Il fattore esatto di derating è specifico dell'applicazione ma deve essere considerato per progetti che operano ad alte temperature ambiente o con correnti di pilotaggio elevate.
- La lunghezza d'onda dominante può spostarsi leggermente (solitamente verso lunghezze d'onda più lunghe per i LED blu).

4.4 Distribuzione Spettrale

Lo spettro di emissione è una curva di tipo Gaussiano centrata attorno alla lunghezza d'onda di picco (468 nm) con una larghezza a mezza altezza di 25 nm. La lente trasparente non altera significativamente questo spettro, a differenza delle lenti con rivestimenti al fosforo utilizzate nei LED bianchi.

5. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

5.1 Dimensioni del Package

Il dispositivo è conforme a un profilo standard di package EIA (Electronic Industries Alliance). Le dimensioni chiave includono un'altezza totale (H) di 0.80mm, rendendolo un componente \"extra sottile\". Altre dimensioni critiche per il design dell'impronta PCB sono fornite nei disegni del datasheet, con una tolleranza generale di ±0.10mm se non diversamente specificato.

5.2 Identificazione della Polarità

Come tutti i diodi, il LED ha un terminale anodo (positivo) e catodo (negativo). Il package utilizza tipicamente un marcatore visivo, come una tacca, un punto o un angolo smussato sul lato del catodo. Il layout suggerito delle piazzole di saldatura nel datasheet indicherà l'orientamento corretto per il design PCB.

5.3 Specifiche del Nastro e della Bobina

Il componente è fornito in nastro portante goffrato con nastro protettivo di copertura, avvolto su bobine da 7 pollici (178mm) di diametro. La quantità standard per bobina è di 3000 pezzi. Il confezionamento segue le specifiche ANSI/EIA-481. Note importanti includono: tasche vuote sigillate, una quantità minima di confezionamento di 500 pezzi per i resti e un massimo di due componenti mancanti consecutivi consentiti per bobina.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione

Il dispositivo è compatibile con i processi di saldatura a rifusione a infrarossi (IR), essenziali per l'assemblaggio senza piombo. Viene fornito un profilo suggerito, conforme agli standard JEDEC. I parametri chiave includono:
- Preriscaldamento:150–200°C
- Tempo di Preriscaldamento:Massimo 120 secondi per consentire un riscaldamento uniforme e l'evaporazione del solvente.
- Temperatura di Picco:Massimo 260°C.
- Tempo Sopra il Liquido (TAL):Il profilo suggerito mostra un tempo specifico all'interno della zona critica di rifusione; il datasheet specifica un massimo di 10 secondi alla temperatura di picco.
- Numero di Passaggi:Massimo due cicli di rifusione.

6.2 Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale, utilizzare un saldatore a temperatura controllata.
- Temperatura del Saldatore:Massimo 300°C.
- Tempo di Saldatura:Massimo 3 secondi per piazzola.
- Numero di Passaggi:Una sola volta. Il calore eccessivo può danneggiare il package in plastica e il dado semiconduttore.

6.3 Condizioni di Conservazione

La sensibilità all'umidità è un fattore critico per i componenti SMD.
- Confezione Sigillata:Conservare a ≤30°C e ≤90% di Umidità Relativa (UR). Utilizzare entro un anno dalla data di sigillatura della busta quando confezionato con essiccante.
- Confezione Aperta:Per i componenti rimossi dalla busta barriera all'umidità, l'ambiente di conservazione non deve superare 30°C / 60% UR. Si raccomanda di completare la rifusione IR entro una settimana dall'apertura.
- Conservazione Prolungata (Aperta):Conservare in un contenitore sigillato con essiccante o in un essiccatore a azoto.
- Essiccazione (Baking):Se i componenti sono stati esposti alle condizioni ambientali per più di una settimana, essiccare a circa 60°C per almeno 20 ore prima della saldatura per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire il \"popcorning\" durante la rifusione.

6.4 Pulizia

Non utilizzare detergenti chimici non specificati. Se è necessaria la pulizia dopo la saldatura, immergere il LED in alcol etilico o isopropilico a temperatura normale per meno di un minuto. Solventi aggressivi possono danneggiare la lente in plastica e il package.

7. Suggerimenti Applicativi

7.1 Scenari Applicativi Tipici

• Retroilluminazione:Tastiere, piccoli display LCD, illuminazione di icone.
• Indicatori di Stato:Accensione, standby, connettività, stato di carica della batteria in dispositivi portatili, router ed elettrodomestici.
• Illuminazione Decorativa:Luce d'accento nell'elettronica di consumo.
• Indicatori su Pannello:Pannelli frontali di apparecchiature.

