Scheda Tecnica LED 209UYOSUGC/S530-A3 - Bicolore Arancione/Verde - 20mA - 3.3V Tip. - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il 209UYOSUGC/S530-A3 è un LED compatto a montaggio superficiale (SMD) progettato per applicazioni di indicazione e retroilluminazione. Integra due chip semiconduttori in un unico package, consentendo l'emissione di due colori distinti: Arancione Brillante e Verde Brillante. Questa configurazione bicolore offre flessibilità di progettazione per l'indicazione di stato, la segnalazione multi-stato e l'illuminazione estetica in dispositivi elettronici con spazio limitato.

Il vantaggio principale di questo prodotto risiede nella sua tecnologia di chip abbinati, che garantisce un'emissione luminosa uniforme e un ampio angolo di visione coerente per entrambi i colori. Costruito con l'affidabilità tipica dello stato solido, offre una durata operativa significativamente più lunga rispetto alle tradizionali lampadine a incandescenza. Il dispositivo è progettato per un funzionamento a basso consumo, rendendolo compatibile con la logica di pilotaggio dei circuiti integrati (IC), e rispetta i principali standard ambientali e di sicurezza, inclusi RoHS, REACH UE e i requisiti "Halogen-Free".

Il mercato di riferimento comprende l'elettronica di consumo e le periferiche informatiche dove è richiesta un'indicazione di stato affidabile, economica e multifunzionale. Le sue applicazioni principali includono televisori, monitor per computer, telefoni e vari componenti informatici.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Le prestazioni del LED sono definite in condizioni standard (Ta=25°C). Il dispositivo contiene due tipi di chip distinti, denominati UYO (Arancione Brillante) e SUG (Verde Brillante), ciascuno con parametri unici.

Tensione Diretta (VF):Il chip UYO (Arancione) ha una tensione diretta tipica di 2.0V (min 1.7V, max 2.4V) a una corrente di prova di 20mA. Il chip SUG (Verde) opera a una tensione diretta tipica più alta di 3.3V (min 2.7V, max 3.7V) nelle stesse condizioni di 20mA. Questa differenza è fondamentale per la progettazione del circuito, specialmente quando si pilotano entrambi i colori da una stessa linea di alimentazione, poiché può richiedere resistenze di limitazione di corrente di valori diversi o un driver a corrente costante.

Intensità Luminosa (IV):L'intensità luminosa tipica per il chip UYO è di 200 millicandele (mcd), con un minimo di 100 mcd. Il chip SUG offre un'emissione tipica più alta di 320 mcd, con un minimo di 160 mcd. Questo parametro definisce la luminosità percepita del LED.

Angolo di Visione (2θ1/2):Entrambi i chip offrono un ampio angolo di visione tipico di 50 gradi. Questo definisce l'ampiezza angolare entro la quale l'intensità luminosa è almeno la metà del suo valore di picco, garantendo una buona visibilità da varie prospettive.

Caratteristiche Spettrali:Il chip UYO emette a una lunghezza d'onda di picco (λp) di 611 nm e una lunghezza d'onda dominante (λd) di 605 nm, caratteristica della regione arancione-rossa. La sua larghezza di banda spettrale (Δλ) è di 17 nm. Il chip SUG emette a una lunghezza d'onda di picco di 518 nm e una lunghezza d'onda dominante di 525 nm (verde), con una larghezza di banda spettrale più ampia di 35 nm.

2.2 Valori Massimi Assoluti e Parametri Elettrici

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Non devono essere superati in nessuna condizione operativa.

Corrente Diretta Continua (IF):La massima corrente diretta continua consentita per entrambi i chip UYO e SUG è di 25 mA. Operare oltre questo limite rischia un guasto catastrofico dovuto al surriscaldamento.

Tensione Inversa (VR):La massima tensione inversa che può essere applicata è di 5V. Superare questo valore può causare la rottura della giunzione.

Dissipazione di Potenza (Pd):La massima dissipazione di potenza per il chip UYO è di 60 mW, mentre per il chip SUG è di 90 mW. Questo valore considera il calore totale generato all'interno del package.

Corrente Inversa (IR):Alla massima tensione inversa di 5V, la massima corrente inversa è di 10 μA per UYO e 50 μA per SUG, indicando le caratteristiche di dispersione della giunzione del diodo.

3. Specifiche Termiche e Ambientali

Temperatura Operativa (Topr):Il dispositivo è classificato per un funzionamento continuo in un intervallo di temperatura ambiente compreso tra -40°C e +85°C.

Temperatura di Stoccaggio (Tstg):Il dispositivo può essere stoccato senza alimentazione applicata in un intervallo di temperatura compreso tra -40°C e +100°C.

