Scheda Tecnica LED Bianco T-1 3mm - Package 3.0x5.0mm - 3.2V Tipico - Corrente 20mA - Intensità 14.25-28.5k mcd - Documento Tecnico

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche di un diodo a emissione di luce (LED) bianco ad alta luminosità, incapsulato nel popolare package rotondo T-1 (3mm). Il dispositivo è progettato per fornire un'uscita luminosa superiore, rendendolo adatto per applicazioni che richiedono indicatori o illuminazione brillanti e nitidi.

La tecnologia di base utilizza un chip semiconduttore InGaN (Indio Gallio Nitruro) che emette luce blu. Questa emissione blu viene convertita in una luce bianca a spettro ampio grazie all'uso di un rivestimento di fosforo depositato all'interno della coppa riflettente del LED. La luce bianca risultante è caratterizzata da specifiche coordinate di cromaticità definite dallo standard di spazio colore CIE 1931.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

I vantaggi principali di questa serie di LED includono l'elevata potenza luminosa all'interno di un fattore di forma compatto e standard del settore. Il dispositivo è progettato per affidabilità e conformità con gli standard ambientali e di sicurezza moderni.

• Elevata Emissione Luminosa:Fornisce una luminosità intensa per le sue dimensioni.
• Package Standard:Il package rotondo T-1 garantisce la compatibilità con le impronte PCB e i socket esistenti.
• Conformità Normativa:Il prodotto è conforme alle normative RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose), REACH UE ed è classificato come "Halogen-Free", rispettando specifici limiti per il contenuto di Bromo (Br) e Cloro (Cl).
• Protezione ESD:Presenta una tensione di scarica elettrostatica (ESD) sopportabile fino a 4kV, migliorando la robustezza nella manipolazione.

Le applicazioni target sono varie, concentrandosi su aree dove una segnalazione chiara e brillante è fondamentale. I mercati chiave includono retroilluminazione per pannelli e display, indicatori di stato o ottici nell'elettronica di consumo e industriale, e varie applicazioni di luci segnaletiche.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

Una comprensione approfondita dei limiti e delle caratteristiche operative del dispositivo è cruciale per un design di circuito affidabile e prestazioni a lungo termine.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Il funzionamento a questi limiti non è garantito e dovrebbe essere evitato per prestazioni affidabili.

• Corrente Diretta Continua (I_F):30 mA
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):100 mA (con un ciclo di lavoro di 1/10 e frequenza di 1 kHz)
• Tensione Inversa (V_R):5 V
• Dissipazione di Potenza (P_d):100 mW
• Temperatura di Esercizio (T_opr):-40°C a +85°C
• Temperatura di Magazzinaggio (T_stg):-40°C a +100°C
• Temperatura di Saldatura (T_sol):260°C per un massimo di 5 secondi (saldatura a onda o a rifusione).

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche (Ta=25°C)

Questi parametri sono misurati in condizioni di test standard e rappresentano le prestazioni tipiche del dispositivo quando alimentato con una corrente diretta (I_F) di 20 mA.

• Tensione Diretta (V_F):2.8 V (Min), 3.2 V (Tip), 3.6 V (Max). La caduta di tensione tipica sul LED è di 3.2V.
• Intensità Luminosa (I_V):14.250 mcd (Min), 28.500 mcd (Max). L'intensità effettiva è classificata in bin (vedi Sezione 3).
• Angolo di Visione (2θ_1/2):15 gradi (Tipico). Questo angolo di visione stretto concentra l'emissione luminosa, contribuendo all'elevata intensità assiale.
• Coordinate di Cromaticità:x=0.29, y=0.30 (Tipico), secondo lo spazio colore CIE 1931. Questo definisce il punto di bianco specifico della luce emessa.
• Corrente Inversa (I_R):50 µA (Max) a V_R=5V.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per gestire le variazioni di produzione e consentire una selezione precisa, i LED sono categorizzati in bin per i parametri chiave.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

I LED sono selezionati in base alla loro intensità luminosa misurata a 20 mA. Ciò consente ai progettisti di scegliere un grado di luminosità adatto alla loro applicazione.

• Bin W:14.250 a 18.000 mcd
• Bin X:18.000 a 22.500 mcd
• Bin Y:22.500 a 28.500 mcd

La tolleranza complessiva per l'intensità luminosa è ±10%.

3.2 Binning della Tensione Diretta

I LED sono anche classificati in base alla loro caduta di tensione diretta, importante per il design dell'alimentazione e per garantire una corrente costante in configurazioni parallele.

