Scheda Tecnica LED 1003SURD/S530-A3 - Rosso Brillante - Corrente Diretta 20mA - Tensione Diretta Tipica 2.0V - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il 1003SURD/S530-A3 è un LED a foro passante progettato per applicazioni che richiedono prestazioni affidabili e livelli di luminosità elevati. Utilizza un chip in AlGaInP per produrre un colore rosso brillante con una lente in resina rossa diffondente. Questo componente è caratterizzato da una costruzione robusta, conformità agli standard ambientali e idoneità per processi di assemblaggio automatizzati.

1.1 Caratteristiche e Vantaggi Principali

• Alta Luminosità:Progettato specificamente per applicazioni che richiedono un'intensità luminosa superiore.
• Ampio Angolo di Visione:Offre un tipico angolo di visione di 110 gradi (2θ1/2) per un'ampia distribuzione della luce.
• Conformità Ambientale:Il prodotto è senza piombo e rimane entro le specifiche conformi RoHS.
• Flessibilità di Confezionamento:Disponibile su nastro e bobina per un posizionamento automatizzato efficiente.
• Opzioni di Colore:La serie è disponibile in diversi colori e gradi di intensità.

1.2 Applicazioni Target

Questo LED è particolarmente adatto per varie applicazioni di elettronica di consumo e industriale dove è richiesta una funzione di indicatore. Applicazioni tipiche includono retroilluminazione o indicazione di stato in televisori, monitor per computer, telefoni e altri dispositivi informatici desktop o portatili.

2. Analisi dei Parametri Tecnici

Questa sezione fornisce un'interpretazione dettagliata e oggettiva dei principali parametri elettrici, ottici e termici definiti nella scheda tecnica.

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.

• Corrente Diretta Continua (I_F):25 mA. Questa è la massima corrente continua che può essere applicata in modo continuativo.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):60 mA. Consentita solo in condizioni pulsate (duty cycle 1/10 @ 1 kHz).
• Tensione Inversa (V_R):5 V. Superare questa tensione in polarizzazione inversa può causare la rottura della giunzione.
• Dissipazione di Potenza (P_d):60 mW. La massima potenza che il package può dissipare a Ta=25°C.
• Temperatura di Funzionamento & Conservazione:Intervallo da -40°C a +85°C (funzionamento) e da -40°C a +100°C (conservazione).
• Temperatura di Saldatura:Resiste a 260°C per 5 secondi, compatibile con i profili standard di saldatura senza piombo.

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

Questi sono i parametri di prestazione tipici misurati in condizioni di test specificate.

• Intensità Luminosa (I_v):25 mcd (Min), 50 mcd (Tip) a I_F=20mA. Questo quantifica la luminosità percepita.
• Angolo di Visione (2θ1/2):110° (Tip). L'angolo a cui l'intensità luminosa è la metà del valore di picco.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λ_p):632 nm (Tip). La lunghezza d'onda alla quale l'emissione spettrale è più forte.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):624 nm (Tip). L'unica lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano.
• Tensione Diretta (V_F):1.7V (Min), 2.0V (Tip), 2.4V (Max) a I_F=20mA. Critico per la progettazione del driver e la selezione dell'alimentazione.
• Corrente Inversa (I_R):10 μA (Max) a V_R=5V.

3. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fornisce diverse curve caratteristiche essenziali per comprendere il comportamento del dispositivo in condizioni variabili.

3.1 Intensità Relativa vs. Lunghezza d'Onda

Questa curva mostra la distribuzione della potenza spettrale, centrata attorno al tipico picco di 632 nm. Lo spettro è caratteristico del materiale AlGaInP, producendo un colore rosso saturo. La tipica larghezza di banda spettrale (Δλ) è di 20 nm.

3.2 Diagramma di Direttività

Il grafico polare illustra la distribuzione spaziale della luce, confermando l'ampio angolo di visione di 110 gradi. L'intensità è relativamente uniforme attraverso il cono centrale, tipico di un package con lente diffondente.