Temperatura di Saldatura (Tsol):Il package è compatibile con i processi di saldatura a rifusione. Il profilo raccomandato include una temperatura di picco di 260°C per una durata massima di 5 secondi. Questo è un parametro critico per l'assemblaggio del PCB per evitare di danneggiare la resina epossidica o i fili di collegamento interni.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

4.1 Caratteristiche del Chip UYO (Arancione)

Le curve fornite offrono una rappresentazione grafica dei comportamenti chiave. Lacurva Intensità Relativa vs. Lunghezza d'Ondamostra un picco netto centrato intorno ai 611 nm, confermando il colore arancione. Ildiagramma di Direttivitàillustra l'angolo di visione di 50 gradi, mostrando come l'intensità diminuisca simmetricamente dall'asse centrale.

Lacurva Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (I-V)è non lineare, tipica di un diodo. Per il chip UYO, la tensione aumenta bruscamente una volta superata la soglia di accensione, per poi aumentare più gradualmente con la corrente. Lacurva Intensità Relativa vs. Corrente Direttamostra che l'emissione luminosa aumenta linearmente con la corrente fino al massimo nominale, il che è essenziale per il controllo di attenuazione analogica.

Lacurva Intensità Relativa vs. Temperatura Ambientedimostra lo "spegnimento termico": all'aumentare della temperatura, l'efficienza luminosa e l'intensità di emissione diminuiscono. Lacurva Corrente Diretta vs. Temperatura Ambiente(a tensione costante) mostra che per una tensione applicata fissa, la corrente diretta aumenterà al crescere della temperatura, caratteristica del coefficiente di temperatura negativo per la tensione diretta del diodo. Questo può portare alla fuga termica se non gestito correttamente con un circuito limitatore di corrente.

4.2 Caratteristiche del Chip SUG (Verde)

Le curve del chip SUG seguono tendenze simili ma con valori numerici diversi. La sua curva I-V inizia a una tensione più alta, coerente con il suo Vf tipico di 3.3V. Anche la relazione intensità-corrente è lineare. Per il chip verde viene fornita una curva aggiuntiva,Coordinate di Cromaticità vs. Corrente Diretta. Questa curva è cruciale in quanto mostra come il colore percepito (coordinate x,y sul diagramma CIE) possa spostarsi leggermente con le variazioni della corrente di pilotaggio, effetto più pronunciato nei LED InGaN (verde/blu) rispetto ai LED AlGaInP (rosso/arancione).

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

Il dispositivo utilizza un package standard per montaggio superficiale. Le note dimensionali chiave includono: tutte le dimensioni sono in millimetri; l'altezza della flangia del componente deve essere inferiore a 1.5mm; e la tolleranza generale per le dimensioni non specificate è di ±0.25mm. Il disegno dimensionale mostra tipicamente la lunghezza, larghezza e altezza del corpo, il passo dei terminali (pitch) e la posizione dell'identificatore del catodo (spesso una tacca, un lato piatto o un punto verde sul package). La corretta interpretazione di questo disegno è essenziale per la progettazione dell'impronta sul PCB per garantire un posizionamento e una saldatura corretti.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

Una manipolazione corretta è fondamentale per l'affidabilità.Formatura dei Terminali:Se i terminali devono essere piegati (per varianti a foro passante o posizionamenti SMT insoliti), la piegatura deve avvenire ad almeno 3mm dalla base del bulbo in epossidica, deve essere eseguita prima della saldatura e deve evitare sollecitazioni al package. Il taglio dei terminali deve essere effettuato a temperatura ambiente.

Stoccaggio:I LED devono essere stoccati a ≤30°C e ≤70% di Umidità Relativa. La durata di conservazione dalla spedizione è di 3 mesi. Per stoccaggi più lunghi (fino a 1 anno), è consigliata un'atmosfera di azoto sigillata con essiccante. Evitare rapidi cambiamenti di temperatura in ambienti umidi per prevenire la condensa.

Processo di Saldatura:Mantenere una distanza minima di 3mm tra il giunto di saldatura e il bulbo in epossidica. Le condizioni raccomandate sono:

- Saldatura Manuale:Temperatura della punta del saldatore ≤300°C (max 30W), tempo ≤3 secondi.

- Saldatura ad Onda/Per Immersione:Preriscaldamento ≤100°C per ≤60 secondi, bagno di saldatura ≤260°C per ≤5 secondi.

