Scheda Tecnica LED Lamp 204-10SYGC/S530-E2 - 5mm Rotondo - Tensione 2.0V - Giallo Verde Brillante - 60mW - Documento Tecnico Inglese

Panoramica del Prodotto

Il 204-10SYGC/S530-E2 è una lampada LED a foro passante ad alta luminosità, progettata per applicazioni che richiedono un'illuminazione affidabile e robusta. Utilizza un chip semiconduttore in AlGaInP (Fosfuro di Alluminio Gallio Indio) per produrre un'emissione luminosa di colore Giallo Verde Brillante. Il dispositivo è alloggiato in un contenitore standard rotondo da 5mm in resina epossidica trasparente, offrendo una soluzione compatta e versatile per varie applicazioni di segnalazione e retroilluminazione.

Questa serie di LED è progettata per garantire prestazioni costanti con una scelta di angoli di visione. È conforme ai principali standard ambientali e di sicurezza, tra cui RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose), il regolamento UE REACH, ed è prodotta come componente privo di alogeni, garantendo la sua idoneità per progetti elettronici moderni con requisiti materiali stringenti.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

I principali vantaggi di questa lampada a LED includono l'elevata intensità luminosa, la costruzione affidabile e un'ampia conformità ambientale. Il suo design robusto la rende adatta per applicazioni in cui l'affidabilità a lungo termine è fondamentale. Il prodotto è disponibile su nastro e bobina per processi di assemblaggio automatizzati, migliorando l'efficienza produttiva.

Le applicazioni target per questo dispositivo sono principalmente nell'elettronica di consumo e industriale dove è necessaria un'indicazione chiara e luminosa. Casi d'uso tipici includono indicatori di stato, retroilluminazione per pulsanti o pannelli e illuminazione generica in spazi compatti. Le sue specifiche lo rendono una scelta adatta per soluzioni di illuminazione economiche ma affidabili.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

Questa sezione fornisce un'interpretazione dettagliata e obiettiva dei principali parametri tecnici specificati nella scheda tecnica. Comprendere questi valori è cruciale per una corretta progettazione del circuito e per garantire che il LED operi all'interno della sua area di funzionamento sicura (SOA).

2.1 Absolute Maximum Ratings

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

• Corrente Diretta Continua (I_F): 25 mA. Questa è la massima corrente continua che può essere applicata in modo continuativo al LED nelle condizioni ambientali specificate (T_a=25°C). Superare questo valore genererà un eccessivo calore, potenzialmente degradando la giunzione del semiconduttore e riducendo la durata di vita.
• Corrente di Picco in Diretta (I_FP): 60 mA. Questa specifica si applica al funzionamento impulsivo con un ciclo di lavoro di 1/10 a 1 kHz. Consente brevi periodi di corrente più elevata, il che può essere utile per ottenere una luminosità istantanea superiore in applicazioni multiplexate o a impulsi.
• Reverse Voltage (V_R): 5 V. Il LED può sopportare un massimo di 5 volt in direzione di polarizzazione inversa. L'applicazione di una tensione inversa superiore può causare la rottura della giunzione e un guasto catastrofico. I progetti del circuito dovrebbero includere protezioni, come una resistenza in serie o un diodo di protezione in parallelo, se sono possibili condizioni di tensione inversa.
• Power Dissipation (P_d): 60 mW. Questa è la potenza totale massima (V_F * I_F) che il package può dissipare senza superare la sua massima temperatura di giunzione. Per rispettare questo limite, è necessario un adeguato dissipatore termico o una riduzione della corrente a temperature ambiente più elevate.
• Operating & Storage Temperature: Il dispositivo è valutato per un funzionamento da -40°C a +85°C e può essere conservato da -40°C a +100°C. Questo ampio intervallo garantisce la funzionalità in ambienti ostili.
• Temperatura di Saldatura: 260°C per 5 secondi. Questo definisce il profilo termico massimo che il LED può sopportare durante i processi di saldatura a onda o manuale senza danneggiare i collegamenti interni o la lente epossidica.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi parametri, misurati a una corrente di prova standard di 20 mA e a una temperatura ambiente di 25°C, definiscono le prestazioni ottiche ed elettriche del LED.