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

Questo grafico mostra la relazione esponenziale tra corrente e tensione, tipica di un diodo. La curva è essenziale per determinare il punto di lavoro e il valore necessario della resistenza di limitazione di corrente in un circuito semplice. La tensione di "ginocchio" è attorno al tipico valore di 2.0V.

3.4 Intensità Relativa vs. Corrente Diretta

Questa curva dimostra che l'emissione luminosa è approssimativamente proporzionale alla corrente diretta entro l'intervallo di funzionamento. Sottolinea l'importanza di un controllo di corrente stabile per una luminosità costante.

3.5 Curve di Prestazione Termica

Intensità Relativa vs. Temperatura Ambiente:Mostra la diminuzione dell'emissione luminosa all'aumentare della temperatura ambiente. Questa derating è cruciale per progetti che operano in ambienti a temperatura elevata.
Corrente Diretta vs. Temperatura Ambiente:Indica come la massima corrente diretta ammissibile debba essere ridotta a temperature ambiente più elevate per rimanere entro il limite di dissipazione di potenza, sottolineando la necessità di una gestione termica.

4. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

4.1 Disegno Dimensionale del Package

Il LED presenta un package radiale standard con terminali. Le dimensioni chiave includono la spaziatura dei terminali, il diametro del corpo e l'altezza complessiva. Il disegno specifica che tutte le dimensioni sono in millimetri, con una tolleranza standard di ±0.25mm salvo diversa indicazione. Una nota critica specifica che l'altezza della flangia deve essere inferiore a 1.5mm (0.059").

4.2 Identificazione della Polarità

Il catodo è tipicamente identificato da un punto piatto sulla lente del LED o dal terminale più corto. Per lo schema di marcatura esatto di questo componente specifico, consultare il diagramma nella scheda tecnica.

5. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

Una manipolazione corretta è fondamentale per garantire l'affidabilità e prevenire danni.

5.1 Formatura dei Terminali

• La piegatura deve avvenire ad almeno 3mm dalla base del bulbo in epossidico.
• La formatura deve essere eseguitaprimadella saldatura e a temperatura ambiente.
• Evitare di applicare stress al package; assicurarsi che i fori del PCB siano perfettamente allineati con i terminali.

5.2 Processo di Saldatura

Saldatura Manuale:Temperatura massima della punta del saldatore 300°C (per saldatore max 30W), tempo di saldatura massimo 3 secondi.
Saldatura a Onda/Per Immersione:Preriscaldamento max 100°C (max 60 sec), bagno di saldatura a max 260°C per max 5 secondi.
Regola Critica:Mantenere una distanza minima di 3mm tra il giunto di saldatura e il bulbo in epossidico. Evitare cicli di saldatura multipli e raffreddamento rapido. Applicare la temperatura più bassa possibile che garantisca un giunto affidabile.

5.3 Condizioni di Conservazione

Conservare a ≤30°C e ≤70% di Umidità Relativa. La durata di conservazione è di 3 mesi dalla spedizione. Per conservazioni più lunghe (fino a 1 anno), utilizzare un contenitore sigillato con azoto e essiccante. Evitare sbalzi rapidi di temperatura per prevenire la condensa.

5.4 Pulizia

Se necessario, pulire solo con alcol isopropilico a temperatura ambiente per ≤1 minuto. Non utilizzare la pulizia ad ultrasuoni a meno che i suoi effetti non siano stati preventivamente qualificati in modo approfondito, poiché può causare danni meccanici.

5.5 Gestione del Calore e dell'ESD

Gestione del Calore:La corrente di funzionamento deve essere ridotta in modo appropriato in base alla temperatura ambiente, come mostrato nella curva di derating. Controllare la temperatura attorno al LED nell'applicazione.
ESD (Scarica Elettrostatica):Il dispositivo è sensibile all'ESD. Durante la manipolazione e l'assemblaggio devono essere osservate le precauzioni standard contro l'ESD.

