Scheda Tecnica LED 513S YGD/S530-E2 - Super Giallo - Angolo Visivo 140° - Tensione Diretta 2.4V - Dissipazione 60mW - Documento Tecnico Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il 513S YGD/S530-E2 è un LED ad alta luminosità progettato per applicazioni di indicazione generica e retroilluminazione. Utilizza un chip semiconduttore in AlGaInP (Fosfuro di Alluminio Gallio Indio) per produrre una luce di colore Super Giallo. Il dispositivo è caratterizzato da una lente in resina diffusa di colore verde che contribuisce ad ampliare l'angolo visivo e ad ammorbidire l'aspetto della luce. Questo LED si distingue per affidabilità, robustezza e conformità alle principali normative ambientali, tra cui RoHS, REACH e standard Halogen-Free.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

I vantaggi principali di questa serie di LED includono la scelta tra vari angoli visivi per soddisfare diverse esigenze applicative e la disponibilità su nastro e bobina per processi di assemblaggio automatizzati. Il suo design privilegia un'uscita luminosa più elevata. Le applicazioni target sono principalmente nell'elettronica di consumo, incluso l'uso come indicatori di stato o elementi di retroilluminazione in televisori, monitor per computer, telefoni e altri dispositivi informatici.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

Questa sezione fornisce un'analisi dettagliata e oggettiva delle specifiche tecniche chiave del LED, come definite nei suoi valori massimi assoluti e nelle caratteristiche elettro-ottiche.

2.1 Valori Massimi Assoluti

I Valori Massimi Assoluti definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Questi non sono condizioni operative.

• Corrente Diretta Continua (IF):25 mA. Superare questa corrente può causare un guasto catastrofico a causa del surriscaldamento della giunzione semiconduttrice.
• Scarica Elettrostatica (ESD) Modello Corpo Umano:2000 V. Questo valore indica un livello moderato di sensibilità ESD. Sono necessarie procedure di manipolazione ESD appropriate durante l'assemblaggio.
• Tensione Inversa (VR):5 V. Applicare una tensione inversa superiore a questa può danneggiare la giunzione P-N del LED.
• Dissipazione di Potenza (Pd):60 mW. Questa è la potenza massima che il package può dissipare in condizioni specificate, legata alla corrente e tensione dirette.
• Temperatura di Funzionamento e Stoccaggio:-40°C a +85°C (Funzionamento), -40°C a +100°C (Stoccaggio). Il dispositivo è adatto per un'ampia gamma di condizioni ambientali.
• Temperatura di Saldatura:260°C per 5 secondi. Questo definisce la tolleranza di temperatura di picco per processi di saldatura a onda o a rifusione.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi parametri sono misurati in condizioni di test tipiche (Ta=25°C, IF=20mA salvo diversa indicazione) e definiscono le prestazioni del dispositivo.

• Intensità Luminosa (Iv):Il valore tipico è 12,5 mcd, con un minimo di 6,3 mcd. Non è specificato un massimo, indicando una classificazione (binning) per l'intensità. L'incertezza di misura è ±10%.
• Angolo Visivo (2θ1/2):140 gradi (tipico). Questo ampio angolo visivo è il risultato della lente diffusa, rendendo il LED adatto per applicazioni in cui la visibilità da più angoli è importante.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λp):575 nm (tipico). Questa è la lunghezza d'onda alla quale la potenza ottica emessa è massima.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd):573 nm (tipico). Questa è la singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano, che definisce il colore "Super Giallo". L'incertezza di misura è ±1,0 nm.
• Tensione Diretta (VF):Tipica 2,0 V, Massima 2,4 V a 20mA. Questa bassa tensione diretta è caratteristica della tecnologia AlGaInP. L'incertezza di misura è ±0,1V.
• Corrente Inversa (IR):Massimo 10 µA a VR=5V. È desiderabile una bassa corrente di dispersione inversa.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

La scheda tecnica fa riferimento a un sistema di binning per parametri chiave, sebbene tabelle specifiche dei codici bin non siano fornite nell'estratto. La spiegazione dell'etichetta menziona classifiche per Intensità Luminosa (CAT), Lunghezza d'Onda Dominante (HUE) e Tensione Diretta (REF). Ciò implica che le unità prodotte sono suddivise in diverse categorie o "bin" in base alle prestazioni misurate per garantire coerenza all'interno di un ordine specifico. I progettisti dovrebbero consultare il produttore per specifiche dettagliate sul binning quando è richiesta una corrispondenza precisa di colore o intensità tra più LED.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica include diverse curve caratteristiche tipiche, cruciali per comprendere il comportamento del dispositivo in condizioni non standard.

