Scheda Tecnica LED Lampada 519-1SURSYGW/S530-A3 - Bi-Colore/Bi-Polare - Tensione 2.0V - Potenza 60mW - Rosso Brillante/Giallo Verde - Documento Tecnico Italiano

1. Panoramica del Prodotto

La serie 519-1 è una lampada LED compatta progettata per applicazioni di indicazione e retroilluminazione. Integra due chip AlGaInP abbinati in un unico package, garantendo un'emissione luminosa uniforme e un ampio angolo di visione costante. Il prodotto è disponibile in due configurazioni principali: tipi bi-colore (che combinano le emissioni Rosso Brillante e Giallo Verde Brillante) e tipi bi-polari (disponibili nelle varianti Bianco Diffuso o Colore Diffuso). Questo design offre flessibilità per l'indicazione di stato, l'illuminazione di pannelli e il feedback dell'interfaccia utente in vari dispositivi elettronici.

Il vantaggio principale di questa serie risiede nella sua affidabilità allo stato solido, che porta a una durata operativa eccezionalmente lunga. È pienamente compatibile con la logica di pilotaggio dei circuiti integrati (IC), caratterizzata da bassa tensione diretta e basso consumo energetico, rendendola adatta per progetti alimentati a batteria o sensibili al consumo energetico. Il prodotto è fabbricato utilizzando processi senza piombo (Pb-free) e rispetta la direttiva sulla restrizione delle sostanze pericolose (RoHS).

1.1 Mercato Target & Applicazioni

Questa lampada LED è progettata per l'integrazione in elettronica di consumo, dispositivi di comunicazione e apparecchiature informatiche dove sono richiesti indicatori visivi affidabili e a basso consumo. I suoi principali domini applicativi includono:

• Televisori:Utilizzata per lo stato di alimentazione, la modalità standby o le spie luminose di funzione.
• Monitor per Computer:Impiegata come indicatori di alimentazione o attività.
• Telefoni:Adatta per indicatori di stato della linea, messaggi in attesa o modalità vivavoce.
• Computer & Periferiche:Applicabile per luci di attività del disco rigido, pulsanti di accensione o indicatori di stato di rete su router e modem.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

Questa sezione fornisce un'interpretazione dettagliata e oggettiva dei principali parametri elettrici, ottici e termici definiti nella scheda tecnica. Comprendere queste specifiche è cruciale per un corretto design del circuito e un funzionamento affidabile.

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 o oltre non è garantito e dovrebbe essere evitato nell'uso normale.

• Corrente Diretta Continua (I_F):25 mA per entrambi i chip SUR (Rosso) e SYG (Giallo Verde). Superare questa corrente genererà calore eccessivo, degradando la resina epossidica e la giunzione del semiconduttore, portando a un rapido decadimento della luminosità o a un guasto catastrofico.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):60 mA (a ciclo di lavoro 1/10, 1 kHz). Questo valore consente brevi impulsi di corrente, utili per schemi di multiplexing o per creare lampi più luminosi di breve durata, ma la corrente media deve rimanere entro il valore continuo.
• Tensione Inversa (V_R):5 V. I LED hanno una tensione di breakdown inversa molto bassa. Applicare una polarizzazione inversa superiore a 5V può causare un'immediata e irreversibile rottura della giunzione. La protezione del circuito (ad es., un diodo in serie in anti-parallelo) è essenziale se il LED è esposto a potenziali condizioni di tensione inversa.
• Dissipazione di Potenza (P_d):60 mW. Questa è la massima potenza (V_F* I_F) che può essere dissipata come calore. Operare vicino a questo limite richiede un'attenta gestione termica del PCB e dell'ambiente circostante.
• Temperatura di Funzionamento & Stoccaggio:Intervallo da -40°C a +85°C (funzionamento) e da -40°C a +100°C (stoccaggio). Il dispositivo è adatto per ambienti a temperatura industriale.
• Temperatura di Saldatura:260°C per 5 secondi. Questo definisce la tolleranza del profilo di rifusione o saldatura a onda. Un'esposizione prolungata ad alte temperature durante l'assemblaggio può danneggiare i fili di connessione interni o la lente epossidica.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi sono i parametri di prestazione tipici misurati in condizioni di test standard (Ta=25°C, I_F=20mA). I progettisti dovrebbero utilizzare i valori tipici (Typ.) per i calcoli iniziali, ma progettare circuiti sufficientemente robusti da accogliere la variazione min/max.