Si raccomanda un grafico del profilo di saldatura, che mostri una rampa di riscaldamento graduale, un picco sostenuto e una fase di raffreddamento controllata per minimizzare lo shock termico. Evitare sollecitazioni sui terminali ad alte temperature. Non saldare il dispositivo più di una volta utilizzando metodi a immersione o manuali. Proteggere il dispositivo da urti meccanici finché non si raffredda a temperatura ambiente dopo la saldatura. Il raffreddamento forzato rapido non è raccomandato.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

Il prodotto è spedito in imballaggio resistente all'umidità e anti-statico per proteggerlo dalle scariche elettrostatiche (ESD) e dai danni ambientali durante il trasporto e lo stoccaggio. La gerarchia di imballaggio è: i LED sono posti in una busta anti-statico (200-500 pezzi per busta). Sei buste sono imballate in una scatola interna. Dieci scatole interne sono imballate in una scatola master (esterna).

L'etichetta sull'imballaggio contiene diversi codici:

- CPN:Numero di Parte del Cliente.

- P/N:Numero di Parte del Produttore (209UYOSUGC/S530-A3).

- QTY:Quantità nella confezione.

- CAT:Classe di Intensità Luminosa (bin).

- HUE:Classe di Lunghezza d'Onda Dominante (bin).

- REF:Classe di Tensione Diretta (bin).

- LOT No:Numero di lotto di produzione per la tracciabilità.

Questa informazione di binning (CAT, HUE, REF) è cruciale per applicazioni che richiedono una stretta coerenza di colore o luminosità, poiché consente la selezione di LED da gruppi di prestazioni specifici.

8. Suggerimenti Applicativi e Considerazioni di Progettazione

Circuiti Applicativi Tipici:Il metodo di pilotaggio più comune è una resistenza di limitazione in serie. Il valore della resistenza (R) si calcola usando la Legge di Ohm: R = (Valimentazione - Vf_LED) / If, dove Vf_LED è la tensione diretta del chip specifico che si sta pilotando (UYO o SUG) alla corrente desiderata (If, tipicamente 20mA o meno). Non è consigliabile utilizzare una singola resistenza per entrambi i LED in parallelo a causa delle loro diverse caratteristiche Vf; dovrebbero essere pilotati da resistenze separate o commutati in modo indipendente.

Layout del PCB:L'impronta sul PCB deve corrispondere esattamente alle dimensioni del package. Assicurarsi che l'orientamento catodo/anodo sia corretto nel layout. Fornire un'adeguata area di rame per la dissipazione del calore se si opera vicino ai valori massimi, anche se per un tipico uso come indicatore a 20mA, questo è meno critico.

Multiplexing:Per applicazioni che richiedono il controllo indipendente di entrambi i colori, il LED bicolore può essere collegato in configurazione a catodo comune o anodo comune (la scheda tecnica specifica che è di tipo bicolore, il che implica due terminali per colore, probabilmente un dispositivo a 4 pin). Ciò consente di essere pilotato da un pin GPIO di un microcontrollore o da un driver LED dedicato con capacità di multiplexing, risparmiando pin I/O.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

La principale differenziazione del 209UYOSUGC/S530-A3 è la suacapacità a doppio chip e bicolore in un unico package SMT. Rispetto all'uso di due LED monocromatici separati, questo risparmia spazio sul PCB, semplifica l'assemblaggio (un posizionamento contro due) e garantisce un perfetto allineamento delle due sorgenti luminose. L'abbinamento dei chip per un'emissione e un angolo di visione uniformi è una caratteristica di qualità chiave non sempre presente nelle alternative a basso costo.

La sua conformità agli standard"Halogen-Free"(Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm),RoHSeREACHlo rende adatto a prodotti venduti in mercati regolamentati a livello ambientale come l'Unione Europea. L'ampio angolo di visione specificato (50°) fornisce una migliore visibilità fuori asse rispetto ai LED con angolo più stretto, il che è vantaggioso per gli indicatori su pannello.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Posso pilotare contemporaneamente i LED arancione e verde al loro pieno 20mA?

R: Elettricamente, sì, se sono su circuiti indipendenti. Tuttavia, considerare la dissipazione di potenza totale all'interno del package. Un funzionamento simultaneo a 20mA comporterebbe Pd_UYO ~40mW e Pd_SUG ~66mW (usando Vf tipici). La generazione di calore combinata deve essere gestita entro i limiti termici del package, specialmente ad alte temperature ambiente.

D: Perché le tensioni dirette sono così diverse tra i chip arancione e verde?

R: Ciò è dovuto ai materiali semiconduttori fondamentali. Il chip arancione utilizza AlGaInP, che ha un'energia di banda proibita inferiore, risultando in una tensione diretta più bassa (~2.0V). Il chip verde utilizza InGaN, che ha una banda proibita più alta, richiedendo una tensione diretta più alta (~3.3V) per ottenere l'iniezione e la ricombinazione dei portatori che emettono fotoni di energia più alta (lunghezza d'onda più corta).

D: Come interpreto i codici 'CAT', 'HUE' e 'REF' sull'etichetta?

