Scheda Tecnica LED 313-2SUBC/C470/S400-A4 - Blu - Tensione Diretta 3.4V - Corrente Operativa 20mA - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento fornisce le specifiche tecniche complete per la lampada LED 313-2SUBC/C470/S400-A4. Questo componente è un diodo emettitore di luce blu ad alta luminosità, progettato per applicazioni che richiedono prestazioni affidabili e robuste. È conforme alle principali normative ambientali, tra cui RoHS, REACH UE e standard senza alogeni, garantendo la sua idoneità per progetti elettronici moderni con requisiti materiali stringenti.

Il LED è fornito su nastro e bobina per processi di assemblaggio automatizzato ed è disponibile con vari angoli di visione per soddisfare diverse esigenze applicative. Il suo obiettivo progettuale principale è fornire un'intensità luminosa superiore in un formato di package lampada standard.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

I valori massimi assoluti definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Questi valori sono specificati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C.

• Corrente Diretta Continua (IF):25 mA. Questa è la massima corrente continua che può essere applicata in modo continuativo.
• Corrente Diretta di Picco (IFP):100 mA. Questo è consentito solo in condizioni pulsate con un ciclo di lavoro di 1/10 a 1 kHz.
• Tensione Inversa (VR):5 V. Superare questa tensione in polarizzazione inversa può causare la rottura della giunzione.
• Dissipazione di Potenza (Pd):120 mW. Questa è la massima potenza che il dispositivo può dissipare.
• Temperatura di Esercizio (Topr):-40 a +85 °C. L'intervallo entro il quale il dispositivo è progettato per funzionare.
• Temperatura di Magazzinaggio (Tstg):-40 a +100 °C.
• Temperatura di Saldatura (Tsol):260°C per 5 secondi, definisce la tolleranza del profilo di saldatura a rifusione.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Le caratteristiche elettro-ottiche sono misurate in condizioni di test standard (Ta=25°C, IF=20mA) e rappresentano le prestazioni tipiche del dispositivo.

• Intensità Luminosa (Iv):630 (Min), 1000 (Tip) mcd. Questa è una misura della luminosità percepita della luce blu. L'incertezza di misura è ±10%.
• Angolo di Visione (2θ1/2):20° (Tip). Questo definisce l'ampiezza angolare alla quale l'intensità luminosa scende alla metà del suo valore massimo.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λp):468 nm (Tip). La lunghezza d'onda alla quale l'emissione spettrale è più forte.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd):470 nm (Tip). La singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano, con un'incertezza di ±1.0 nm.
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ):35 nm (Tip). La larghezza spettrale della luce emessa.
• Tensione Diretta (VF):3.4 (Tip), 4.0 (Max) V. La caduta di tensione ai capi del LED quando opera a 20mA, con un'incertezza di ±0.1V.
• Corrente Inversa (IR):50 µA (Max) a VR=5V. La piccola corrente di dispersione quando il dispositivo è polarizzato inversamente.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Il prodotto utilizza un sistema di binning per classificare le unità in base a parametri ottici ed elettrici chiave, garantendo coerenza per l'utente finale. Le etichette sulla confezione indicano questi bin:

• CAT:Classi di Intensità Luminosa. Raggruppa i LED in base alla loro uscita Iv misurata.
• HUE:Classi di Lunghezza d'Onda Dominante. Raggruppa i LED in base al loro λd per garantire la coerenza del colore.
• REF:Classi di Tensione Diretta. Raggruppa i LED in base al loro VF per aiutare nella progettazione del circuito per una guida di corrente coerente.

Questo sistema consente ai progettisti di selezionare LED che corrispondono ai requisiti specifici della loro applicazione, particolarmente importante per applicazioni in cui l'uniformità del colore o della luminosità è critica.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica include diverse curve caratteristiche che illustrano il comportamento del dispositivo in condizioni variabili.

4.1 Intensità Relativa vs. Lunghezza d'Onda

Questa curva mostra la distribuzione di potenza spettrale della luce blu emessa, centrata attorno a 468-470 nm con una larghezza di banda tipica di 35 nm. Conferma la natura monocromatica dell'uscita del LED.

4.2 Diagramma di Direttività

Il grafico di direttività visualizza l'angolo di visione di 20 gradi, mostrando come l'intensità luminosa diminuisce man mano che l'angolo di osservazione si allontana dall'asse centrale (0 gradi).