• Bin 0: V_F= 2.8V a 3.0V
• Bin 1: V_F= 3.0V a 3.2V
• Bin 2: V_F= 3.2V a 3.4V
• Bin 3: V_F= 3.4V a 3.6V

L'incertezza di misura per la tensione diretta è ±0.1V.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

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

4.1 Intensità Relativa vs. Corrente Diretta

Questa curva mostra che l'emissione luminosa (intensità relativa) aumenta con la corrente diretta, ma la relazione non è perfettamente lineare, specialmente a correnti più elevate. Guidare il LED al di sopra della corrente continua raccomandata (30mA) può portare a una riduzione dell'efficienza e a un invecchiamento accelerato.

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

La curva I-V dimostra la relazione esponenziale tipica di un diodo. La tensione di "ginocchio", dove la corrente inizia ad aumentare significativamente, è intorno a 2.8V-3.0V per questo LED bianco. Un pilotaggio a corrente stabile, non a tensione, è essenziale per un'emissione luminosa costante.

4.3 Intensità Relativa vs. Temperatura Ambiente

L'emissione luminosa del LED dipende dalla temperatura. Questa curva mostra tipicamente una diminuzione dell'intensità luminosa all'aumentare della temperatura ambiente (T_a). Una gestione termica efficace nell'applicazione è necessaria per mantenere la luminosità, specialmente quando si opera vicino al limite massimo di temperatura.

4.4 Coordinate di Cromaticità vs. Corrente Diretta

Questo grafico rivela come il colore della luce bianca (le sue coordinate di cromaticità) possa spostarsi leggermente con i cambiamenti della corrente di pilotaggio. Per applicazioni critiche sul colore, un driver a corrente costante è obbligatorio per mantenere un punto di bianco stabile.

4.5 Distribuzione Spettrale

Il grafico dell'intensità relativa vs. lunghezza d'onda mostra lo spettro di emissione. Un LED bianco che utilizza un sistema chip blu + fosforo mostrerà un forte picco blu (dal chip InGaN) e una banda di emissione più ampia nel giallo/rosso (dal fosforo). Lo spettro combinato determina l'Indice di Resa Cromatica (CRI) e la Temperatura di Colore Correlata (CCT), sebbene una CCT specifica non sia elencata in questa scheda tecnica.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il LED è alloggiato in un package radiale con terminali standard T-1 (3mm). Le dimensioni chiave includono:

• Diametro totale: Circa 5.0 mm (max).
• Distanza tra i terminali: 2.54 mm (passo standard 0.1 pollici, misurato dove i terminali escono dal package).
• Altezza totale: Variabile, ma include la lente epossidica e i terminali. La resina sporgente sotto la flangia è al massimo di 1.5mm.
• Diametro del filo terminale: Standard per l'inserimento del componente.

Tutte le tolleranze dimensionali sono ±0.25mm salvo diversa specifica. I progettisti devono fare riferimento al disegno meccanico dettagliato per il posizionamento preciso dei fori PCB e delle aree di esclusione.

5.2 Identificazione della Polarità

Per i LED radiali con terminali, la polarità è tipicamente indicata da due caratteristiche: il terminale più lungo è l'anodo (positivo), e spesso c'è un punto piatto o un intaglio sul bordo della lente plastica vicino al terminale del catodo (negativo). La polarità corretta deve essere osservata durante l'assemblaggio per prevenire danni da polarizzazione inversa.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

Una manipolazione e saldatura corretta sono critiche per prevenire danni meccanici o termici al LED.

6.1 Formatura dei Terminali

• La piegatura deve essere eseguita in un punto ad almeno 3mm dalla base della lente epossidica.
• La formatura dei terminali deve sempre essere eseguitaprimadel processo di saldatura.
• Evitare di applicare stress al corpo del package del LED durante la piegatura.
• Tagliare i terminali a temperatura ambiente; l'uso di tronchesi calde può indurre guasti.
• I fori PCB devono allinearsi perfettamente con i terminali del LED per evitare stress di montaggio.

6.2 Condizioni di Magazzinaggio

• Magazzinaggio raccomandato: ≤ 30°C e ≤ 70% Umidità Relativa (UR).
• Durata di conservazione nella busta di spedizione originale: 3 mesi.
• Per conservazioni più lunghe (fino a 1 anno), posizionare in un contenitore sigillato con atmosfera di azoto e disidratante.
• Evitare rapidi cambi di temperatura in ambienti umidi per prevenire la condensa.