R: Questi sono codici di binning. I produttori testano i LED e li suddividono in gruppi (bin) in base alle prestazioni misurate. 'CAT' raggruppa i LED per intensità luminosa (es. 160-200 mcd, 200-240 mcd per SUG). 'HUE' raggruppa per lunghezza d'onda dominante (es. 520-525 nm, 525-530 nm per SUG). 'REF' raggruppa per tensione diretta. Ordinare un bin specifico garantisce una maggiore coerenza nell'aspetto e nel comportamento del prodotto finale.

D: Qual è lo scopo della distanza minima di 3mm tra il giunto di saldatura e il bulbo in epossidica?

R: Questa è una regola critica di gestione termica. I giunti di saldatura diventano molto caldi. Se il calore della saldatura viene condotto troppo vicino al bulbo in epossidica, può causare diversi problemi: crepe da stress termico dell'epossidica, degradazione delle proprietà ottiche dell'epossidica (ingiallimento) o danni ai delicati fili di collegamento che connettono il chip ai terminali. La distanza di 3mm consente al telaio dei terminali di fungere da dissipatore di calore, disperdendo il calore della saldatura prima che raggiunga i componenti sensibili.

11. Esempio di Applicazione Pratica

Scenario: Indicatore a Doppio Stato per un Router di Rete.Un router deve indicare l'alimentazione (fissa) e l'attività di rete (lampeggiante). Utilizzando il 209UYOSUGC/S530-A3, un progettista può implementare questo con un solo componente: il LED arancione può essere pilotato dalla linea di alimentazione (tramite una resistenza) per indicare 'Alimentazione Accesa'. Il LED verde può essere collegato a un pin GPIO di un microcontrollore (tramite un'altra resistenza) e programmato per lampeggiare in risposta ai pacchetti di dati di rete. Ciò fornisce un'indicazione di stato chiara e a due colori in un'unica impronta compatta sul pannello frontale. L'ampio angolo di visione di 50 gradi garantisce che lo stato sia visibile da un'ampia gamma di posizioni di fronte al dispositivo. Il progetto deve calcolare resistenze separate: ad esempio, per un'alimentazione a 5V, R_arancione = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 Ohm; R_verde = (5V - 3.3V) / 0.020A = 85 Ohm (utilizzare il valore standard più vicino, 82 o 91 Ohm).

12. Principio di Funzionamento

Un LED è un diodo semiconduttore. Quando una tensione diretta che supera la sua banda proibita viene applicata attraverso la giunzione p-n, gli elettroni del materiale di tipo n si ricombinano con le lacune del materiale di tipo p. Questo evento di ricombinazione rilascia energia sotto forma di un fotone (luce). Il colore (lunghezza d'onda) della luce emessa è determinato dall'energia della banda proibita del materiale semiconduttore. La lampada 209 utilizza due diversi sistemi di materiali: AlGaInP (Fosfuro di Alluminio Gallio Indio) per l'emissione arancione e InGaN (Nitruro di Indio Gallio) per l'emissione verde. Questi materiali vengono cresciuti come strati epitassiali su un substrato. La composizione specifica delle leghe è attentamente controllata durante la produzione per ottenere le lunghezze d'onda di picco e dominanti target. Il package in resina epossidica serve a proteggere i delicati chip semiconduttori e i fili di collegamento, e la sua forma a cupola funge da lente primaria per modellare l'emissione luminosa e ottenere l'angolo di visione specificato.

13. Tendenze Tecnologiche e Contesto

Il 209UYOSUGC/S530-A3 rappresenta una categoria di prodotto matura all'interno della tecnologia LED. Le tendenze chiave che influenzano questo segmento includono:

- Aumento dell'Efficienza:I continui miglioramenti nella crescita epitassiale e nel design del chip portano a una maggiore efficienza luminosa (più luce emessa per watt elettrico), consentendo una luminosità simile a correnti più basse, riducendo il consumo energetico e la generazione di calore.

- Miniaturizzazione:La spinta verso dispositivi elettronici più piccoli continua a richiedere LED con impronte di package ancora più ridotte, mantenendo o migliorando le prestazioni ottiche.

- Coerenza del Colore e Binning:I progressi nel controllo del processo produttivo consentono distribuzioni di prestazioni più strette, riducendo la necessità di un binning esteso e fornendo un colore e una luminosità più coerenti da dispositivo a dispositivo.

- Soluzioni Integrate:Una tendenza verso driver LED con controllo di corrente integrato e logica di sequenziamento, semplificando la progettazione di sistemi indicatori multicolore. Mentre il principio di base del LED bicolore rimane stabile, questi progressi tecnologici circostanti migliorano continuamente le prestazioni, l'affidabilità e la facilità d'uso di tali componenti nelle applicazioni finali.