• Intensità Luminosa (I_v): 125 mcd (Min), 250 mcd (Typ). Questo specifica la quantità di luce visibile emessa in una data direzione. Il valore tipico di 250 millicandele indica un'uscita luminosa adatta a molte applicazioni come indicatore. Il valore minimo garantito è 125 mcd, importante per la coerenza progettuale.
• Angolo di Visione (2θ_1/2): 20° (Tip.). Questo è l'angolo totale a cui l'intensità luminosa è la metà dell'intensità di picco (misurata sull'asse). Un angolo di visione di 20° indica un fascio relativamente stretto, che concentra la luce in una direzione anteriore. È ideale per applicazioni che richiedono una sorgente luminosa direzionale piuttosto che un'illuminazione ad ampia area.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λ_p): 575 nm (Typ). Questa è la lunghezza d'onda alla quale la distribuzione spettrale di potenza della luce emessa è massima. Per un LED Brilliant Yellow Green, questa ricade nella regione giallo-verde dello spettro visibile.
• Lunghezza d'onda dominante (λ_d): 573 nm (Typ). Questa è l'unica lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano che corrisponde al colore della luce LED. È il parametro principale per la specifica del colore.
• Tensione diretta (V_F): 1.7 V (Min), 2.0 V (Typ), 2.4 V (Max) a I_F=20mA. Questa è la caduta di tensione ai capi del LED quando è polarizzato direttamente e conduce corrente. Il valore tipico di 2,0V è fondamentale per calcolare il valore della resistenza di limitazione della corrente in un circuito in serie: R = (V_{di alimentazione} - V_F) / I_FProgettare per la massima V_F garantisce una sufficiente capacità di pilotaggio in corrente in tutte le condizioni.
• Corrente inversa (I_R): 10 μA (Max) a V_R=5V. Questa è la piccola corrente di dispersione che scorre quando il diodo è polarizzato inversamente entro i suoi valori massimi nominali.

Incertezze di Misura: Il datasheet riporta tolleranze specifiche per le misure chiave: ±0.1V per V_F, ±10% per I_v, e ±1.0nm per λ_dQuesti aspetti devono essere considerati nelle applicazioni di precisione.

3. Analisi della Curva di Prestazione

Le curve caratteristiche fornite offrono preziose informazioni sul comportamento del LED in condizioni variabili, essenziali per una progettazione di sistema robusta.

3.1 Intensità Relativa vs. Lunghezza d'Onda

Questa curva di distribuzione spettrale mostra l'emissione luminosa in funzione della lunghezza d'onda. Per un LED giallo-verde basato su AlGaInP, lo spettro è tipicamente un singolo picco relativamente stretto centrato attorno alla lunghezza d'onda dominante (573 nm tip). La larghezza a metà altezza (FWHM), indicata dalla larghezza di banda della radiazione spettrale (Δλ) di 20 nm tip, definisce la purezza del colore. Una larghezza di banda più stretta indica un colore più saturo e puro.

3.2 Diagramma di Direttività

La curva di direttività (o diagramma di radiazione) illustra come l'intensità luminosa vari in funzione dell'angolo rispetto all'asse centrale. Per un LED con un angolo di visione di 20°, questa curva mostrerà un brusco calo dell'intensità oltre circa ±10° dal centro. Questo andamento è influenzato dalla forma della lente in epossidico e dalla posizione del chip all'interno del package.

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

Questa curva fondamentale dimostra la relazione esponenziale tra corrente e tensione in un diodo a semiconduttore. Per i LED, la tensione di "accensione" o "ginocchio" è chiaramente visibile. Operare significativamente al di sopra di questa tensione di ginocchio comporta un rapido aumento della corrente per un piccolo incremento di tensione. Ciò evidenzia l'importanza cruciale di utilizzare un meccanismo di limitazione della corrente (quasi sempre una resistenza in serie per circuiti semplici) piuttosto che tentare di pilotare un LED con una sola sorgente di tensione costante.

