Scheda Tecnica LED Lampada 1003SUGD/S400-A4 - Verde Brillante - 20mA - 3.3V - 50mcd - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche di una lampada LED ad alta luminosità di colore Verde Brillante. Il dispositivo fa parte di una serie progettata per applicazioni che richiedono un'emissione luminosa superiore. Utilizza la tecnologia a chip InGaN incapsulata in una resina diffondente verde, ottenendo una caratteristica emissione verde brillante. Le caratteristiche principali includono un ampio angolo di visione di 110 gradi, disponibilità su nastro e bobina per l'assemblaggio automatizzato e conformità ai requisiti RoHS e senza piombo, garantendo responsabilità ambientale e compatibilità produttiva.

Il LED è progettato per affidabilità e robustezza in varie applicazioni elettroniche. La sua costruzione privilegia prestazioni stabili in condizioni operative standard, rendendolo un componente adatto sia per l'elettronica di consumo che industriale, dove una colorazione e un'emissione luminosa costanti sono critiche.

2. Approfondimento delle Specifiche Tecniche

2.1 Valori Massimi Assoluti

I Valori Massimi Assoluti definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Non sono destinati al funzionamento normale.

• Corrente Diretta Continua (I_F): 25 mA. Questa è la massima corrente continua che può essere applicata in modo continuo al LED.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP): 100 mA. Questa specifica per corrente impulsata (a ciclo di lavoro 1/10, 1 kHz) consente brevi periodi di pilotaggio più elevato, utile per multiplexing o effetti stroboscopici.
• Tensione Inversa (V_R): 5 V. Superare questa tensione in polarizzazione inversa può causare la rottura della giunzione.
• Dissipazione di Potenza (P_d): 90 mW. Questa è la massima potenza che il package può dissipare, calcolata come V_F* I_F.
• Temperatura di Funzionamento e Conservazione: Intervallo da -40°C a +85°C (funzionamento) e da -40°C a +100°C (conservazione).
• Temperatura di Saldatura: Resiste a 260°C per 5 secondi, compatibile con i profili standard di rifusione senza piombo.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi parametri sono misurati in condizioni di test standard di 20mA di corrente diretta e 25°C di temperatura ambiente (Ta). Definiscono le prestazioni tipiche che gli utenti possono aspettarsi.

• Intensità Luminosa (I_v): Il valore tipico è 50 millicandele (mcd), con un minimo di 16 mcd. Questo quantifica la luminosità percepita dell'emissione di luce verde.
• Angolo di Visione (2θ_1/2): 110 gradi (tipico). Questo ampio angolo indica che il LED emette luce su un ampio cono, adatto per l'illuminazione d'ambiente o indicatori che richiedono ampia visibilità.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λ_p): 518 nm (tipico). Questa è la lunghezza d'onda alla quale la distribuzione di potenza spettrale è massima.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d): 525 nm (tipico). Questa è la singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano come corrispondente al colore del LED, definendo la sua tonalità "verde brillante".
• Tensione Diretta (V_F): 3.3 V (tipico), con un massimo di 4.0 V a 20mA. Questo è cruciale per progettare il circuito di limitazione della corrente.
• Corrente Inversa (I_R): Massimo di 50 µA a 5V di polarizzazione inversa, indicando una buona integrità della giunzione.

3. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fornisce diverse curve caratteristiche che illustrano le prestazioni in condizioni variabili. Sono essenziali per una progettazione robusta.

3.1 Distribuzione Spettrale e di Direttività

Lacurva Intensità Relativa vs. Lunghezza d'Ondamostra uno spettro di emissione stretto centrato intorno a 518-525 nm, caratteristico dei LED verdi basati su InGaN. Lacurva di Direttivitàconferma visivamente l'angolo di visione di 110 gradi, mostrando come l'intensità luminosa diminuisce dall'asse centrale.

3.2 Caratteristiche Elettriche e Termiche

Lacurva Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V)mostra la classica relazione esponenziale del diodo. Nel tipico punto di lavoro di 20mA, la tensione è di circa 3.3V. I progettisti devono utilizzare questa curva per assicurarsi che il driver possa fornire tensione sufficiente, specialmente a basse temperature dove V_F increases.

Lacurva Intensità Relativa vs. Corrente Direttaè generalmente lineare nel range di corrente inferiore, indicando colore ed efficienza stabili. Lecurve Intensità Relativa vs. Temperatura AmbienteeCorrente Diretta vs. Temperatura Ambientedimostrano gli effetti termici. L'emissione luminosa diminuisce all'aumentare della temperatura, mentre la tensione diretta diminuisce. Ciò sottolinea la necessità di una gestione termica per mantenere una luminosità costante.

4. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

4.1 Dimensioni del Package

Il LED presenta un package standard "lampada" con terminali radiali. Le dimensioni critiche includono la distanza tra i terminali, il diametro del corpo e l'altezza totale. L'altezza della flangia è specificata inferiore a 1.5mm. La tolleranza standard per le dimensioni è ±0.25mm salvo diversa indicazione. Gli ingegneri devono fare riferimento al disegno dimensionale dettagliato per una progettazione precisa dell'impronta sul PCB.

4.2 Identificazione della Polarità

La polarità è tipicamente indicata dalla lunghezza dei terminali (il terminale più lungo è l'anodo) e/o da un punto piatto sulla lente o sul corpo del LED vicino al terminale del catodo. La polarità corretta è essenziale per il funzionamento.

5. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

Una manipolazione corretta è fondamentale per prevenire danni e garantire l'affidabilità a lungo termine.

5.1 Formatura dei Terminali

• La piegatura deve avvenire ad almeno 3mm dalla base del bulbo in epossidico per evitare stress sulla tenuta.
• Formare i terminali prima della saldatura.
• Tagliare i terminali a temperatura ambiente.
• Assicurarsi che i fori sul PCB siano perfettamente allineati con i terminali del LED per evitare stress di montaggio.

5.2 Processo di Saldatura

Saldatura Manuale: Temperatura della punta del saldatore max 300°C (per saldatore da 30W), tempo di saldatura max 3 secondi per terminale, mantenendo una distanza minima di 3mm dal giunto al bulbo in epossidico.
Saldatura ad Onda/Per Immersione: Pre-riscaldamento max 100°C (max 60 sec), bagno di saldatura a max 260°C per max 5 secondi, con la stessa regola della distanza di 3mm.
Un grafico del profilo di saldatura consigliato suggerisce una rapida rampa di temperatura fino a un picco di 260°C, seguita da un raffreddamento controllato. Evitare raffreddamenti rapidi. Non saldare più di una volta. Proteggere il LED da urti meccanici quando è caldo.

5.3 Pulizia e Conservazione

La pulizia, se necessaria, dovrebbe utilizzare alcol isopropilico a temperatura ambiente per ≤1 minuto. Evitare la pulizia a ultrasuoni a meno che non sia pre-qualificata. Per la conservazione, mantenere condizioni ≤30°C e ≤70% UR. Per conservazione a lungo termine oltre 3 mesi, utilizzare un contenitore sigillato con azoto e essiccante.

5.4 Gestione del Calore e dell'ESD

La gestione termica è vitale. La corrente operativa dovrebbe essere declassata in base alla temperatura ambiente, facendo riferimento alla curva di declassamento. Le prestazioni del LED dipendono dalla temperatura. Il dispositivo è sensibile alle Scariche Elettrostatiche (ESD). Devono essere osservate le precauzioni standard ESD (postazioni di lavoro messe a terra, braccialetti) durante la manipolazione.

6. Informazioni su Confezionamento e Ordini

6.1 Specifiche di Imballaggio

I LED sono confezionati in sacchetti anti-umidità e anti-statici. La gerarchia di imballaggio è:
1. Quantità Unitaria: 1.500 pezzi per sacchetto anti-statico.
2. Cartone Interno: 5 sacchetti per cartone interno (7.500 pezzi totali).
3. Cartone Master/Esterno: 10 cartoni interni per cartone master (75.000 pezzi totali).

6.2 Spiegazione delle Etichette

Le etichette sulla confezione includono:
- CPN: Numero di Parte del Cliente.
- P/N: Numero di Parte del Produttore (1003SUGD/S400-A4).
- QTY: Quantità contenuta.
- CAT/HUE: Indica il rango/bin colore basato sulla lunghezza d'onda dominante.
- LOT No.: Numero di lotto di produzione tracciabile.

7. Note Applicative e Considerazioni di Progettazione

7.1 Applicazioni Tipiche

Questo LED è adatto per retroilluminazione e indicazione di stato in:
- Televisori
- Monitor per Computer- Apparecchiature Informatiche Generali

7.2 Progettazione del Circuito

Utilizzare sempre una resistenza di limitazione della corrente in serie. Il valore della resistenza (R) può essere calcolato usando la Legge di Ohm: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Utilizzare il valore massimo di V_F(4.0V) dalla scheda tecnica per un progetto robusto che assicuri che I_Fnon superi i 20mA anche con le tolleranze dei componenti. Ad esempio, con un'alimentazione di 5V: R = (5V - 4.0V) / 0.020A = 50Ω. Una resistenza standard da 51Ω o 56Ω sarebbe appropriata.

7.3 Progettazione Termica

Nelle applicazioni in cui vengono utilizzati più LED o le temperature ambiente sono elevate, considerare il layout del PCB per la dissipazione del calore. Evitare di posizionare i LED vicino ad altri componenti che generano calore. Per applicazioni ad alta affidabilità, implementare raffreddamento attivo o passivo se necessario per mantenere la temperatura di giunzione del LED entro limiti sicuri, come definito dalla curva di declassamento.

8. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto a tecnologie più vecchie come i LED verdi al GaP, questo LED basato su InGaN offre una luminosità significativamente più alta (intensità luminosa) e un colore verde più saturo e "brillante" grazie al suo spettro più stretto e alla maggiore purezza della lunghezza d'onda dominante. L'ampio angolo di visione di 110 gradi è vantaggioso rispetto ai LED con angolo più stretto quando è necessaria un'ampia visibilità senza ottiche secondarie. La sua conformità RoHS e la capacità di saldatura senza piombo lo rendono adatto alla moderna produzione elettronica globale.

9. Domande Frequenti (FAQ)

9.1 Qual è la differenza tra Lunghezza d'Onda di Picco e 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 una quantità colorimetrica che rappresenta la singola lunghezza d'onda della luce monocromatica che apparirebbe dello stesso colore del LED a un osservatore umano standard. Per i LED verdi, λ_dè spesso leggermente più lunga di λ_p.

9.2 Posso pilotare questo LED a 25mA in modo continuo?

Sebbene il Valore Massimo Assoluto per la corrente continua sia 25mA, la condizione di test standard e i dati di prestazione tipici sono specificati a 20mA. Operare a 25mA può produrre una maggiore emissione luminosa ma aumenterà la dissipazione di potenza (calore) e potenzialmente ridurrà l'affidabilità a lungo termine. Si raccomanda di progettare per la tipica corrente di pilotaggio di 20mA a meno che l'applicazione non richieda specificamente il marginale aumento di luminosità e le implicazioni termiche siano gestite.

9.3 Quanto è critica la regola della distanza di 3mm per la saldatura?

Molto critica. La resina epossidica che incapsula il chip LED è sensibile alle alte temperature. Saldare troppo vicino al bulbo può causare stress termico, portando a micro-crepe nell'epossidico, ingiallimento prematuro (riducendo l'emissione luminosa) o addirittura guasto immediato. Mantenere sempre la distanza specificata.

10. Caso Pratico di Progettazione

Scenario: Progettazione di un pannello indicatore di stato per un dispositivo utilizzando dieci di questi LED verdi, alimentati da un'alimentazione stabile a 5V sulla scheda principale.

Passaggi di Progettazione:

1. Calcolo della Corrente: Obiettivo I_F= 20mA per LED.
2. Calcolo della Resistenza: Utilizzando il caso peggiore per V_F(4.0V) per affidabilità: R = (5V - 4.0V) / 0.020A = 50Ω. Selezionare una resistenza standard da 51Ω, 1/8W o 1/10W. Dissipazione di potenza nella resistenza: P = I²R = (0.02)²* 51 = 0.0204W, ben all'interno della potenza nominale.
3. Layout: Posizionare ogni LED con la sua resistenza di limitazione della corrente nelle vicinanze. Assicurarsi che l'impronta sul PCB corrisponda al disegno dimensionale della scheda tecnica, con fori per i terminali radiali. Fornire alcuni millimetri di spaziatura tra i LED per favorire la dissipazione del calore.
4. Nota di Assemblaggio: Istruire l'assemblaggio a piegare i terminali (se necessario) prima dell'inserimento e a seguire le linee guida per la saldatura manuale (max 300°C, max 3 sec, distanza 3mm).

Questo semplice progetto garantisce un funzionamento affidabile e costante dell'indicatore per tutta la vita del prodotto.

11. Principio Tecnologico

Questo LED è basato su un chip semiconduttore di Nitruro di Gallio e Indio (InGaN). Quando viene applicata una tensione diretta, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva della giunzione semiconduttrice. La loro ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica composizione della lega InGaN determina l'energia del bandgap, che definisce direttamente la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa – in questo caso, verde. La resina diffondente verde che incapsula il chip serve a proteggerlo, a modellare il fascio di luce in uscita (creando l'angolo di visione di 110 gradi) e a diffondere la luce per apparire più uniforme.

12. Tendenze del Settore

Il settore dei LED continua a evolversi verso una maggiore efficienza (più lumen per watt), un migliore resa cromatica e una maggiore miniaturizzazione. Sebbene questo dispositivo sia un componente standard a foro passante, una tendenza significativa è la migrazione verso package a Montaggio Superficiale (SMD) (come 0603, 0402) per l'assemblaggio automatizzato e il risparmio di spazio. Inoltre, c'è uno sviluppo continuo nell'efficienza dei LED verdi, storicamente inferiore a quella dei LED blu e rossi, per migliorare le prestazioni dei sistemi LED RGB (Rosso-Verde-Blu) per display e illuminazione. Questo componente rappresenta una soluzione matura e affidabile all'interno di questo panorama tecnologico in evoluzione.