6.3 Processo di Saldatura

La distanza minima dal giunto di saldatura al bulbo epossidico deve essere di 3mm.

Saldatura Manuale:

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

Saldatura a Onda o ad Immersione:

• Temperatura di preriscaldo: 100°C Max (per 60 secondi Max).
• Temperatura del bagno di saldatura: 260°C Max.
• Tempo di contatto nel bagno: 5 secondi Max.

Note Critiche:

• Evitare stress sui terminali mentre il LED è caldo per la saldatura.
• Non sottoporre il LED a più di un ciclo di saldatura (immersione/manuale).
• Proteggere la lente epossidica dagli schizzi di flussante e dai solventi di pulizia.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifica di Imballaggio

I LED sono imballati per prevenire scariche elettrostatiche (ESD) e danni da umidità durante trasporto e magazzinaggio.

• Imballaggio Primario:Buste anti-statiche.
• Quantità per Busta:Da 200 a 500 pezzi.
• Imballaggio Secondario:5 buste sono inserite in una scatola interna.
• Imballaggio Terziario:10 scatole interne sono imballate in una scatola master (esterna).

7.2 Spiegazione delle Etichette

Le etichette sulle buste e sulle scatole contengono le seguenti informazioni per tracciabilità e identificazione:

• P/N:Numero di Parte (codice prodotto specifico).
• CAT:Codice categoria, che indica il bin combinato per Intensità Luminosa e Tensione Diretta (es., un codice che rappresenta il Bin Y per intensità e il Bin 1 per tensione).
• HUE:Grado di colore o bin di cromaticità.
• LOT No:Numero di lotto di produzione per tracciabilità della qualità.
• QTY:Quantità di pezzi nella confezione.

8. Note Applicative e Considerazioni di Progetto

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Pannelli Messaggi & Retroilluminazione:La sua alta intensità e l'angolo di visione stretto lo rendono ideale per la retroilluminazione di display segmentati o a matrice di punti dove sono necessari caratteri brillanti e leggibili.
• Indicatori Ottici:Perfetto per luci di stato, indicatori di accensione o luci di allarme in apparecchiature dove è richiesta alta visibilità, anche in luce ambiente.
• Luci Segnaletiche:Adatto per indicatori di posizione, segnali di uscita o illuminazione d'accento architettonica di basso livello.

8.2 Considerazioni sul Design del Circuito

• Limitazione di Corrente:Utilizzare sempre una resistenza di limitazione in serie o un driver a corrente costante. Calcolare il valore della resistenza usando R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Usare il valore massimo di V_Fdal bin o dalla scheda tecnica per garantire che la corrente non superi i limiti se V_Fè inferiore.
• Connessioni in Parallelo:Evitare di collegare direttamente i LED in parallelo senza elementi di limitazione di corrente individuali. Variazioni in V_Fpossono causare un'ineguale ripartizione di corrente, dove un LED assorbe la maggior parte della corrente e guasta prematuramente.
• Gestione Termica:Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa (100mW max), assicurare un'adeguata ventilazione ed evitare di posizionare il LED vicino ad altre fonti di calore sul PCB. Un'alta temperatura di giunzione riduce l'emissione luminosa e la durata di vita.
• Protezione dalla Tensione Inversa:La tensione inversa massima è solo 5V. In applicazioni AC o con segnali bipolari, o dove è possibile una connessione inversa, includere un diodo di protezione in parallelo al LED (catodo ad anodo, anodo a catodo) per limitare la tensione inversa.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

Rispetto ai LED bianchi 3mm generici, questo dispositivo offre vantaggi distinti:

• Bin di Intensità Superiore:Con un'intensità massima di 28.500 mcd, fornisce una luminosità significativamente più alta rispetto ai LED 3mm standard, che spesso vanno da 2.000 a 10.000 mcd.
• Angolo di Visione Stretto (15°):Concentra il flusso luminoso in un fascio più stretto, risultando in un'intensità assiale (sull'asse) più alta rispetto a LED con angoli di visione più ampi (es., 30° o 60°). Questo è un differenziatore chiave per applicazioni di illuminazione direzionale.
• Diodo Zener Integrato (versioni opzionali/protette):La menzione della Tensione Inversa Zener (V_z) e della corrente (I_z) nei valori massimi suggerisce che alcune varianti possano includere un diodo Zener di protezione dalla tensione inversa integrato, cosa non comune nei package LED base.
• Conformità Completa:La conformità esplicita agli standard Halogen-Free, REACH e RoHS è un fattore critico per i progettisti che mirano a mercati regolamentati come l'Europa e per aziende con politiche ambientali rigorose.