3.4 Intensità Relativa vs. Corrente Diretta

Questa curva mostra che l'emissione luminosa (intensità luminosa) è generalmente proporzionale alla corrente diretta, ma la relazione non è perfettamente lineare, specialmente a correnti più elevate. L'efficienza (emissione luminosa per unità di ingresso elettrico) può diminuire a correnti molto elevate a causa dell'aumento della generazione di calore e di altri effetti non ideali. È importante operare entro l'intervallo di corrente raccomandato per un'efficienza e una longevità ottimali.

3.5 Caratteristiche Termiche

Le curve per Intensità Relativa vs. Temperatura Ambiente e Corrente Diretta vs. Temperatura Ambiente sono cruciali per la gestione termica.

• Intensità vs. Temperatura: Tipicamente, l'output luminoso di un LED diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Questa curva quantifica tale derating. Per prestazioni affidabili in ambienti ad alta temperatura, la corrente di pilotaggio potrebbe dover essere ridotta per compensare questo calo di efficienza e prevenire la fuga termica.
• Tensione Diretta vs. Temperatura: La tensione diretta di un LED ha un coefficiente di temperatura negativo; diminuisce all'aumentare della temperatura. Ciò può avere implicazioni per i circuiti di pilotaggio a tensione costante, poiché una V_F più bassa ad alta temperatura potrebbe portare a un aumento della corrente se non adeguatamente regolata.

4. Informazioni Meccaniche e sul Package

4.1 Dimensioni del Confezionamento

Il LED è alloggiato in un package radiale standard rotondo da 5mm. Le note dimensionali chiave tratte dal datasheet includono:

• Tutte le dimensioni sono in millimetri.
• L'altezza della flangia (il bordo alla base della cupola) deve essere inferiore a 1,5 mm (0,059"). Ciò è importante per il gioco durante il montaggio sul PCB.
• La tolleranza generale per le dimensioni non specificate è di ±0,25 mm, che è lo standard per questo tipo di componente.

Il disegno dimensionale fornisce le misure precise per l'interasse dei terminali, il diametro del corpo, l'altezza della lente, e la lunghezza e il diametro dei terminali. Questi dati sono critici per la progettazione dell'impronta sul PCB, garantendo un corretto alloggiamento nei fori di montaggio e il corretto posizionamento della lente rispetto al pannello o al diffusore.

4.2 Identificazione della Polarità

Per i LED con terminali radiali, il catodo è tipicamente identificato da un punto piatto sul bordo della flangia in plastica e/o dal terminale più corto. Lo schema nel datasheet dovrebbe indicare chiaramente quale terminale è il catodo (solitamente quello segnato con il bordo piatto). La corretta polarità è essenziale per il funzionamento del dispositivo.

5. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

Il rispetto di queste linee guida è fondamentale per garantire l'affidabilità e la durata del LED dopo l'assemblaggio.

5.1 Formazione dei Terminali

• La piegatura deve avvenire in un punto ad almeno 3 mm dalla base del bulbo in epossidico per evitare di trasferire sollecitazioni ai collegamenti interni a filo.
• La formatura deve essere eseguita prima della saldatura, mentre i terminali e il package sono a temperatura ambiente.
• Uno stress eccessivo durante la formatura può crepare l'epossidico o danneggiare l'attacco interno del die.
• I fori del PCB devono allinearsi perfettamente con i terminali del LED per evitare stress di montaggio.