• Tensione Diretta (V_F):Tipicamente 2.0V, con un intervallo da 1.7V a 2.4V per entrambi i colori. La resistenza limitatrice di corrente del circuito deve essere calcolata utilizzando la V_Fmassima per garantire che la corrente non superi mai il valore massimo nelle condizioni peggiori. Un driver a corrente costante è raccomandato per un controllo preciso della luminosità.
• Intensità Luminosa (I_V):Il chip Rosso (SUR) ha un'intensità tipica di 12.5 mcd, mentre quello Giallo Verde (SYG) è di 5.0 mcd. Questa differenza significativa deve essere considerata nelle applicazioni bi-colore per ottenere un bilanciamento percettivo della luminosità; spesso, per ogni colore si utilizzano correnti di pilotaggio diverse o cicli di lavoro di modulazione a larghezza di impulso (PWM) differenti.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):Un'ampiezza molto ampia di 180 gradi. Questa è una caratteristica chiave, che rende il LED adatto per applicazioni in cui l'indicatore deve essere visibile da un'ampia gamma di angoli, come su un dispositivo da tavolo.
• Lunghezza d'Onda:Il chip Rosso ha una lunghezza d'onda di picco (λ_p) di 632 nm e una lunghezza d'onda dominante (λ_d) di 624 nm. Il chip Giallo Verde ha λ_pdi 575 nm e λ_ddi 573 nm. La larghezza di banda della radiazione spettrale (Δλ) è di 20 nm per entrambi, indicando la purezza spettrale della luce emessa.

3. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fornisce diverse curve caratteristiche che illustrano come le prestazioni del LED variano con le condizioni operative. Queste sono essenziali per il design avanzato e per comprendere il comportamento nel mondo reale.

3.1 Intensità Relativa vs. Lunghezza d'Onda & Direttività

Le curve di distribuzione spettrale mostrano la natura monocromatica dei chip AlGaInP. L'emissione Rossa è centrata attorno a 624-632 nm, e quella Giallo Verde attorno a 573-575 nm. I grafici di direttività confermano il pattern di emissione quasi-Lambertiano (coseno), risultante nell'ampio angolo di visione di 180 gradi. L'intensità è massima quando vista frontalmente (0°) e diminuisce gradualmente verso i lati.

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

Questa curva mostra la classica caratteristica esponenziale del diodo. Sotto la tensione di soglia (~1.7V), scorre pochissima corrente. Al di sopra di questa soglia, la corrente aumenta rapidamente con un piccolo aumento della tensione. Ciò evidenzia perché i LED devono essere pilotati da una sorgente limitata in corrente, non da una sorgente di tensione. Una piccola variazione della tensione di alimentazione può causare una variazione ampia, potenzialmente distruttiva, della corrente.

3.3 Intensità Relativa vs. Corrente Diretta & Temperatura Ambiente

L'emissione luminosa (intensità relativa) aumenta linearmente con la corrente diretta fino al massimo nominale. Tuttavia, pilotare a correnti più elevate aumenta la temperatura di giunzione, che a sua volta influisce sulle prestazioni. Le curve che mostrano l'intensità in funzione della temperatura ambiente dimostrano lo "spegnimento termico": all'aumentare della temperatura, l'efficienza luminosa del semiconduttore diminuisce, portando a una minore emissione luminosa per la stessa corrente di pilotaggio. Questa è una considerazione critica per le applicazioni che operano in ambienti ad alta temperatura.

3.4 Coordinate Cromatiche vs. Corrente Diretta (SYG)

Per il chip Giallo Verde, la scheda tecnica include una curva che mostra come le coordinate cromatiche si spostano con la corrente di pilotaggio. Tipicamente, l'aumento della densità di corrente può causare un leggero spostamento nella lunghezza d'onda di picco (spostamento del colore). I progettisti che richiedono una rigorosa coerenza cromatica dovrebbero far funzionare il LED a una corrente stabile e definita.

4. Informazioni Meccaniche & sul Package

4.1 Dimensioni del Package

Il LED presenta un package radiale standard con terminali. Le dimensioni chiave includono la distanza tra i terminali, il diametro del corpo e l'altezza complessiva. Il disegno specifica che l'altezza della flangia deve essere inferiore a 1.5mm. Tutte le dimensioni hanno una tolleranza predefinita di ±0.25mm salvo diversa indicazione. Il pinout è chiaramente indicato: il Pin 1 è il catodo per il chip SYG (Giallo Verde), il Pin 2 è l'anodo comune e il Pin 3 è il catodo per il chip SUR (Rosso). L'identificazione corretta della polarità è vitale per il funzionamento bi-colore.

5. Linee Guida per Saldatura & Assemblaggio

Una manipolazione corretta durante l'assemblaggio è fondamentale per mantenere le prestazioni e l'affidabilità del LED.

