Scheda Tecnica LED 594SURD/S530-A3 - Rosso Brillante - 20mA - 60mW - Documento Tecnico Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il 594SURD/S530-A3 è un LED ad alta luminosità progettato per applicazioni che richiedono un'intensità luminosa superiore e un'elevata affidabilità. Questo componente utilizza la tecnologia a chip AlGaInP per produrre un'emissione di colore rosso brillante. È progettato per robustezza e conformità agli standard ambientali e di sicurezza moderni, inclusi RoHS, REACH e requisiti senza alogeni.

La serie offre una scelta di vari angoli di visione per adattarsi a diverse esigenze applicative ed è disponibile in confezione su nastro e bobina per processi di assemblaggio automatizzati. Il suo obiettivo progettuale principale è fornire un'illuminazione costante e ad alte prestazioni in dispositivi elettronici compatti.

1.1 Vantaggi Principali

• Alta Luminosità:Progettato specificamente per applicazioni che richiedono un'emissione luminosa più elevata.
• Conformità Ambientale:Il prodotto rientra nelle versioni conformi RoHS e rispetta i regolamenti UE REACH.
• Senza Alogeni:Conforme agli standard senza alogeni (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).
• Affidabilità:Costruito per essere affidabile e robusto per un funzionamento a lungo termine.
• Flessibilità di Imballaggio:Disponibile su nastro e bobina per una produzione efficiente di grandi volumi.

1.2 Mercato di Riferimento & Applicazioni

Questo LED è rivolto ai mercati dell'elettronica di consumo e dell'illuminazione di sfondo per display. Le sue applicazioni tipiche includono:

• Televisori
• Monitor per Computer
• Telefoni
• Periferiche e Indicatori Generici per Computer

Il componente è adatto sia per l'indicazione di stato che per l'illuminazione di sfondo dove è richiesto un colore rosso distinto.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

Questa sezione fornisce un'interpretazione dettagliata e oggettiva dei principali parametri tecnici specificati nella scheda tecnica. Comprendere questi limiti e caratteristiche è cruciale per una corretta progettazione 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. Non è consigliabile operare a o vicino a questi limiti per periodi prolungati.

• Corrente Diretta Continua (I_F):25 mA. Questa è la massima corrente continua che può essere applicata in modo continuo senza degradare le prestazioni o la durata del LED. Superare questo valore aumenta la temperatura di giunzione e accelera il decadimento del flusso luminoso.
• 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 il multiplexing o per ottenere una luminosità istantanea più elevata. Il ciclo di lavoro del 10% è critico; la corrente media deve comunque rispettare il valore continuo.
• Tensione Inversa (V_R):5 V. I LED non sono progettati per sopportare una polarizzazione inversa significativa. Applicare una tensione superiore a 5V in inversa può causare un guasto immediato e catastrofico a causa della rottura della giunzione.
• Dissipazione di Potenza (P_d):60 mW. Questa è la massima quantità di potenza che il package può dissipare come calore. Si calcola come Tensione Diretta (V_F) * Corrente Diretta (I_F). I progettisti devono assicurarsi che il punto di funzionamento non superi questo limite.
• Temperatura di Funzionamento & Stoccaggio:-40°C a +85°C (Funzionamento), -40°C a +100°C (Stoccaggio). L'ampio intervallo di temperatura lo rende adatto per ambienti industriali e automobilistici (aree non critiche).
• Temperatura di Saldatura:260°C per 5 secondi. Questo definisce la tolleranza del profilo di saldatura a rifusione, cruciale per l'assemblaggio PCB senza danneggiare la resina epossidica o i legami interni.

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

Questi sono i parametri di prestazione tipici misurati in condizioni di test standard (corrente diretta 20mA, ambiente 25°C).

• Intensità Luminosa (I_v):Tipica 16 mcd, Minima 10 mcd. Questo specifica la quantità di luce visibile emessa in una data direzione. Il valore minimo è il limite inferiore garantito per l'accettazione del prodotto. L'incertezza di misura del ±10% dovrebbe essere considerata in progetti con tolleranze strette.
• Angolo di Visione (2θ_/2):Tipico 170 gradi. Questo angolo di visione molto ampio indica una lente/resina diffusa, che produce un modello di illuminazione ampio e uniforme piuttosto che un fascio stretto. È ideale per applicazioni in cui il LED deve essere visibile da molti angoli.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λ_p):Tipica 632 nm. Questa è la lunghezza d'onda alla quale la distribuzione di potenza spettrale è massima. Definisce il "colore" della luce emessa dal chip semiconduttore stesso.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):Tipica 624 nm. Questa è l'unica lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano che corrisponde al colore del LED. Spesso è più rilevante per la specifica del colore rispetto alla lunghezza d'onda di picco. È indicata un'incertezza di misura di ±1.0nm.
• Larghezza di Banda della Radiazione Spettrale (Δλ):Tipica 20 nm. Questa è la larghezza spettrale a metà dell'intensità massima (FWHM). Un valore di 20nm è caratteristico dei LED rossi AlGaInP e indica una saturazione del colore relativamente pura.
• Tensione Diretta (V_F):Min 1.7V, Tip 2.0V, Max 2.4V (a I_F=20mA). Questa è la caduta di tensione ai capi del LED durante il funzionamento. Il circuito di pilotaggio deve essere progettato per adattarsi a questo intervallo. È specificata un'incertezza di misura di ±0.1V.
• Corrente Inversa (I_R):Max 10 μA (a V_R=5V). Questa è la corrente di dispersione quando il dispositivo è polarizzato inversamente. Un valore di 10μA è standard per i LED indicatori.