10. Domande Frequenti (FAQ)

D1: Quale corrente di pilotaggio devo usare?

R1: La condizione di test standard e il punto operativo raccomandato è 20 mA. Puoi pilotarlo fino al Valore Massimo Assoluto di 30 mA continuo, ma questo aumenterà la dissipazione di potenza, genererà più calore e potrebbe ridurre la durata operativa. Per un equilibrio ottimale tra luminosità, efficienza e longevità, si raccomandano 20 mA.

D2: Come interpreto il binning dell'intensità luminosa?

R2: Il codice bin (W, X, Y) sull'etichetta della confezione indica l'intensità minima e massima garantita per quel lotto di LED. Ad esempio, i LED del Bin Y saranno i più brillanti disponibili in questa serie. Specificare il bin richiesto quando si ordina per garantire coerenza di luminosità nella produzione.

D3: Posso usare questo LED per applicazioni esterne?

R3: L'intervallo di temperatura operativa (-40°C a +85°C) supporta molti ambienti esterni. Tuttavia, il materiale della lente epossidica potrebbe essere suscettibile al degrado da UV e all'ingiallimento per prolungata esposizione diretta alla luce solare, il che ridurrebbe l'emissione luminosa e sposterebbe il colore. Per uso esterno aggressivo, LED con lenti in silicone resistenti ai UV sono più appropriati.

D4: Perché l'angolo di visione è così stretto?

R4: Lo stretto angolo di visione di 15° è una caratteristica di progetto per ottenere un'intensità luminosa assiale molto elevata (misurata in millicandele). La luce è focalizzata in un fascio più stretto. Se hai bisogno di un'illuminazione di area più ampia, dovresti selezionare un LED con un angolo di visione più ampio (es., 60°), sebbene la sua intensità assiale sarà inferiore.

11. Principi Operativi

Questo LED opera sul principio dell'elettroluminescenza in un semiconduttore. Quando viene applicata una tensione diretta che supera il bandgap del diodo, elettroni e lacune si ricombinano all'interno della regione attiva InGaN, rilasciando energia sotto forma di fotoni. La composizione specifica della lega InGaN risulta nell'emissione di luce blu con una lunghezza d'onda intorno a 450-470 nm.

Questa luce blu non viene emessa direttamente. Invece, colpisce uno strato di materiale fosforo (tipicamente Granato di Alluminio e Ittrio drogato con Cerio, o YAG:Ce) depositato all'interno della coppa riflettente. Il fosforo assorbe i fotoni blu ad alta energia e riemette fotoni a energia più bassa su un ampio spettro nelle regioni gialla e rossa. L'occhio umano percepisce la miscela della luce blu residua e della luce gialla/rossa convertita come bianca. L'esatta "tonalità" del bianco (freddo, neutro, caldo) è determinata dal rapporto tra luce blu e luce gialla/rossa, controllato dalla composizione e dallo spessore del fosforo.

12. Tendenze Tecnologiche

La tecnologia descritta rappresenta un approccio maturo e ampiamente adottato per generare luce bianca dai LED. Il metodo "chip blu + fosforo" è conveniente e consente un buon controllo sulla temperatura di colore. Le tendenze attuali nel settore includono:

• Aumento dell'Efficienza (lm/W):Miglioramenti continui nel design del chip InGaN, nell'efficienza del fosforo e nell'architettura del package continuano a spingere più in alto l'efficienza luminosa, riducendo il consumo energetico per la stessa emissione luminosa.
• Miglioramento della Qualità del Colore:Sviluppo di miscele multi-fosforo (aggiungendo fosfori rossi) per migliorare l'Indice di Resa Cromatica (CRI), fornendo una riproduzione del colore più naturale e accurata sotto la luce LED.
• Miniaturizzazione & Packaging ad Alta Densità:Sebbene questo sia un componente through-hole, la tendenza più ampia del mercato è verso package di dispositivi a montaggio superficiale (SMD) più piccoli (es., 2835, 2016, 1515) per l'assemblaggio automatizzato e array di illuminazione ad alta densità.
• Spettri Specializzati:I LED vengono progettati con emissioni spettrali specifiche per applicazioni oltre l'illuminazione generale, come l'illuminazione orticola (ottimizzata per la crescita delle piante) o l'illuminazione centrata sull'uomo (luce bianca regolabile per imitare i cicli della luce naturale).