5.2 Processo di Saldatura

Il datasheet fornisce raccomandazioni specifiche sia per la saldatura manuale che per quella a immersione:

• Saldatura Manuale: Temperatura massima della punta del saldatore 300°C (per un saldatore da 30W max), tempo di saldatura massimo 3 secondi per terminale. Mantenere una distanza minima di 3mm dal punto di saldatura al bulbo epossidico.
• Saldatura ad Onda: Temperatura di preriscaldamento massima 100°C per un massimo di 60 secondi. Temperatura del bagno di saldatura massima 260°C per un tempo di immersione massimo di 5 secondi. Mantenere nuovamente una distanza di 3 mm dalla lampadina.
• Un grafico del profilo di saldatura consigliato mostra tipicamente un graduale aumento della temperatura, un tempo controllato al di sopra del punto di liquidus e un raffreddamento controllato. Evitare cicli termici rapidi.
• Regola Critica: La saldatura a immersione o manuale deve essere eseguita una sola volta. Riscaldamenti ripetuti aumentano significativamente il rischio di guasto.
• Dopo la saldatura, il LED deve essere protetto da urti meccanici o vibrazioni fino al ritorno a temperatura ambiente, per evitare sollecitazioni sulla resina epossidica calda e ammorbidita e sui legami interni.

5.3 Condizioni di Conservazione

I LED sono dispositivi sensibili all'umidità. La conservazione consigliata dopo la spedizione è a 30°C o meno e al 70% di umidità relativa o meno, con una durata di conservazione di 3 mesi. Per una conservazione più lunga (fino a un anno), dovrebbero essere conservati in un contenitore sigillato con atmosfera di azoto e essiccante. I rapidi cambiamenti di temperatura in ambienti umidi devono essere evitati per prevenire la condensa all'interno del package.

5.4 Pulizia

Se è necessaria la pulizia dopo la saldatura, utilizzare solo alcol isopropilico a temperatura ambiente per non più di un minuto. La pulizia a ultrasuoni è fortemente sconsigliata in quanto le vibrazioni ad alta frequenza possono fratturare i delicati wire bond all'interno del package. Se assolutamente necessaria, il processo deve essere preventivamente e attentamente qualificato.

6. Gestione del Calore e dell'ESD

6.1 Gestione del Calore

Una gestione termica efficace è la chiave per l'affidabilità del LED e una produzione luminosa stabile. La corrente deve essere opportunamente ridotta a temperature ambientali più elevate, come indicato dalla curva di derating. La temperatura che circonda il LED nell'applicazione finale deve essere controllata. Ciò spesso implica considerare il layout del PCB (area di rame per la diffusione del calore), il flusso d'aria ambientale e, potenzialmente, l'uso di dissipatori di calore per applicazioni ad alta potenza o ad alta densità.

6.2 Protezione ESD (Electrostatic Discharge)

Il die del semiconduttore è altamente sensibile alle scariche elettrostatiche. Gli eventi ESD possono causare guasti immediati o danni latenti che riducono l'affidabilità a lungo termine. Devono essere seguite le corrette procedure di manipolazione ESD durante tutte le fasi di produzione, assemblaggio e manipolazione. Ciò include l'uso di postazioni di lavoro messe a terra, braccialetti e contenitori conduttivi. I materiali di imballaggio specificati (sacchetti antistatici) sono progettati per proteggere i dispositivi durante il trasporto e lo stoccaggio.

7. Informazioni su Confezionamento e Ordini

7.1 Specifiche di Imballaggio

I LED sono confezionati per garantire la protezione da umidità, scariche elettrostatiche e danni fisici:

• Primary Packing: Un minimo di 200-1000 pezzi sono confezionati in una busta anti-elettrostatica.
• Imballaggio Secondario: Quattro sacchetti vengono inseriti in una scatola interna.
• Imballaggio Terziario: Dieci cartoni interni vengono imballati in un cartone esterno principale per la spedizione.

7.2 Spiegazione delle Etichette

Le etichette di imballaggio contengono diversi codici per la tracciabilità e l'identificazione:

• CPN: Numero di produzione del cliente.
• P/N: Numero di produzione del produttore (il numero del componente).
• QTY: Quantità di imballaggio all'interno del sacco/scatola.
• CAT / Ranks: Può indicare fasce di prestazione (ad esempio, per intensità luminosa o lunghezza d'onda).
• HUE: Dominant Wavelength value for that specific batch.
• LOT No: Numero di lotto per la completa tracciabilità produttiva.

