Specifica Tecnica LED Lamp 1254-10SURD/S530-A3 - Rosso Brillante - 20mA - 400mcd - Angolo di Visione 30° - Documento Tecnico Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento fornisce le specifiche tecniche complete per un LED ad alta luminosità a emissione Rosso Brillante. Il dispositivo fa parte di una serie progettata per applicazioni che richiedono un'uscita luminosa superiore e un'elevata affidabilità. Utilizza la tecnologia del chip AlGaInP incapsulata in una resina rossa diffusa, garantendo una caratteristica emissione di rosso brillante. Il prodotto è progettato con un focus sulla robustezza e sulla conformità agli standard ambientali e di sicurezza moderni, inclusa l'assenza di piombo (Pb-free), la conformità RoHS, la conformità al regolamento UE REACH e il rispetto dei requisiti alogeni-free (Br<900 ppm, Cl<900 ppm, Br+Cl<1500 ppm). È disponibile in confezione a nastro e bobina per processi di assemblaggio automatizzati.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

Il vantaggio principale di questo LED è la combinazione di un'elevata intensità luminosa (tipicamente fino a 400 mcd) con una costruzione affidabile e robusta. La disponibilità di vari angoli di visione (con questa specifica variante caratterizzata da un semiangolo di 30°) consente ai progettisti di selezionare il pattern di fascio ottimale per la loro applicazione. La sua conformità alle direttive ambientali internazionali lo rende adatto ai mercati globali. Le applicazioni target sono principalmente nell'elettronica di consumo, inclusi televisori, monitor per computer, telefoni e apparecchiature informatiche generali dove sono richieste funzioni di indicazione o retroilluminazione.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

Questa sezione fornisce un'analisi oggettiva e dettagliata dei principali parametri tecnici del dispositivo come definiti nella scheda tecnica.

2.1 Valori Massimi Assoluti

I Valori Massimi Assoluti definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Queste non sono condizioni per il funzionamento normale.

• Corrente Diretta Continua (I_F): 25 mA. Superare continuamente questa corrente genererà un calore eccessivo, degradando la durata del LED e potenzialmente causando un guasto catastrofico.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP): 60 mA (con duty cycle 1/10, 1 kHz). Questo valore consente brevi impulsi di corrente più elevata, utili per schemi di multiplexing o dimmerazione PWM, ma la corrente media deve rimanere entro il valore continuo.
• Tensione Inversa (V_R): 5 V. I LED hanno tensioni di breakdown inverso molto basse. Applicare una tensione inversa superiore a 5V può causare un'immediata e irreversibile rottura della giunzione.
• Dissipazione di Potenza (P_d): 60 mW. Questa è la massima potenza che il package può dissipare come calore a una temperatura ambiente (T_a) di 25°C. La dissipazione effettivamente utilizzabile diminuisce all'aumentare della temperatura ambiente.
• Temperatura di Funzionamento & Conservazione: -40°C a +85°C (Funzionamento), -40°C a +100°C (Conservazione). Questi intervalli definiscono le condizioni ambientali che il dispositivo può sopportare durante l'uso e i periodi di non funzionamento.
• Temperatura di Saldatura: 260°C per 5 secondi. Questo è critico per i processi di saldatura a onda o a rifusione per evitare danni termici al package in epossidico e ai fili di connessione interni.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Queste caratteristiche sono misurate in condizioni di test standard (T_a=25°C, I_F=20mA) e definiscono le prestazioni del dispositivo.

• Intensità Luminosa (I_v): 250 mcd (Min), 400 mcd (Tip). Questa è la misura primaria della luminosità. Il valore tipico di 400 mcd indica un'uscita molto luminosa per una lampada LED standard. I progettisti dovrebbero utilizzare il valore minimo per i calcoli di luminosità nel caso peggiore.
• Angolo di Visione (2θ_1/2): 30° (Tip). Questo è l'angolo totale a cui l'intensità luminosa scende alla metà del suo valore di picco. Un angolo di 30° produce un fascio relativamente focalizzato, adatto per indicatori direzionali.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λ_p): 632 nm (Tip). La lunghezza d'onda alla quale l'emissione spettrale è più forte. Per un rosso brillante, questa cade nella regione superiore rossa/arancio dello spettro.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d): 624 nm (Tip). Questa è la singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano che corrisponde al colore della luce del LED. È il parametro chiave per la specifica del colore.
• Tensione Diretta (V_F): 1.7V (Min), 2.0V (Tip), 2.4V (Max) a 20mA. Questa è la caduta di tensione ai capi del LED durante il funzionamento. È cruciale per progettare il circuito di limitazione della corrente. Il driver deve essere in grado di gestire la V_Fmassima per garantire una corretta regolazione della corrente.
• Corrente Inversa (I_R): 10 μA (Max) a V_R=5V. Questa è la piccola corrente di dispersione quando il diodo è polarizzato inversamente entro il suo valore massimo.