5.1 Formatura dei Terminali

• La piegatura deve avvenire ad almeno 3mm dalla base del bulbo epossidico per evitare di trasferire stress al die interno e ai fili di connessione.
• Tutta la formatura deve essere completataprimadel processo di saldatura.
• I fori del PCB devono allinearsi precisamente con i terminali del LED. Forzare LED non allineati in posizione crea stress che può incrinare l'epossidica o danneggiare la struttura interna.

5.2 Stoccaggio

• Le condizioni di stoccaggio raccomandate sono 30°C o meno e Umidità Relativa del 70% o meno, con una durata di conservazione di 3 mesi dalla spedizione.
• Per uno stoccaggio più lungo (fino a un anno), i dispositivi dovrebbero essere conservati in una busta sigillata barriera all'umidità con essiccante, preferibilmente in atmosfera di azoto, per prevenire l'assorbimento di umidità che può causare l'effetto "popcorn" durante la saldatura a rifusione.

5.3 Processo di Saldatura

La scheda tecnica 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), tempo di saldatura massimo 3 secondi per terminale, mantenendo una distanza minima di 3mm dal punto di saldatura al bulbo epossidico.
• Saldatura a Immersione/Onda:Preriscaldamento a un massimo di 100°C per un massimo di 60 secondi, seguito da un bagno di saldatura a un massimo di 260°C per 5 secondi, sempre rispettando la regola della distanza di 3mm.
• Regola Critica:Il processo di saldatura (a immersione o manuale) non deve essere eseguito più di una volta sullo stesso LED. Cicli termici ripetuti indeboliscono il package.

6. Imballaggio & Informazioni d'Ordine

6.1 Specifiche d'Imballaggio

I LED sono imballati per prevenire scariche elettrostatiche (ESD) e l'ingresso di umidità. Vengono prima posizionati in buste anti-statiche. Queste buste sono poi confezionate in scatole interne, con più scatole interne collocate in una scatola esterna principale. La quantità di imballaggio standard è di almeno 200 a 500 pezzi per busta anti-statica, con 4 buste per scatola interna e 10 scatole interne per scatola esterna.

6.2 Spiegazione Etichetta

Le etichette di imballaggio includono diversi codici essenziali per la tracciabilità e la specifica:

• P/N:Il numero di parte del produttore (es., 519-1SURSYGW/S530-A3).
• CPN:Numero di parte del cliente (se assegnato).
• QTY:La quantità di dispositivi nella specifica busta o scatola.
• CAT:Indica i ranghi di binning per l'Intensità Luminosa e la Tensione Diretta. Ciò consente la selezione di LED con prestazioni strettamente abbinabili.
• HUE:Rango o bin del colore, specifica la tolleranza della lunghezza d'onda.
• LOT No:Il numero di lotto di produzione per la piena tracciabilità.

7. Considerazioni per il Design Applicativo

7.1 Design del Circuito di Pilotaggio

Per un semplice funzionamento in CC, una resistenza limitatrice di corrente in serie è obbligatoria. Il valore della resistenza (R_s) si calcola come: R_s= (V_{alimentazione}- V_{F_max}) / I_{F_desiderata}. Utilizzare sempre la V_{F_max}della scheda tecnica per un design sicuro. Per applicazioni bi-colore, una configurazione ad anodo comune è standard. Sono necessarie due resistenze limitatrici di corrente separate—una per il catodo rosso e una per il catodo giallo-verde—permettendo un controllo indipendente. Per il bilanciamento della luminosità dovuto alle diverse intensità luminose, i valori delle resistenze possono essere regolati, oppure si può implementare un controllo PWM con cicli di lavoro diversi per ogni colore.

7.2 Gestione Termica

Sebbene il LED stesso abbia una bassa dissipazione di potenza, un funzionamento continuo ai valori massimi in uno spazio confinato o ad alta temperatura ambiente può portare a un aumento della temperatura di giunzione. Assicurare un adeguato flusso d'aria attorno al dispositivo. Il layout del PCB dovrebbe fornire un'area di rame attorno ai terminali del LED per fungere da dissipatore di calore, specialmente se si pilota vicino alla corrente massima.

7.3 Integrazione Ottica

L'ampio angolo di visione rende questo LED adatto per la visione diretta senza ottiche secondarie. Tuttavia, se nel contenitore del prodotto finale si utilizzano tubi di luce o diffusori, il materiale dovrebbe avere un'alta trasmittanza alle specifiche lunghezze d'onda (624 nm e 573 nm) per evitare un'attenuazione non necessaria. La differenza di intensità tra i due colori dovrebbe essere considerata quando si progetta una guida di luce condivisa per l'indicazione bi-colore.