2.3 Caratteristiche Termiche

Sebbene non elencate esplicitamente in una tabella separata, la gestione termica è implicita attraverso il valore di dissipazione di potenza e l'intervallo di temperatura operativa. Le curve di prestazione mostrano la dipendenza dell'emissione luminosa e della corrente diretta dalla temperatura ambiente, che è una considerazione progettuale critica. È necessario un efficace dissipatore di calore o una riduzione della corrente (derating) quando si opera ad alte temperature ambiente per mantenere prestazioni e longevità.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

La scheda tecnica fa riferimento a un sistema di binning per i parametri chiave, come indicato nella spiegazione dell'etichetta per i materiali di imballaggio. Il binning è il processo di suddivisione dei LED in gruppi (bin) in base alle prestazioni misurate per garantire la coerenza all'interno di un lotto di produzione.

• CAT (Classi di Intensità Luminosa):I LED sono suddivisi in bin in base alla loro intensità luminosa misurata (es. 10-12 mcd, 13-15 mcd, 16-18 mcd). Questo consente ai progettisti di selezionare un grado di luminosità adatto alla loro applicazione.
• HUE (Classi di Lunghezza d'Onda Dominante):I LED sono classificati in bin secondo la loro lunghezza d'onda dominante (es. 622-624 nm, 624-626 nm). Questo garantisce la coerenza del colore tra più LED utilizzati in un singolo prodotto.
• REF (Classi di Tensione Diretta):Anche la tensione diretta è classificata in bin (es. 1.9-2.1V, 2.1-2.3V). Questo può essere importante per progetti con più LED in serie, poiché influisce sul requisito di tensione totale e sull'accoppiamento di corrente in configurazioni parallele.

Gli intervalli specifici dei codici bin non sono dettagliati in questa scheda tecnica pubblica e sono tipicamente forniti in documenti di binning separati o concordati durante il processo d'ordine.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

I grafici forniti offrono preziose informazioni sul comportamento del dispositivo in condizioni non standard.

4.1 Intensità Relativa vs. Lunghezza d'Onda

Questa curva di distribuzione spettrale conferma la tipica lunghezza d'onda di picco di ~632 nm e una FWHM di ~20 nm, caratteristica di un LED rosso brillante AlGaInP. La forma è tipica, con un taglio netto sul lato delle lunghezze d'onda lunghe e un declino più graduale sul lato delle lunghezze d'onda corte.

4.2 Diagramma di Direttività

Il diagramma polare illustra l'angolo di visione di 170 gradi. L'intensità è quasi uniforme su un'area molto ampia, confermando la natura diffusa della lente. Non ci sono lobi laterali significativi o punti caldi stretti, il che è ideale per applicazioni di indicatori ad ampio angolo.

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

Questo grafico mostra la relazione esponenziale tipica di un diodo. La tensione di "ginocchio", dove il LED inizia a condurre significativamente, è di circa 1.6V. Alla corrente operativa consigliata di 20mA, la tensione diretta è di circa 2.0V. La curva è essenziale per progettare pilotatori a corrente costante o semplici circuiti di limitazione della corrente basati su resistori.

4.4 Intensità Relativa vs. Corrente Diretta

L'emissione luminosa (intensità relativa) aumenta linearmente con la corrente diretta fino al massimo nominale. Questa relazione lineare semplifica il controllo della luminosità tramite modulazione di corrente (dimming analogico). Tuttavia, l'efficienza può diminuire a correnti molto elevate a causa degli effetti termici aumentati.

4.5 Intensità Relativa vs. Temperatura Ambiente & Corrente Diretta vs. Temperatura Ambiente

Queste sono curve di derating, probabilmente le più critiche per una progettazione affidabile.