4.3 Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva IV)

Questa curva fondamentale mostra la relazione esponenziale tra corrente (I) e tensione (V) per un diodo a semiconduttore. La tensione diretta tipica di 3.4V a 20mA è chiaramente indicata. La curva è essenziale per progettare il circuito di limitazione della corrente.

4.4 Intensità Relativa vs. Corrente Diretta

Questa curva dimostra che l'uscita luminosa (intensità relativa) aumenta con la corrente diretta. Tuttavia, il funzionamento deve rimanere entro i valori massimi assoluti (25mA continui) per prevenire surriscaldamento e degrado accelerato.

4.5 Curve di Dipendenza dalla Temperatura

Due curve chiave mostrano l'effetto della temperatura ambiente (Ta):
Intensità Relativa vs. Temperatura Ambiente:Mostra che l'uscita luminosa tipicamente diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Questa è una considerazione critica per la gestione termica in applicazioni ad alta potenza o ad alta temperatura ambiente.
Corrente Diretta vs. Temperatura Ambiente:Illustra come la caratteristica della tensione diretta si sposti con la temperatura, il che può influenzare la corrente assorbita se pilotata da una sorgente di tensione costante.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

Il LED utilizza un package standard di tipo lampada con due terminali. Il disegno del package fornisce dimensioni critiche per la progettazione dell'impronta PCB e l'integrazione meccanica.

• Tutte le dimensioni sono fornite in millimetri.
• Una specifica chiave è che l'altezza della flangia deve essere inferiore a 1.5mm (0.059").
• La tolleranza standard per le dimensioni, salvo diversa specifica, è ±0.25mm.
• Il disegno indica chiaramente il catodo (solitamente il terminale più corto o un lato piatto sulla lente) per la corretta polarità durante l'installazione.

Il rispetto di queste dimensioni è cruciale per il corretto posizionamento nell'assemblaggio automatizzato e per garantire che il LED si posizioni correttamente sul PCB.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

Una manipolazione corretta è essenziale per mantenere l'affidabilità e le prestazioni del dispositivo.

6.1 Formatura dei Terminali

• La piegatura deve avvenire ad almeno 3mm dalla base del bulbo in epossidico per evitare stress sul die interno e sui fili di connessione.
• La formatura deve essere eseguitaprima soldering.
• I terminali devono essere tagliati a temperatura ambiente.
• I fori del PCB devono allinearsi perfettamente con i terminali del LED per evitare stress di montaggio.

6.2 Magazzinaggio

• Magazzinaggio raccomandato: ≤ 30°C e ≤ 70% Umidità Relativa.
• Durata di conservazione dopo la spedizione: 3 mesi in queste condizioni.
• Per conservazioni più lunghe (fino a 1 anno), utilizzare un contenitore sigillato con azoto e essiccante.
• Una volta aperto, utilizzare entro 24 ore per prevenire l'assorbimento di umidità.
• Evitare rapidi cambiamenti di temperatura in ambienti umidi per prevenire la condensa.

6.3 Processo di Saldatura

Regola Critica:Mantenere una distanza minima di 3mm dal punto di saldatura al bulbo in epossidico.

Saldatura Manuale:
Temperatura punta saldatore: 300°C Max (saldatore max 30W).
Tempo di saldatura per terminale: 3 secondi Max.

Saldatura ad Onda (DIP):
Temperatura di preriscaldamento: 100°C Max (60 sec max).
Temperatura e tempo del bagno di saldatura: 260°C Max per 5 secondi Max.
Viene fornito un profilo di temperatura di saldatura raccomandato, che enfatizza una rampa controllata, un tempo definito sopra il liquidus e un raffreddamento controllato.

Note Importanti:
Evitare stress sui terminali durante le operazioni ad alta temperatura.
Non saldare (ad immersione o manuale) più di una volta.
Proteggere il LED da urti meccanici finché non si raffredda a temperatura ambiente dopo la saldatura.
Utilizzare la temperatura più bassa possibile che garantisca un giunto di saldatura affidabile.

6.4 Pulizia

• Se necessario, pulire solo con alcol isopropilico a temperatura ambiente per ≤ 1 minuto.
• Asciugare a temperatura ambiente prima dell'uso.
• La pulizia ad ultrasuoni generalmente non è raccomandata. Se assolutamente necessaria, è necessaria una prequalifica estensiva per garantire che non si verifichino danni, poiché dipende dalla potenza, frequenza e condizioni di assemblaggio.