8. Confronto Tecnico & Differenziazione

La serie 519-1 si differenzia grazie alla sua capacità a doppio chip, bi-colore/bi-polare, in un unico package radiale standard. Rispetto all'uso di due LED monocromatici separati, risparmia spazio sul PCB e semplifica l'assemblaggio. L'uso della tecnologia AlGaInP fornisce un'emissione rossa e giallo-verde ad alta efficienza con una buona saturazione del colore. L'ampio angolo di visione di 180 gradi è superiore a molti LED standard con fasci più stretti, rendendolo ideale per applicazioni in cui la posizione di visione non è fissa. La sua compatibilità con i processi di saldatura sia manuali che automatizzati lo rende versatile per varie scale di produzione.

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

9.1 Posso pilotare i chip rosso e verde simultaneamente per creare un colore arancione/giallo?

Sì, pilotando entrambi i chip a correnti appropriate, la loro luce si mescolerà in modo additivo. Tuttavia, poiché sono sorgenti puntiformi discrete di colori diversi, il colore miscelato potrebbe apparire screziato a meno che non venga utilizzato un diffusore. Il punto di colore risultante dipenderà dal rapporto di intensità dei due chip.

9.2 Perché la tensione inversa massima è solo 5V?

I LED sono fondamentalmente diodi ottimizzati per la conduzione diretta. La giunzione del semiconduttore in un LED ha una regione di svuotamento molto sottile, rendendola suscettibile al breakdown inverso a basse tensioni. Superare i 5V in polarizzazione inversa può causare un breakdown a valanga, danneggiando permanentemente il dispositivo.

9.3 Come interpreto i codici "CAT" e "HUE" sull'etichetta per il mio design?

Questi sono codici di binning. "CAT" raggruppa i LED in base alla loro tensione diretta e intensità luminosa. "HUE" li raggruppa in base alla lunghezza d'onda dominante. Per applicazioni che richiedono un aspetto uniforme (ad es., un pannello con più indicatori), specificare e utilizzare LED dello stesso bin (stessi codici CAT e HUE) è cruciale per garantire una luminosità e un colore coerenti su tutte le unità.

10. Studio di Caso Pratico di Design

Scenario:Progettazione di un indicatore di stato per un router di rete con tre stati: Spento (nessuna luce), Lampeggio Attività (Giallo Verde) ed Errore (Rosso Fisso).

Implementazione:Può essere utilizzato un singolo LED 519-1SURSYGW. L'anodo comune è collegato a un rail di alimentazione a 3.3V tramite una resistenza limitatrice di corrente calcolata per la V_{F_max}del chip rosso. I pin GPIO di un microcontrollore sono collegati ai due catodi (Rosso e Giallo Verde), ciascuno attraverso un transistor NPN per piccoli segnali o un MOSFET configurato come interruttore lato basso. Il firmware del microcontrollore controlla i transistor: per il Rosso fisso, abilita continuamente l'interruttore del catodo rosso; per il lampeggio Giallo Verde, abilita l'interruttore del catodo giallo-verde con un segnale PWM alla velocità di lampeggio desiderata. Questo design minimizza il numero di componenti e lo spazio sul PCB rispetto all'uso di due LED discreti.

11. Principio di Funzionamento

Il LED funziona sul principio dell'elettroluminescenza in una giunzione p-n di un semiconduttore. Quando viene applicata una tensione di polarizzazione diretta che supera l'energia del bandgap del materiale, gli elettroni dalla regione di tipo n e le lacune dalla regione di tipo p vengono iniettati nella regione di giunzione. Quando questi portatori di carica si ricombinano, rilasciano energia sotto forma di fotoni (luce). Il materiale specifico utilizzato—Fosfuro di Alluminio Gallio Indio (AlGaInP) per questo LED—determina l'energia del bandgap e quindi la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa. Il Rosso Brillante corrisponde a un bandgap più basso, mentre il Giallo Verde corrisponde a un bandgap più alto, ottenuto variando la composizione precisa della lega AlGaInP.

12. Tendenze Tecnologiche

I LED indicatori come la serie 519-1 continuano a evolversi. Le tendenze generali del settore includono ulteriori aumenti dell'efficienza luminosa (più luce emessa per watt di ingresso elettrico), consentendo un consumo energetico ancora più basso a parità di luminosità. C'è una tendenza verso un'affidabilità più elevata e una durata di vita più lunga in condizioni difficili (temperatura, umidità più elevate). Le tendenze nel packaging si concentrano sulla miniaturizzazione mantenendo o migliorando le prestazioni termiche. Inoltre, l'integrazione dell'elettronica di controllo (come driver a corrente costante o controller PWM) direttamente nel package LED sta diventando più comune per applicazioni avanzate, semplificando il design del circuito esterno per l'utente finale.