4.1 Intensità Relativa vs. Lunghezza d'Onda

Questa curva mostra la distribuzione spettrale di potenza. Per un LED Super Giallo AlGaInP, lo spettro è relativamente stretto rispetto ai LED bianchi, centrato attorno a 573-575 nm. La larghezza di banda di radiazione spettrale (Δλ) è tipicamente di 20 nm.

4.2 Diagramma di Direttività

Questo grafico polare illustra l'angolo visivo di 140 gradi, mostrando come l'intensità luminosa diminuisce dal centro (0°). La lente diffusa crea un pattern di emissione uniforme e ampio.

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

Questo grafico è essenziale per il design del circuito. Mostra la relazione non lineare tra corrente e tensione. Il LED inizia a condurre significativamente attorno alla sua tensione di soglia (~1,8-2,0V per AlGaInP). I driver dovrebbero utilizzare una corrente costante, non una tensione costante, per garantire un'uscita luminosa stabile.

4.4 Intensità Relativa vs. Corrente Diretta

Questa curva dimostra che l'uscita luminosa (intensità) aumenta con la corrente diretta, ma non in modo lineare su tutto l'intervallo. L'efficienza può diminuire a correnti molto elevate a causa dell'aumento del calore.

4.5 Curve di Dipendenza dalla Temperatura

Intensità Relativa vs. Temperatura Ambiente:L'uscita luminosa del LED tipicamente diminuisce all'aumentare della temperatura ambiente. Questa curva quantifica questa riduzione, fondamentale per progettare sistemi affidabili in ambienti caldi.

Corrente Diretta vs. Temperatura Ambiente:Questo può mostrare come la caratteristica I-V si sposti con la temperatura. La tensione diretta tipicamente diminuisce con l'aumento della temperatura per i LED.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Disegno Dimensionale del Package

Il LED è in un package radiale standard rotondo da 3mm (T-1). Le dimensioni chiave dal disegno includono la distanza tra i terminali, il diametro del corpo e l'altezza totale. Note critiche specificano che tutte le dimensioni sono in millimetri, l'altezza della flangia deve essere inferiore a 1,5mm e la tolleranza generale è ±0,25mm salvo diversa indicazione. I progettisti devono attenersi a queste dimensioni per un corretto design dell'impronta sul PCB.

5.2 Identificazione della Polarità

Per i LED radiali, il catodo è tipicamente identificato da un punto piatto sul bordo della lente, un terminale più corto o altre marcature. Il metodo di identificazione specifico dovrebbe essere confrontato con il disegno dimensionale. La polarità corretta è essenziale per il funzionamento.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

Una manipolazione corretta è fondamentale per prevenire danni e garantire affidabilità a lungo termine.

6.1 Formatura dei Terminali

• Piegare i terminali in un punto ad almeno 3mm dalla base del bulbo in epossidico.
• Eseguire la formatura prima della saldatura.
• Evitare sollecitazioni sul package; lo stress può creparre l'epossidico o danneggiare i collegamenti interni.
• Tagliare i terminali a temperatura ambiente.
• Assicurarsi che i fori sul 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.
• La durata di conservazione è di 3 mesi in queste condizioni. Per conservazioni più lunghe (fino a 1 anno), utilizzare un contenitore sigillato con azoto e essiccante.
• Evitare rapidi cambiamenti di temperatura in ambienti umidi per prevenire la condensa.

6.3 Processo di Saldatura

Regola Generale:Mantenere una distanza minima di 3mm tra il giunto di saldatura e il bulbo in epossidico.