7. Imballaggio e Informazioni d'Ordine

7.1 Specifica di Imballaggio

I LED sono imballati per prevenire scariche elettrostatiche (ESD) e danni da umidità:
1. I LED sono posti in sacchetti anti-statici.
2. I sacchetti sono confezionati in scatole interne.
3. Le scatole interne sono confezionate in scatole esterne principali.

Quantità di Imballaggio:
200 a 500 pezzi per sacchetto.
5 sacchetti per scatola interna.
10 scatole interne per scatola esterna.

7.2 Spiegazione delle Etichette

Le etichette di imballaggio includono:
CPN:Numero di Parte del Cliente.
P/N:Numero di Parte del Produttore (es., 313-2SUBC/C470/S400-A4).
QTY:Quantità nella confezione.
CAT/HUE/REF:Codici di binning rispettivamente per Intensità Luminosa, Lunghezza d'Onda Dominante e Tensione Diretta.
LOT No:Numero di lotto di produzione tracciabile.

8. Suggerimenti Applicativi

8.1 Scenari Applicativi Tipici

In base alla sua alta luminosità e al colore blu, questo LED è adatto per:
•Indicatori di Stato:Indicatori di accensione, standby o funzione attiva nell'elettronica di consumo e industriale.
•Retroilluminazione:Per piccoli display LCD, tastiere o illuminazione decorativa in dispositivi come monitor, TV o telefoni (come elencato nella scheda tecnica).
•Illuminazione di Pannelli:Illuminazione per interruttori, pannelli di controllo o strumentazione.

8.2 Considerazioni di Progettazione

• Limitazione di Corrente:Utilizzare sempre una resistenza in serie o un driver a corrente costante per limitare la corrente diretta al valore desiderato (es., 20mA per la luminosità tipica), mai collegare direttamente a una sorgente di tensione.
• Gestione Termica:Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa (120mW max), assicurare un'adeguata ventilazione se si utilizzano più LED o se le temperature ambiente sono elevate, poiché l'efficienza diminuisce con la temperatura.
• Layout PCB:Seguire precisamente le dimensioni del package. Assicurarsi che la marcatura di polarità sul PCB corrisponda al catodo del LED.
• Protezione ESD:Sebbene non dichiarato esplicitamente come altamente sensibile, sono raccomandate le precauzioni standard di manipolazione ESD per i semiconduttori durante l'assemblaggio.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Le caratteristiche chiave di differenziazione di questo LED, basate sulla scheda tecnica, sono:
1. Alta Luminosità:Un'intensità luminosa tipica di 1000 mcd a 20mA è notevole per un LED blu in package lampada standard.
2. Conformità Ambientale:Piena conformità agli standard RoHS, REACH e senza alogeni lo rende adatto per i mercati globali con normative ambientali severe.
3. Costruzione Robusta:Progettato per l'affidabilità, con linee guida chiare per saldatura e manipolazione per garantire longevità.
4. Binning:La fornitura di bin per intensità, lunghezza d'onda e tensione consente un controllo di progettazione più stretto nelle applicazioni che richiedono uniformità.

Rispetto a LED non classificati o a minore intensità, questo componente offre una migliore coerenza e prestazioni per applicazioni in cui questi fattori sono critici.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Posso pilotare questo LED a 30mA per una maggiore luminosità?
R: No. Il Valore Massimo Assoluto per la corrente diretta continua è 25mA. Superare questo valore rischia danni permanenti a causa di surriscaldamento e degrado accelerato. Per una luminosità più alta, selezionare un LED classificato per una corrente più elevata.

D: Quale valore di resistenza devo usare con un'alimentazione da 5V?
R: Usando la Legge di Ohm: R = (Valimentazione - Vf) / If. Con un Vf tipico di 3.4V e un If target di 20mA: R = (5 - 3.4) / 0.02 = 80 ohm. Usare il Vf massimo (4.0V) per calcolare il valore di resistenza minimo sicuro: R_min = (5 - 4.0) / 0.02 = 50 ohm. Un valore standard come 68 o 75 ohm sarebbe appropriato, garantendo che la corrente rimanga al di sotto di 20mA anche con un LED a basso Vf.