8. Suggerimenti per l'Applicazione e Considerazioni di Progettazione

8.1 Circuiti di Applicazione Tipici

Il circuito di pilotaggio più basilare e comune per un singolo LED è una resistenza limitatrice di corrente in serie. Il valore della resistenza è calcolato come: R = (V_{di alimentazione} - V_F) / I_F. Ad esempio, con un'alimentazione di 5V, una tipica V_F di 2.0V e una desiderata I_F di 20mA: R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 Ω. La potenza nominale del resistore dovrebbe essere almeno P = I_F² * R = (0.02)² * 150 = 0.06W, quindi una resistenza standard da 1/8W (0.125W) o 1/4W è sufficiente.

Per pilotare più LED, questi sono tipicamente collegati in serie (se la tensione di alimentazione è sufficientemente alta da superare la somma delle V_F) con una singola resistenza, oppure in parallelo ciascuno con la propria resistenza in serie. Il collegamento in parallelo senza resistenze individuali non è raccomandato a causa della variazione di V_F tra i LED, che può causare una distribuzione irregolare della corrente e della luminosità.

8.2 Considerazioni di Progettazione

• Alimentazione in Corrente: Progettare sempre per una corrente costante o ben regolata, non per una tensione.
• Progettazione Termica: Considerare la temperatura ambiente e prevedere un'adeguata dissipazione termica sul PCB, specialmente se si opera vicino alla corrente continua massima.
• Progettazione Ottica: L'angolo di visione di 20° crea un fascio luminoso focalizzato. Per un'illuminazione più ampia, potrebbe essere necessaria una lente diffusore o un riflettore. La lente trasparente garantisce la massima trasmissione della luce.
• Protezione da Tensione Inversa: Nei circuiti in cui è possibile una tensione inversa (ad esempio, accoppiamento AC, carichi induttivi), includere un diodo di protezione in parallelo con il LED (catodo ad anodo) per limitare la tensione inversa a un livello sicuro (~0.7V).

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto alle tecnologie più datate come i LED verdi basati su GaP (Fosfuro di Gallio), questo dispositivo AlGaInP offre una luminosità e un'efficienza significativamente superiori a parità di corrente. Il colore Giallo Verde Brillante risulta spesso più distintivo e vibrante visivamente rispetto al verde standard.

All'interno della sua categoria di LED rotondi da 5mm, i suoi principali fattori distintivi sono la specifica combinazione di un'elevata intensità luminosa tipica (250 mcd), un angolo di visuale ridotto (20°) e la piena conformità agli standard ambientali moderni (RoHS, REACH, Senza Alogeni). I valori massimi dettagliati e conservativi e le linee guida per la manipolazione indicano inoltre un progetto focalizzato su robustezza e affidabilità in applicazioni impegnative.

10. Domande Frequenti (FAQ)

D: Posso alimentare questo LED con una tensione di 3.3V?
R: Sì. Utilizzando la formula R = (3.3V - 2.0V) / 0.020A = 65 Ω. Un valore standard di resistenza da 68 Ω fornirebbe una I_F ≈ 19.1 mA, che è accettabile.

Q: Perché la distanza di saldatura (3 mm dalla lampadina) è così importante?
A: Il calore risale lungo i terminali metallici. Se la saldatura viene applicata troppo vicino al bulbo in epossidico, il calore eccessivo può ammorbidire o crepare l'epossidico, danneggiare la tenuta interna o rifondere i bonding interni dei fili, portando a un guasto immediato o intermittente.

Q: Il datasheet indica un'intensità tipica di 250 mcd. Cosa significa il valore minimo di 125 mcd per il mio progetto?
A: È necessario progettare il proprio sistema ottico (ad esempio, la luminosità richiesta dietro un diffusore) in base al valore minimo valore garantito (125 mcd) per garantire che tutte le unità della produzione soddisfino il requisito. Il valore tipico è ciò che la maggior parte delle unità raggiungerà, ma esiste una variazione naturale.