Incertezze di Misura: La scheda tecnica riporta tolleranze specifiche per le misure: ±0.1V per V_F, ±10% per I_v, e ±1.0nm per λ_d. Queste devono essere considerate in applicazioni ad alta precisione.

3. Analisi delle Curve di Prestazione

Le curve caratteristiche fornite offrono una visione più approfondita del comportamento del dispositivo in condizioni variabili.

3.1 Distribuzione Spettrale e Direttività

La curvaIntensità Relativa vs. Lunghezza d'Ondamostra una tipica distribuzione di tipo Gaussiana centrata attorno a 632 nm, con una larghezza di banda spettrale (Δλ) di circa 20 nm. Questa banda stretta è caratteristica dei LED AlGaInP e produce un colore saturo. La curva diDirettivitàconferma visivamente l'angolo di visione di 30°, mostrando come l'intensità diminuisca simmetricamente con l'angolo rispetto all'asse centrale.

3.2 Relazioni Elettriche e Termiche

La curvaCorrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V)presenta la classica relazione esponenziale del diodo. Al tipico punto di funzionamento di 20mA, la tensione è 2.0V. La curva è essenziale per comprendere la resistenza dinamica del LED e per l'analisi termica, poiché V_Fha un coefficiente di temperatura negativo.

La curvaIntensità Relativa vs. Corrente Direttamostra che l'uscita luminosa è quasi lineare con la corrente nell'intervallo inferiore, ma può saturarsi a correnti più elevate a causa dello "droop" termico e di efficienza. Operare a o sotto i 20mA è ottimale per linearità e longevità.

3.3 Dipendenza dalla Temperatura

La curvaIntensità Relativa vs. Temperatura Ambientedimostra una significativa diminuzione dell'uscita luminosa all'aumentare della temperatura. Questo è un fattore di progettazione critico; il LED sarà meno luminoso in un ambiente caldo (ad esempio, all'interno di un dispositivo elettronico chiuso) rispetto alle condizioni di laboratorio a 25°C.

La curvaCorrente Diretta vs. Temperatura Ambiente, se considerata insieme al valore di dissipazione di potenza, costituisce la base per ilde-rating. All'aumentare della temperatura ambiente, la massima corrente diretta continua ammissibile deve essere ridotta per mantenere la temperatura di giunzione entro limiti sicuri e prevenire un degrado accelerato. La scheda tecnica consiglia di consultare la specifica curva di de-rating del prodotto.

4. Informazioni Meccaniche e sul Package

4.1 Dimensioni del Package

La scheda tecnica include un disegno dimensionale dettagliato della lampada LED. Le specifiche meccaniche chiave includono:

• Tutte le dimensioni sono in millimetri.
• L'altezza della flangia (il bordo alla base della cupola) deve essere inferiore a 1.5mm (0.059"). Questo è importante per il gioco nel montaggio finale.
• La tolleranza standard per le dimensioni non specificate è ±0.25mm, tipica per questa classe di componenti.
• Il disegno definisce la spaziatura dei terminali, il diametro del corpo, l'altezza complessiva e la forma della lente. Dimensioni precise sono critiche per il design dell'impronta sul PCB e per garantire un corretto alloggiamento in contenitori o lenti.

4.2 Identificazione della Polarità

Il terminale catodico (negativo) è tipicamente identificato da un punto piatto sulla lente del LED, un terminale più corto o un segno sul package. Il disegno dimensionale dovrebbe indicarlo chiaramente. La polarità corretta è essenziale durante l'installazione, poiché applicare una tensione inversa può danneggiare il dispositivo.

5. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

Una corretta manipolazione è cruciale per l'affidabilità. Le linee guida si basano sulla prevenzione di danni meccanici, termici ed elettrostatici.

5.1 Formatura dei Terminali

• La piegatura deve avvenire ad almeno 3mm dalla base del bulbo in epossidico per evitare di trasferire stress al die interno e ai fili di connessione.
• La formatura deve essere eseguitaprima soldering.
• del taglio. Il taglio dei terminali deve essere effettuato a temperatura ambiente per prevenire shock termici.
• I fori sul PCB devono allinearsi perfettamente con i terminali del LED per evitare stress di montaggio.