Saldatura Manuale:Temperatura punta del saldatore max 300°C (per saldatore max 30W), tempo di saldatura max 3 secondi.

Saldatura a Onda/Per Immersione:Preriscaldamento max 100°C per max 60 sec. Temperatura bagno di saldatura max 260°C per max 5 secondi.

Profilo:Viene fornito un grafico del profilo di saldatura consigliato, che enfatizza una rampa di riscaldamento controllata, una temperatura di picco/tempo definita e un raffreddamento controllato. Non è raccomandato un processo di raffreddamento rapido.

Importante:Evitare stress sui terminali durante l'alta temperatura. Non saldare (a immersione/manuale) più di una volta. Proteggere il LED da urti/vibrazioni fino a quando non si raffredda a temperatura ambiente dopo la saldatura.

6.4 Pulizia

• Se necessario, pulire solo con alcol isopropilico a temperatura ambiente per ≤1 minuto.
• Non utilizzare la pulizia a ultrasuoni di routine. Se assolutamente necessario, qualificare preventivamente il processo (potenza, durata) per assicurarsi che non si verifichino danni.

7. Imballaggio e Informazioni d'Ordine

7.1 Specifiche di Imballaggio

I LED sono imballati in materiali resistenti all'umidità e antistatici. La gerarchia di imballaggio è:

1. Busta antistatica:Contiene da 200 a 500 pezzi.

2. Scatola interna:Contiene 6 buste.

3. Cartone esterno:Contiene 10 scatole.

Pertanto, un cartone completo contiene un minimo di 200 pz/busta * 6 buste/scatola * 10 scatole/cartone = 12.000 pezzi.

7.2 Spiegazione Etichetta

Le etichette sull'imballaggio includono:

- CPN: Numero di Produzione del Cliente

- P/N: Numero di Parte del Produttore (es., 513S YGD/S530-E2)

- QTY: Quantità nel pacco

- CAT, HUE, REF: Codici di binning rispettivamente per Intensità Luminosa, Lunghezza d'Onda Dominante e Tensione Diretta.

- LOT No: Numero di lotto di produzione tracciabile.

8. Suggerimenti Applicativi

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Indicatori di Stato:Accensione/spegnimento, selezione modalità o segnalazione guasti in TV, monitor, telefoni e computer.
• Retroilluminazione:Illuminazione di piccole scritte, simboli o pannelli in dispositivi elettronici di consumo.
• Indicazione Generica:Qualsiasi applicazione che richieda una luce indicatrice gialla altamente visibile e affidabile.

8.2 Considerazioni di Progetto

• Limitazione di Corrente:Utilizzare sempre una resistenza in serie o un driver a corrente costante per limitare la corrente diretta a un valore sicuro (es., 20mA per funzionamento tipico, al di sotto del massimo assoluto di 25mA).
• Gestione Termica:Sebbene sia un dispositivo a bassa potenza, la scheda tecnica afferma esplicitamente che la gestione termica deve essere considerata durante la progettazione. La corrente dovrebbe essere ridotta opportunamente ad alte temperature ambiente. Fare riferimento alla curva "Intensità Relativa vs. Temp. Ambiente".
• Protezione ESD:Implementare protezione ESD sui PCB o durante la manipolazione, poiché il dispositivo ha un rating HBM di 2000V.
• Progettazione Ottica:L'angolo visivo diffuso di 140° fornisce un'ampia visibilità ma un'intensità assiale inferiore. Per luce diretta, potrebbe essere necessaria un'ottica secondaria.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

Rispetto ai vecchi LED gialli basati su tecnologia (es., GaAsP), questo LED basato su AlGaInP offre una luminosità ed efficienza significativamente superiori. La denominazione "Super Giallo" spesso implica un colore giallo più saturo e puro. L'ampio angolo visivo di 140 gradi, dovuto alla lente diffusa, lo differenzia dai LED a lente trasparente che hanno un fascio più stretto. La sua conformità agli standard RoHS, REACH e Halogen-Free lo rende adatto ai moderni mercati globali con severi requisiti ambientali.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

10.1 Quale valore di resistenza devo usare con un'alimentazione da 5V?

Usando la Legge di Ohm: R = (V_alimentazione - Vf_led) / I_led. Per un Vf tipico di 2,0V a 20mA: R = (5V - 2,0V) / 0,020A = 150 Ohm. Usare il Vf massimo (2,4V) per calcolare il valore minimo sicuro della resistenza: R_min = (5V - 2,4V) / 0,020A = 130 Ohm. Una resistenza standard da 150Ω è una buona scelta, fornendo ~20mA a Vf tipico e leggermente meno a Vf massimo, il che è sicuro.