6. Informazioni su Confezionamento e Ordini

6.1 Specifiche di Imballo

• I LED sono confezionati in sacchetti anti-statici.
• Quantità per Confezione:1.500 pezzi per sacchetto. 5 sacchetti per scatola interna. 10 scatole interne per scatola master (esterna).
• Totale: 75.000 pezzi per scatola master.

6.2 Spiegazione delle Etichette

Le etichette sulla confezione contengono codici per la tracciabilità e la specifica:
CPN:Numero di Produzione del Cliente
P/N:Numero di Produzione
QTY:Quantità di Imballo
CAT:Classi (probabilmente categorie di binning)
HUE:Lunghezza d'Onda Dominante
REF:Riferimento
LOT No:Numero di Lotto

7. Note Applicative e Considerazioni di Progetto

7.1 Progettazione del Circuito

Utilizzare sempre una resistenza di limitazione di corrente in serie. Calcolare il valore della resistenza utilizzando la formula: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Utilizzare la tensione diretta massima dalla scheda tecnica (2.4V) per garantire che la corrente non superi il livello desiderato anche con variazioni tra i componenti. Per un'alimentazione di 5V e una corrente target di 20mA: R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 Ω. Una resistenza standard da 130Ω o 150Ω sarebbe appropriata, considerando la potenza nominale (P = I²R).

7.2 Progettazione Termica

Sebbene si tratti di un dispositivo a bassa potenza, la gestione termica è comunque importante in schede ad alta densità o applicazioni ad alta temperatura ambiente. Assicurare un'adeguata spaziatura tra i componenti e considerare il flusso d'aria. Rispettare rigorosamente la curva di derating della corrente fornita nella scheda tecnica quando la temperatura ambiente supera i 25°C.

7.3 Integrazione Ottica

L'ampio angolo di visione di 110 gradi rende questo LED adatto per applicazioni che richiedono illuminazione di ampie aree o visibilità ad ampio angolo. Per una luce più focalizzata, potrebbero essere necessarie lenti esterne o light pipe. La resina diffondente aiuta a ridurre l'abbagliamento e fornisce un aspetto più uniforme.

8. Confronto e Posizionamento Tecnico

Il 1003SURD/S530-A3 appartiene a una categoria di LED indicatori a foro passante di affidabilità standard. I suoi principali fattori di differenziazione sono l'uso della tecnologia AlGaInP per una luce rossa efficiente e il suo specifico binning di luminosità/lunghezza d'onda. Rispetto ai vecchi LED rossi basati su GaAsP, l'AlGaInP offre una maggiore efficienza luminosa e una migliore saturazione del colore. Rispetto ai LED a montaggio superficiale (SMD), il package a foro passante offre robustezza meccanica e facilità di prototipazione manuale, ma richiede più spazio sulla scheda ed è meno adatto per assemblaggi automatizzati ad altissimo volume.

9. Domande Frequenti (FAQ)

9.1 Qual è la differenza tra Lunghezza d'Onda di Picco e Lunghezza d'Onda Dominante?

Lunghezza d'Onda di Picco (λ_p):La lunghezza d'onda nel punto più alto della curva di distribuzione della potenza spettrale (632 nm tipici).
Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):L'unica lunghezza d'onda che produrrebbe la stessa percezione di colore della luce del LED (624 nm tipici). Viene calcolata in base alla sensibilità dell'occhio umano (cromaticità CIE) ed è più rilevante per la specifica del colore.

9.2 Posso pilotare questo LED senza una resistenza di limitazione di corrente?

No.Un LED è un dispositivo pilotato a corrente. Collegarlo direttamente a una sorgente di tensione farà aumentare la corrente in modo incontrollabile, superando rapidamente i Valori Massimi Assoluti e distruggendo il dispositivo. È sempre richiesta una resistenza in serie o un driver a corrente costante.