• Emissione Luminosa vs. Temperatura:L'intensità relativa diminuisce all'aumentare della temperatura ambiente. Ad esempio, a 85°C, l'emissione luminosa potrebbe essere solo ~70-80% del suo valore a 25°C. Questo deve essere compensato nelle applicazioni che richiedono una luminosità costante su intervalli di temperatura.
• Corrente Diretta vs. Temperatura:Questa curva mostra probabilmente la massima corrente diretta ammissibile in funzione della temperatura ambiente per rimanere entro il limite di dissipazione di potenza. Per garantire l'affidabilità, la corrente operativa deve essere ridotta (derating) all'aumentare della temperatura ambiente. Operare alla corrente massima assoluta di 25mA è sicuro solo a temperature ambiente più basse.

5. Informazioni Meccaniche & Package

5.1 Dimensioni del Package

Il LED presenta un package standard con terminali radiali (spesso indicato come package "3mm" o "T1", sebbene le dimensioni esatte debbano essere prese dal disegno). Le note dimensionali 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 durante il montaggio su PCB.
• La tolleranza standard per le dimensioni non specificate è ±0.25mm.

Il disegno dimensionale è essenziale per la progettazione dell'impronta PCB, garantendo la corretta spaziatura dei fori e il posizionamento dei componenti.

5.2 Identificazione della Polarità

Per i package LED radiali, il catodo è tipicamente identificato da un punto piatto sul bordo della lente in plastica, un terminale più corto o un intaglio nella flangia. Il metodo di identificazione specifico dovrebbe essere indicato sul disegno dimensionale del package. La polarità corretta è essenziale; una polarizzazione inversa superiore a 5V può distruggere il dispositivo.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

È necessario attenersi rigorosamente a queste linee guida per prevenire danni meccanici e termici durante il processo di assemblaggio.

6.1 Formatura dei Terminali

• Piegare i terminali in un punto ad almeno 3mm dalla base del bulbo epossidico.
• Eseguire la formatura dei terminaliprima soldering.
• Evitare di sollecitare il package del LED durante la formatura. Lo stress può crepare l'epossidica o danneggiare i legami interni dei fili.
• Tagliare i terminali a temperatura ambiente. Il taglio ad alta temperatura può indurre shock termico.
• Assicurarsi che i fori del PCB siano perfettamente allineati con i terminali del LED per evitare stress di montaggio.

6.2 Condizioni di Stoccaggio

• Conservare a ≤30°C e ≤70% di Umidità Relativa dopo la ricezione.
• Durata di conservazione nella busta originale: 3 mesi.
• Per una conservazione più lunga (fino a 1 anno): utilizzare un contenitore sigillato con atmosfera di azoto e essiccante.
• Evitare rapidi cambiamenti di temperatura in ambienti umidi per prevenire la condensa.

6.3 Parametri del Processo di Saldatura

Regola Generale:Mantenere una distanza minima di 3mm dal giunto di saldatura al bulbo epossidico.

Saldatura Manuale:

• Temperatura della Punta del Saldatore: Max 300°C (saldatore Max 30W).
• Tempo di Saldatura: Max 3 secondi per terminale.

Saldatura ad Onda (DIP):

• Temperatura di Preriscaldamento: Max 100°C (per Max 60 sec).
• Temperatura & Tempo del Bagno di Saldatura: Max 260°C per Max 5 secondi.

Note Critiche:

• Evitare stress sui terminali mentre il LED è caldo.
• Non saldare (ad onda o manualmente) più di una volta.
• Proteggere il LED da urti/vibrazioni meccanici fino a quando non si raffredda a temperatura ambiente dopo la saldatura.
• Raffreddare gradualmente dalla temperatura di picco; non è consigliato un raffreddamento rapido.
• Utilizzare sempre la temperatura di saldatura più bassa possibile che garantisca un giunto affidabile.

6.4 Pulizia

• Se necessario, pulire solo con alcol isopropilico a temperatura ambiente per ≤1 minuto.
• Asciugare all'aria a temperatura ambiente.
• Non utilizzare la pulizia ad ultrasuonia meno che non sia prequalificata in condizioni specifiche, poiché può danneggiare la struttura interna.

7. Imballaggio & Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche di Imballaggio

I LED sono imballati per prevenire scariche elettrostatiche (ESD) e l'ingresso di umidità:

1. Imballo Primario:Busta anti-elettrostatica contenente un minimo di 200 a 1000 pezzi.
2. Imballo Secondario:4 buste sono poste in una scatola interna.
3. Imballo Terziario:10 scatole interne sono poste in una scatola master (esterna).