D: Perché l'angolo di visione è solo 20 gradi?
R: L'angolo di visione di 20 gradi è una caratteristica progettuale di questo specifico LED, ottenuta attraverso la forma della lente in epossidico. Concentra la luce in un fascio più stretto, risultando in un'intensità luminosa assiale più alta (mcd). Per un'illuminazione più ampia, sarebbe necessario un LED con un angolo di visione più ampio (es., 60° o 120°).

D: Come influisce la temperatura sulle prestazioni?
R: Come mostrato nelle curve, l'aumento della temperatura ambiente provoca una diminuzione dell'uscita luminosa e uno spostamento della tensione diretta. Per un funzionamento stabile, specialmente in ambienti ad alta temperatura, dovrebbero essere considerati un corretto progetto termico (es., area di rame sul PCB, ventilazione) e possibilmente una compensazione di temperatura nel circuito di pilotaggio.

11. Esempio di Caso d'Uso Pratico

Scenario: Progettazione di un pannello indicatore di stato per un router di rete.
Il pannello richiede un LED blu luminoso e distinto per indicare lo stato "WAN Attivo". Sono necessari quattro LED identici per simmetria.

Passaggi di Progettazione:
1. Selezione:Il 313-2SUBC/C470/S400-A4 è scelto per la sua alta luminosità (1000 mcd tip) e il colore blu.
2. Progettazione del Circuito:L'alimentazione logica interna del router è 3.3V. Usando il Vf tipico di 3.4V si presenta una sfida, poiché 3.3V è inferiore al Vf richiesto. Pertanto, il LED non può essere pilotato direttamente da 3.3V. Sarebbe necessario un semplice circuito charge pump o boost per generare una tensione >4.0V, oppure selezionare un LED alternativo con un Vf più basso. Questo evidenzia l'importanza di verificare la tensione di alimentazione rispetto alla tensione diretta all'inizio della progettazione.
3. Layout PCB:Il disegno del package viene utilizzato per creare l'impronta. Un marcatore di polarità (es., una piazzola quadrata per il catodo) viene aggiunto alla serigrafia del PCB.
4. Assemblaggio:I LED sono ordinati su nastro e bobina. La macchina pick-and-place è programmata con le corrette coordinate del centroide dall'impronta. Il profilo di saldatura a rifusione segue il picco raccomandato di 260°C per 5 secondi.
5. Binning:Per garantire che tutti e quattro i LED abbiano colore e luminosità identici, viene effettuato un ordine richiedendo unità dagli stessi bin HUE e CAT.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

Questo LED è una sorgente luminosa a semiconduttore. Il suo nucleo è un chip realizzato in materiali InGaN (Nitruro di Indio Gallio), come indicato nella Guida alla Selezione del Dispositivo. Quando viene applicata una tensione diretta che supera la soglia del diodo (circa 3.4V), elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva della giunzione del semiconduttore. Quando questi portatori di carica si ricombinano, rilasciano energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica composizione 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 (~470 nm). Il package in resina epossidica serve a proteggere il delicato chip semiconduttore, funge da lente per modellare il fascio luminoso in uscita (creando l'angolo di visione di 20°) ed è formulato per essere trasparente come l'acqua per massimizzare la trasmissione della luce.

13. Tendenze Tecnologiche e Contesto

I LED blu basati sulla tecnologia InGaN rappresentano un progresso significativo nell'illuminazione a stato solido. Lo sviluppo di LED blu efficienti è stato un grande risultato scientifico, che ha permesso la creazione di LED bianchi (combinando il blu con fosfori gialli) e display RGB a colori completi. Questo particolare componente esemplifica una versione matura e commercialmente ottimizzata di questa tecnologia. Le attuali tendenze nello sviluppo dei LED si concentrano sull'aumento dell'efficienza (lumen per watt), sul miglioramento dell'indice di resa cromatica (CRI) per la luce bianca, sul raggiungimento di densità di potenza più elevate e su un'ulteriore miniaturizzazione. Sebbene questo sia un package lampada standard, l'industria si sta sempre più spostando verso package per dispositivi a montaggio superficiale (SMD) come 2835 o 3030 per una migliore prestazione termica e assemblaggio automatizzato. La conformità ambientale (RoHS, Senza Alogeni) evidenziata in questa scheda tecnica è ora un requisito standard, che riflette l'attenzione dell'industria elettronica verso la sostenibilità e la sicurezza dei materiali.