5.2 Conservazione

• Conservazione consigliata: ≤30°C e ≤70% di Umidità Relativa (UR).
• Durata di conservazione dopo la spedizione: 3 mesi in queste condizioni.
• Per una conservazione più lunga (fino a 1 anno), utilizzare un contenitore sigillato con azoto e essiccante.
• Evitare rapidi cambiamenti di temperatura in ambienti umidi per prevenire la condensa.

5.3 Processo di Saldatura

Saldatura Manuale: Temperatura della punta del saldatore ≤300°C (per un saldatore max 30W), tempo di saldatura ≤3 secondi per terminale. Mantenere una distanza minima di 3mm dal punto di saldatura al bulbo in epossidico.

Saldatura ad Onda: Preriscaldamento ≤100°C per ≤60 secondi. Temperatura del bagno di saldatura ≤260°C per ≤5 secondi. Rispettare la regola della distanza di 3mm.

Note Critiche sulla Saldatura:

• Evitare stress sui terminali durante le fasi ad alta temperatura.
• Non saldare (ad onda o manualmente) lo stesso LED più di una volta.
• Proteggere il LED da urti meccanici finché non si raffredda a temperatura ambiente dopo la saldatura.
• Consentire un raffreddamento graduale; evitare raffreddamenti rapidi.
• Utilizzare sempre la temperatura e il tempo di saldatura efficaci più bassi.

5.4 Pulizia

Se la pulizia è necessaria:

• Utilizzare alcol isopropilico a temperatura ambiente.
• Il tempo di immersione non deve superare un minuto.
• Asciugare all'aria a temperatura ambiente.
• Evitare la pulizia ad ultrasuonia meno che non sia assolutamente necessaria e solo dopo test di prequalifica approfonditi, poiché la cavitazione può danneggiare la struttura interna.

5.5 Gestione Termica e ESD

Gestione Termica: Un design termico efficace è obbligatorio. La corrente deve essere sottoposta a de-rating in base alla temperatura ambiente, come mostrato nella curva di de-rating del prodotto. Controllare la temperatura di funzionamento del LED è la chiave per mantenere luminosità e affidabilità a lungo termine.

ESD (Scarica Elettrostatica): Questo LED è sensibile all'ESD. Devono essere seguite le precauzioni standard ESD durante la manipolazione e l'assemblaggio: utilizzare postazioni di lavoro messe a terra, braccialetti e contenitori conduttivi. L'ESD può causare danni latenti o catastrofici al die del semiconduttore.

6. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

6.1 Specifiche di Imballo

Il dispositivo è imballato per garantire resistenza all'umidità e protezione dalle scariche elettrostatiche.

• Imballo Primario: 200-1000 pezzi per busta anti-static.
• Imballo Secondario: 4 buste per cartone interno.
• Imballo Terziario: 10 cartoni interni per cartone master (esterno).

6.2 Spiegazione delle Etichette

Le etichette sull'imballaggio contengono informazioni chiave per la tracciabilità e l'identificazione:

• CPN: Numero di Parte del Cliente.
• P/N: Numero di Parte del Produttore (es., 1254-10SURD/S530-A3).
• QTY: Quantità di pezzi nella busta/cartone.
• CAT: Codice di classificazione o binning (es., per intensità o lunghezza d'onda).
• HUE: Codice della Lunghezza d'Onda Dominante.
• REF: Informazioni di riferimento.
• LOT No: Numero di Lotto di Produzione per la tracciabilità.

7. Suggerimenti Applicativi e Considerazioni di Progetto

7.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo LED è ideale per:

• Indicatori di Stato: Luci di accensione, standby o funzione attiva in TV, monitor e computer dove l'alta luminosità garantisce una buona visibilità.
• Retroilluminazione: Per piccole scritte o simboli su pannelli di controllo o telefoni.
• Segnalazione Generica: Qualsiasi applicazione nell'elettronica di consumo che richieda un segnale visivo rosso chiaro e brillante.

7.2 Considerazioni di Progetto

• Limitazione della Corrente: Guidare sempre il LED con una sorgente di corrente costante o una sorgente di tensione con una resistenza in serie. Calcolare il valore della resistenza in base alla tensione di alimentazione (V_CC), la V_Fmassima del LED e la I_Fdesiderata (es., 20mA). R = (V_CC- V_{F_max}) / I_F.
• Gestione Termica: Assicurarsi che il PCB e il design circostante consentano la dissipazione del calore. Evitare di posizionare il LED vicino ad altri componenti che generano calore. Considerare l'uso di via termiche nel pad del PCB se sono previsti alti duty cycle o temperature ambiente elevate.
• Integrazione Ottica: L'angolo di visione di 30° fornisce un fascio focalizzato. Per un'illuminazione più ampia, potrebbero essere necessari diffusori o lenti esterni. Assicurarsi che l'alloggiamento meccanico fornisca un corretto allineamento e non ostruisca l'angolo di visione.
• Protezione ESD: In applicazioni sensibili o esposte, considerare l'aggiunta di un piccolo diodo di soppressione di tensione transitoria (TVS) o di una rete resistore-condensatore in parallelo al LED per proteggerlo da picchi di tensione.

8. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D1: Posso pilotare questo LED a 30mA per una luminosità extra?

R1: No. Il Valore Massimo Assoluto per la corrente diretta continua è 25 mA. Operare a 30 mA supera questo valore, il che sovraccaricherebbe la giunzione, portando a una rapida degradazione della luminosità, a uno spostamento del colore e potenzialmente a un guasto immediato. Operare sempre a o al di sotto della corrente continua massima specificata.

D2: La V_Ftipica è 2.0V, ma il mio circuito utilizza un'alimentazione a 5V. Che valore di resistenza dovrei usare?

R2: Devi progettare per il caso peggiore (massimo) di V_Fper garantire che la corrente non superi mai il limite. Usando V_{F_max}= 2.4V e I_F= 20mA: R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 Ohm. Il valore standard più vicino è 130Ω o 150Ω. Usando 150Ω si ottiene I_F≈ (5-2.4)/150 = 17.3mA, che è un punto di funzionamento sicuro e comune.

D3: Di quanto diminuirà la luminosità se la temperatura interna del mio dispositivo è di 60°C?

R3: Facendo riferimento alla curva "Intensità Relativa vs. Temperatura Ambiente", a 60°C l'intensità relativa è circa 0.8 (o l'80%) del suo valore a 25°C. Pertanto, se il LED emette 400 mcd a 25°C, emetterà circa 320 mcd a 60°C. Questo deve essere preso in considerazione nel design ottico.

D4: Questo LED è adatto per applicazioni automobilistiche?

R4: L'intervallo di temperatura di funzionamento specificato (-40°C a +85°C) copre molti requisiti ambientali automobilistici. Tuttavia, le applicazioni automobilistiche richiedono tipicamente componenti qualificati secondo standard specifici (come AEC-Q102) per l'affidabilità sotto vibrazioni, umidità e cicli di temperatura estesi. Questa scheda tecnica standard non indica tale qualifica. Per uso automobilistico, dovrebbe essere ricercata una variante di prodotto specificamente qualificata.

9. Introduzione Tecnologica e Tendenze

9.1 Principio di Funzionamento

Questo LED si basa su un chip semiconduttore AlGaInP (Fosfuro di Alluminio Gallio Indio). Quando viene applicata una tensione diretta, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva del semiconduttore dove si ricombinano. Questo processo di ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica composizione della lega AlGaInP determina l'energia del bandgap, che definisce direttamente la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa - in questo caso, rosso brillante attorno a 624-632 nm. Il package in resina epossidica rossa diffusa serve a proteggere il chip, agire come una lente primaria per modellare il fascio (angolo di 30°) e diffondere la luce per ridurre l'abbagliamento e creare un aspetto uniforme.

9.2 Tendenze del Settore

Il settore dei LED continua a evolversi con diverse tendenze chiare che influenzano componenti come questo:

• Efficienza Aumentata (lm/W): Mentre questa scheda tecnica specifica l'intensità luminosa (mcd), la tendenza più ampia è verso una maggiore efficienza luminosa, ovvero più luce in uscita per watt elettrico in ingresso, riducendo il consumo energetico e il carico termico.
• Miniaturizzazione: I package diventano costantemente più piccoli mantenendo o migliorando l'uscita luminosa.
• Affidabilità e Durata Migliorate: Miglioramenti nel design del chip, nei materiali di incapsulamento (come il silicone al posto dell'epossidico per una migliore resistenza al calore e ai raggi UV) e nei processi produttivi stanno spingendo le durate nominali ben oltre le 50.000 ore.
• Conformità Ambientale Più Severa: Il passaggio verso la conformità alogeni-free, RoHS e REACH, come visto in questo prodotto, è ormai un requisito di base, guidato da normative globali e dalla domanda dei consumatori.
• Soluzioni Intelligenti e Integrate: La tendenza si sta spostando dalle lampade indicatrici discrete verso moduli LED integrati con driver (IC) e controller integrati, abilitando funzioni come dimmerazione, miscelazione del colore e protocolli di comunicazione come I2C.

Sebbene questo particolare LED rappresenti una tecnologia matura e consolidata per l'uso standard come indicatore, le sue specifiche riflettono le continue richieste di prestazioni, affidabilità e responsabilità ambientale nel mercato dei componenti elettronici.