10.2 Posso pilotare questo LED alla sua corrente continua massima di 25mA?

Sebbene sia possibile farlo funzionare a 25mA, questo è il limite assoluto. Per una maggiore longevità e affidabilità, specialmente a temperature ambiente elevate, si consiglia vivamente di operare a o al di sotto della corrente di test tipica di 20mA. Considerare sempre la riduzione termica (derating).

10.3 Perché la condizione di umidità di stoccaggio è importante?

I package in plastica come questo LED possono assorbire umidità dall'aria. Durante il processo di saldatura ad alta temperatura, questa umidità intrappolata può espandersi rapidamente, causando delaminazione interna o "popcorning" che crepa il package e distrugge il dispositivo. Le condizioni di stoccaggio e i limiti di durata sono progettati per prevenire un eccessivo assorbimento di umidità.

11. Esempio Pratico di Caso d'Uso

Scenario: Progettazione di un pannello indicatore di stato per un router di rete.

Il pannello ha 4 LED che indicano Alimentazione, Internet, Wi-Fi e attività Ethernet. Il progettista sceglie il 513S YGD/S530-E2 per la sua alta luminosità e ampio angolo visivo, garantendo che lo stato sia visibile da tutta la stanza. Viene progettato un PCB con fori distanziati di 2,54mm (0,1") corrispondenti alla distanza dei terminali del LED. Una resistenza limitatrice di corrente da 180Ω è posta in serie con ciascun LED su un'alimentazione di scheda da 3,3V, risultando in una corrente diretta di circa (3,3V - 2,0V)/180Ω ≈ 7,2mA, sufficiente per l'indicazione massimizzando la vita del LED e minimizzando il consumo energetico. Le istruzioni di assemblaggio specificano la saldatura a onda secondo il profilo di 260°C per 5s.

12. Introduzione al Principio Tecnologico

Questo LED è basato su materiale semiconduttore AlGaInP (Fosfuro di Alluminio Gallio Indio) cresciuto su un substrato. Quando viene applicata una tensione diretta, elettroni e lacune si ricombinano nella regione attiva della giunzione P-N, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). La composizione specifica della lega AlGaInP determina l'energia del bandgap, che corrisponde direttamente alla lunghezza d'onda della luce emessa—in questo caso, gialla (~573-575 nm). La lente in resina epossidica verde diffusa serve a due scopi: 1) Incapsula e protegge il fragile chip semiconduttore e i bonding a filo, e 2) Le particelle diffondenti all'interno della resina disperdono la luce, ampliando l'angolo di emissione dal pattern nativo del chip ai 140 gradi specificati.

13. Tendenze e Sviluppi del Settore

Sebbene questo sia un prodotto LED through-hole maturo, le tendenze più ampie del settore LED influenzano ancora il suo contesto. C'è una spinta continua verso una maggiore efficienza (più lumen per watt) e un miglioramento della coerenza del colore tra i lotti di produzione. Gli standard di conformità ambientale (RoHS, REACH, Halogen-Free) evidenziati in questa scheda tecnica sono diventati requisiti di base. Il mercato per tali LED indicatori rimane stabile in applicazioni legacy e sensibili ai costi, sebbene i LED a montaggio superficiale (SMD) siano sempre più dominanti nei nuovi design grazie alle dimensioni ridotte e all'idoneità per l'assemblaggio automatizzato pick-and-place. I principi di una corretta gestione termica, pilotaggio della corrente e protezione ESD rimangono universalmente critici in tutte le tecnologie LED.