7.2 Considerazioni di Progetto

• Limitazione di Corrente:Utilizzare sempre una resistenza di limitazione di corrente in serie o un driver a corrente costante. Calcolare il valore della resistenza usando R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Utilizzare la V_Fmassima dal bin o dal datasheet per garantire che la corrente non superi i 20mA nelle condizioni peggiori.
• Protezione ESD:I LED sono sensibili alle scariche elettrostatiche (ESD). Maneggiare con appropriate precauzioni ESD (braccialetti, postazioni di lavoro messe a terra). Incorporare diodi di protezione ESD sui PCB se il LED si trova in una posizione esposta.
• Gestione Termica:Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa, assicurare un'adeguata area di rame sul PCB o via termiche sotto le piazzole del LED per condurre via il calore, specialmente in ambienti ad alta temperatura o quando pilotato vicino alla corrente massima.
• Progetto Ottico:L'angolo di visione di 130° fornisce un'ampia copertura. Per luce diretta, potrebbero essere necessarie lenti esterne o guide luminose.

8. Confronto e Differenziazione Tecnica

Rispetto ai vecchi LED a foro passante o ai package SMD più grandi (es. 0603, 0805), il differenziatore principale di questo dispositivo è la sua altezza di 0.8mm, che consente prodotti finali più sottili. Rispetto ad altri LED a \"chip\", l'uso della tecnologia InGaN fornisce una luminosità e un'efficienza maggiori per l'emissione di luce blu rispetto alle tecnologie più vecchie. La combinazione di profilo sottile, alta luminosità e compatibilità con l'assemblaggio automatico, ad alta temperatura e senza piombo lo rende adatto per la moderna produzione di massa economica e affidabile.

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Posso pilotare questo LED con 3.3V senza una resistenza?
R: No. La tensione diretta varia da 2.8V a 3.8V. Collegare direttamente 3.3V potrebbe risultare in una corrente eccessiva se la V_Fdel LED è all'estremità bassa dell'intervallo (es. 2.9V), potenzialmente danneggiandolo. Utilizzare sempre un meccanismo di limitazione della corrente.

D: Qual è la differenza tra Lunghezza d'Onda di Picco e Lunghezza d'Onda Dominante?
R: La Lunghezza d'Onda di Picco (λ_P) è il picco fisico dello spettro luminoso (468 nm). La Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d) è l'unica lunghezza d'onda che l'occhio umano percepisce come colore (465-475 nm), calcolata dalle coordinate del colore. Per LED monocromatici come questo blu, sono vicine ma non identiche.

D: Perché il requisito di umidità di conservazione è più severo per i package aperti?
R: I package SMD in plastica assorbono umidità dall'aria. Durante l'alto calore della saldatura a rifusione, questa umidità intrappolata può vaporizzarsi rapidamente, creando una pressione interna che può crepare il package (\"popcorning\" o \"delaminazione\"). I limiti più severi e le procedure di essiccazione prevengono questa modalità di guasto.

D: Posso usarlo per indicazione di tensione inversa?
R: No. Il datasheet dichiara esplicitamente che il dispositivo non è progettato per il funzionamento inverso. Il test di corrente inversa a 5V è solo per caratterizzazione. Applicare una polarizzazione inversa continua probabilmente danneggerà il LED.

10. Caso Pratico di Progetto

Scenario:Progettare un indicatore di stato per un dispositivo alimentato via USB (alimentazione 5V).
Passo 1 - Selezione del Componente:Scegliere un bin di luminosità (es. Bin P per luminosità media) e un bin di tensione diretta (es. Bin D9 per il calcolo di progetto).
Passo 2 - Progetto del Circuito:Calcolare la resistenza in serie. Usando la V_Fmassima dal Bin D9 (3.4V) e una I_Fobiettivo di 20mA: R = (5V - 3.4V) / 0.020A = 80 Ohm. Selezionare il valore standard più vicino (82 Ohm). Ricalcolare la corrente effettiva: I_F= (5V - 3.2V*) / 82Ω ≈ 21.95mA (sicuro). *Usando la V_F.
tipica.Passo 3 - Layout PCB:
Posizionare la resistenza da 82Ω in serie con l'anodo del LED. Seguire le dimensioni suggerite delle piazzole di saldatura dal datasheet. Includere un piccolo rilievo termico o un'area di rame aggiuntiva per la dissipazione del calore.Passo 4 - Assemblaggio:

Seguire il profilo di rifusione raccomandato. Conservare le bobine aperte in un armadio asciutto se non utilizzate immediatamente.

11. Introduzione al Principio

Questo LED si basa su un'eterostruttura semiconduttrice realizzata in Nitruro di Indio Gallio (InGaN). Quando viene applicata una tensione diretta, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva del semiconduttore. Essi si ricombinano, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). La composizione specifica della lega InGaN determina l'energia del bandgap, che a sua volta determina la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa - in questo caso, blu. La lente epossidica trasparente incapsula e protegge il dado semiconduttore mentre modella anche il fascio luminoso in uscita.

12. Tendenze di Sviluppo