9.3 Come interpreto le dichiarazioni "senza piombo" e "RoHS"?

"Senza piombo"significa che il dispositivo non contiene piombo nelle sue finiture saldabili o nella costruzione interna.
"Conforme RoHS"significa che il dispositivo è conforme alla direttiva UE sulla restrizione delle sostanze pericolose, che limita piombo, mercurio, cadmio, cromo esavalente, bifenili polibromurati (PBB) ed eteri di difenile polibromurati (PBDE). La scheda tecnica afferma che il prodotto "rimarrà entro la versione conforme RoHS", indicando una conformità continua.

9.4 Cosa succede se supero la regola della distanza di 3mm durante la saldatura?

Saldare a meno di 3mm dal bulbo in epossidico può trasferire calore eccessivo nel die semiconduttore e nei fili di collegamento interni. Ciò può causare un guasto immediato (come un circuito aperto) o danni latenti che riducono la durata e l'affidabilità del LED a causa dello stress termico sull'epossidico e sui componenti interni.

10. Esempio di Applicazione Pratica

Scenario:Progettazione di un indicatore di stato per un alimentatore DC da 12V.
Passaggi di Progettazione:
1. Scegliere il Punto di Lavoro:Selezionare I_F= 15 mA per una buona luminosità e lunga durata.
2. Calcolare la Resistenza:Utilizzare V_Fmax per sicurezza. R = (12V - 2.4V) / 0.015A = 640 Ω. Il valore standard più vicino è 620 Ω o 680 Ω.
3. Verificare la Potenza della Resistenza:P = (0.015A)²* 620Ω = 0.1395W. Una resistenza standard da 1/4W (0.25W) è sufficiente.
4. Considerare l'Ambiente:Se la temperatura interna del case dell'alimentatore potrebbe raggiungere i 60°C, consultare la curva di derating. La corrente massima ammissibile potrebbe essere inferiore, richiedendo un valore di resistenza più alto per ridurre I_F.
5. Layout del PCB:Posizionare i fori con la spaziatura corretta. Assicurarsi che non venga applicato stress ai terminali dopo l'inserimento. Seguire la regola della distanza di saldatura di 3mm.

11. Principio di Funzionamento

La luce viene generata attraverso un processo chiamato elettroluminescenza all'interno del chip semiconduttore in AlGaInP (Fosfuro di Alluminio Gallio Indio). Quando viene applicata una tensione diretta, gli elettroni dalla regione di tipo n e le lacune dalla regione di tipo p vengono iniettati attraverso la giunzione p-n. Questi portatori di carica si ricombinano nella regione attiva, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). La composizione specifica della lega AlGaInP determina l'energia del bandgap, che definisce direttamente la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa - in questo caso, nello spettro del rosso (~624-632 nm). Il package in resina epossidica rossa diffondente funge sia da incapsulante protettivo che da lente primaria, modellando l'emissione luminosa e fornendo il caratteristico ampio angolo di visione.

12. Tendenze e Contesto Tecnologico

LED a foro passante come il 1003SURD/S530-A3 rappresentano una tecnologia di confezionamento matura e altamente affidabile. La tendenza del settore si è fortemente spostata verso i package a montaggio superficiale (SMD) (es. 0603, 0805, 1206 e package LED dedicati come 2835, 3535) per la maggior parte dei nuovi progetti, grazie al loro ingombro ridotto, idoneità per l'assemblaggio automatizzato ad alta velocità pick-and-place e migliori prestazioni termiche una volta montati sul PCB. Tuttavia, i LED a foro passante mantengono una rilevanza significativa in diverse aree: kit educativi e prototipazione grazie alla facilità di saldatura manuale; applicazioni che richiedono estrema robustezza meccanica e rilievo della tensione (dove i terminali attraverso la scheda forniscono un ancoraggio forte); controlli industriali ad alta tensione o alta affidabilità dove le distanze di isolamento sono più facili da gestire; e come parti di ricambio per apparecchiature legacy originariamente progettate per componenti a foro passante. Il sistema di materiali AlGaInP utilizzato in questo LED rimane la tecnologia dominante per LED ad alta efficienza in ambra, rosso e arancione, sebbene per il rosso profondo e l'infrarosso vengano utilizzati anche altri materiali come InGaAlP o GaAs.