7.2 Spiegazione dell'Etichetta

L'etichetta della busta contiene diversi codici per la tracciabilità e la specifica:

• CPN:Numero di Produzione del Cliente (riferimento cliente opzionale).
• P/N:Numero di Produzione (il numero di parte del produttore, es. 594SURD/S530-A3).
• QTY:Quantità di Imballaggio nella busta.
• CAT, HUE, REF:Codici di binning rispettivamente per Intensità Luminosa, Lunghezza d'Onda Dominante e Tensione Diretta.
• LOT No:Numero di Lotto di Produzione per la tracciabilità.

8. Considerazioni per la Progettazione dell'Applicazione

8.1 Progettazione del Circuito di Pilotaggio

Il metodo di pilotaggio più comune è un resistore di limitazione in serie. Il valore del resistore (R) si calcola come: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Utilizzare la V_Fmassima dalla scheda tecnica (2.4V) per garantire che la corrente non superi il valore desiderato anche con un LED a bassa V_F. Ad esempio, con un'alimentazione di 5V e I_Fobiettivo di 20mA: R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130Ω. Scegliere il valore standard più vicino (120Ω o 150Ω), con 150Ω più conservativo. Per una coerenza critica della luminosità o un funzionamento su un ampio intervallo di temperatura, si consiglia un pilotatore a corrente costante.

8.2 Gestione Termica

Sebbene sia un piccolo LED indicatore, la gestione del calore è comunque importante per la longevità. Assicurarsi che il PCB abbia un'adeguata area di rame attorno ai terminali del LED per fungere da dissipatore di calore. Evitare di posizionare il LED vicino ad altri componenti che generano calore. Rispettare le linee guida di derating della corrente mostrate nelle curve di prestazione quando si progetta per ambienti ad alta temperatura.

8.3 Protezione da ESD (Scarica Elettrostatica)

La scheda tecnica nota che il prodotto è sensibile all'ESD. Devono essere seguite le precauzioni standard di manipolazione ESD durante l'assemblaggio: utilizzare postazioni di lavoro messe a terra, braccialetti e tappetini conduttivi. Trasportare e conservare in imballaggio schermato ESD.

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

9.1 Posso pilotare questo LED con una logica a 3.3V?

Sì. Utilizzando un resistore in serie: Con una V_Ftipica di 2.0V, è necessario un resistore di (3.3V - 2.0V)/0.02A = 65Ω. Tuttavia, se il LED ha una V_Fmassima di 2.4V, la corrente a 3.3V con un resistore da 65Ω sarebbe solo ~14mA, risultando in una luminosità inferiore. Si potrebbe usare un resistore più piccolo (es. 47Ω), ma si deve verificare che la corrente non superi i 25mA sotto V_F conditions.

9.2 Perché l'angolo di visione è così ampio (170°)?

La sigla "SURD" nel numero di parte e la descrizione "Resina Rossa Diffusa" indicano una lente diffusa. Questo disperde la luce, creando un angolo di visione molto ampio e uniforme, ideale per indicatori di stato che devono essere visti da molte direzioni, non solo frontalmente.

9.3 Qual è la differenza tra Lunghezza d'Onda di Picco (632nm) e Lunghezza d'Onda Dominante (624nm)?

La lunghezza d'onda di picco è il picco fisico dello spettro luminoso emesso dal chip. La lunghezza d'onda dominante è il "punto colore" percepito dall'occhio umano, influenzato dall'intera forma spettrale e dalla sensibilità dell'occhio (risposta fotopica). La lunghezza d'onda dominante è spesso più utile per applicazioni di abbinamento dei colori.

9.4 Quanti LED posso mettere in serie?

Il limite è determinato dalla tensione del tuo driver. Per un driver a corrente costante, sommare la V_Fmassima di ciascun LED. Ad esempio, con un driver da 12V: 12V / 2.4V = massimo 5 LED in serie. Includere sempre un margine di sicurezza. Per una stringa pilotata da resistore da una sorgente di tensione, il calcolo è più complesso e deve tenere conto della caduta di tensione totale e della corrente.

10. Principio di Funzionamento

Questo LED è basato sul materiale semiconduttore AlGaInP (Fosfuro di Alluminio Gallio Indio). Quando viene applicata una tensione diretta che supera la tensione di ginocchio del diodo, elettroni e lacune vengono iniettati rispettivamente nella regione attiva dagli strati di tipo n e di tipo p. Questi portatori di carica si ricombinano in modo radiativo, rilasciando energia sotto forma di fotoni. La specifica energia del bandgap della lega AlGaInP determina la lunghezza d'onda dei fotoni emessi, in questo caso, nella porzione rossa dello spettro visibile (~624-632 nm). La resina epossidica diffusa che incapsula protegge il chip semiconduttore, funge da lente per modellare l'emissione luminosa e contiene fosfori o particelle diffondenti per creare l'ampio angolo di visione.