D: Posso utilizzare questo LED all'aperto?
R: L'intervallo di temperatura operativa (-40°C a +85°C) ne consente l'uso esterno dal punto di vista termico. Tuttavia, l'involucro in epossidico potrebbe essere soggetto a degrado da raggi UV e infiltrazioni di umidità per periodi molto lunghi se non adeguatamente incapsulato o protetto. Per ambienti esterni aggressivi, si consigliano LED specificamente classificati per tali condizioni (spesso con lenti in silicone).

11. Esempio di Applicazione Pratica

Scenario: Progettazione di un pannello indicatore di stato per apparecchiature industriali. Il pannello dispone di più indicatori che mostrano lo stato di alimentazione, guasto e standby. Lo spazio è limitato e gli indicatori devono essere visibili in ambienti molto illuminati.

Scelta Progettuale: Il LED 204-10SYGC/S530-E2 è stato selezionato per l'indicatore "Standby" grazie al suo colore giallo-verde brillante, che si distingue dal rosso (guasto) e dal verde (alimentazione attiva). Il suo angolo di visione di 20° garantisce che la luce sia diretta verso la linea visiva dell'operatore senza eccessiva dispersione, migliorando il contrasto. Il LED è alimentato a 15 mA (inferiore alla corrente di prova di 20mA) tramite una resistenza limitatrice di corrente collegata al bus DC 24V dell'apparecchiatura. Questa corrente inferiore aumenta la longevità e riduce il calore. L'impronta sul PCB è progettata esattamente secondo le dimensioni del package, con fori di 0,8 mm per i terminali. Durante l'assemblaggio, un'apposita attrezzatura per la saldatura garantisce il rispetto della regola di distanza di 3 mm durante la saldatura a onda. L'assemblaggio finale supera un test di burn-in di 48 ore per individuare eventuali guasti prematuri.

12. Principio di Funzionamento

I Light Emitting Diodes (LEDs) sono dispositivi a semiconduttore che emettono luce attraverso l'elettroluminescenza. Il modello 204-10SYGC/S530-E2 utilizza un semiconduttore composto AlGaInP (Fosfuro di Alluminio Gallio Indio). Quando una tensione diretta viene applicata alla giunzione p-n, gli elettroni dalla regione di tipo n e le lacune dalla regione di tipo p vengono iniettati nella regione attiva. Quando questi portatori di carica (elettroni e lacune) si ricombinano, rilasciano energia. In questo specifico sistema di materiali, il bandgap energetico è tale che l'energia rilasciata corrisponde a un fotone nella lunghezza d'onda del giallo-verde (~573 nm). Il rivestimento in resina epossidica trasparente come l'acqua funge da lente, modellando il fascio luminoso in uscita e proteggendo il delicato chip a semiconduttore.

13. Tendenze Tecnologiche

Sebbene i LED a foro passante come il package rotondo da 5 mm rimangano popolari per prototipazione, uso didattico e alcune applicazioni industriali, la tendenza generale del settore si è spostata significativamente verso i package a montaggio superficiale (SMD) (ad es., 0603, 0805, 2835, 5050). I LED SMD offrono vantaggi nell'assemblaggio automatizzato, nel risparmio di spazio sulla scheda e spesso in una migliore prestazione termica grazie al profilo ridotto e alla connessione diretta al pad del PCB che funge da dissipatore.

Inoltre, l'efficienza (lumen per watt) della tecnologia LED continua a migliorare in tutte le gamme di colore grazie ai progressi nella crescita epitassiale, nel design del chip e nell'efficienza di estrazione del package. Per le applicazioni di indicazione, l'attenzione è spesso sull'affidabilità, sulla coerenza del colore e sul rapporto costo-efficacia piuttosto che sul raggiungimento dei limiti assoluti di efficienza. La conformità alle normative ambientali in evoluzione (come i requisiti Halogen-Free) rimane un fattore chiave per gli aggiornamenti dei componenti e l'introduzione di nuovi prodotti.