LED Verde a Foro Passante 525nm - Diametro 3.0mm - 2.4-3.3V - 64mW - Documentazione Tecnica Italiana

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche per un LED verde a foro passante progettato per l'uso in un supporto nero in plastica ad angolo retto (CBI - Circuit Board Indicator). Il prodotto è una sorgente luminosa a stato solido che offre basso consumo energetico ed alta efficienza. È un prodotto senza piombo conforme alle direttive RoHS. Il colore emesso è verde con una lunghezza d'onda dominante di 525nm, utilizzando la tecnologia InGaN. Il dispositivo è fornito in imballaggio a nastro e bobina per processi di assemblaggio automatizzati.

1.1 Vantaggi Principali

• Progettato per facilitare l'assemblaggio su circuito stampato.
• Affidabilità a stato solido con lunga durata operativa.
• Basso consumo energetico ed alta efficienza luminosa.
• Costruzione ecologica, senza piombo e conforme RoHS.
• Disponibile in formato con supporto ad angolo retto impilabile per un montaggio versatile.
• Fornito in nastro e bobina per una produzione efficiente di grandi volumi.

1.2 Applicazioni Target

Questo LED è adatto per un'ampia gamma di applicazioni in diversi settori, tra cui:

• Periferiche per computer e indicatori di stato.
• Apparecchiature di comunicazione.
• Elettronica di consumo.
• Pannelli di controllo industriali e macchinari.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

I seguenti valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Tutti i valori sono specificati a una temperatura ambiente (TA) di 25°C.

• Dissipazione di Potenza (Pd):64 mW - La potenza massima che il LED può dissipare in sicurezza sotto forma di calore.
• Corrente Diretta di Picco (IFP):60 mA - Consentita solo in condizioni pulsate (duty cycle ≤ 1/10, larghezza impulso ≤ 10μs).
• Corrente Diretta Continua (IF):20 mA - La massima corrente diretta continua raccomandata per un funzionamento affidabile.
• Intervallo di Temperatura Operativa:-30°C a +85°C - L'intervallo di temperatura ambiente per il normale funzionamento del dispositivo.
• Intervallo di Temperatura di Conservazione:-40°C a +100°C - L'intervallo di temperatura sicuro per il dispositivo quando non in funzione.
• Temperatura di Saldatura dei Terminali:260°C per un massimo di 5 secondi, misurata a 2.0mm dal corpo del LED. Questo è critico per i processi di saldatura a onda o manuale.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi parametri definiscono le prestazioni tipiche del LED in condizioni di test standard (TA=25°C, IF=10mA salvo diversa indicazione).

• Intensità Luminosa (Iv):180 a 880 mcd. Questo ampio intervallo è gestito attraverso un sistema di binning (vedi Sezione 4). La misurazione utilizza un sensore/filtro che approssima la curva di risposta fotopica dell'occhio CIE.
• Angolo di Visione (2θ1/2):100 gradi. Questo è l'angolo totale a cui l'intensità luminosa scende alla metà del suo valore assiale (sull'asse), indicando un pattern di visione relativamente ampio tipico di una lente diffusa.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λP):530 nm (tipico). La lunghezza d'onda alla quale la distribuzione di potenza spettrale è massima.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd):525 a 535 nm. Questa è la singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano che definisce il colore del LED, derivata dal diagramma di cromaticità CIE.
• Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ):25 nm (tipico). La larghezza di banda spettrale misurata a metà dell'intensità massima, che indica la purezza del colore.
• Tensione Diretta (VF):2.4 a 3.3 V a 10mA. Questo intervallo deve essere considerato nella progettazione del circuito limitatore di corrente.
• Corrente Inversa (IR):10 μA massimo a VR=5V.Importante:Il dispositivo non è progettato per funzionare in polarizzazione inversa; questa condizione di test è solo per caratterizzazione.

3. Specifiche del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza di colore e luminosità nella produzione, i LED vengono suddivisi in bin. I progettisti devono specificare i codici bin quando ordinano per garantire prestazioni entro un intervallo definito.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

Il binning viene eseguito a una corrente diretta di 10mA. La tolleranza per ogni limite di bin è ±15%.

• Bin HJ:180 mcd (Min) a 310 mcd (Max)
• Bin KL:310 mcd (Min) a 520 mcd (Max)
• Bin MN:520 mcd (Min) a 880 mcd (Max)

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

Il binning viene eseguito a una corrente diretta di 10mA. La tolleranza per ogni limite di bin è ±1nm.

• Bin G09:516.0 nm (Min) a 520.0 nm (Max)
• Bin G10:520.0 nm (Min) a 527.0 nm (Max)
• Bin G11:527.0 nm (Min) a 535.0 nm (Max)

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene nel datasheet siano referenziate curve grafiche specifiche, le seguenti interpretazioni si basano sul comportamento standard dei LED e sui parametri forniti:

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

La tensione diretta (VF) ha un intervallo specificato di 2.4V a 3.3V a 10mA. La caratteristica I-V è esponenziale. Far funzionare il LED al di sopra della sua corrente nominale causerà un aumento significativo della tensione diretta e della dissipazione di potenza, potenzialmente superando i valori massimi. Si raccomanda vivamente un driver a corrente costante rispetto a una sorgente a tensione costante per garantire un'uscita luminosa stabile e una lunga durata.

4.2 Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta

L'intensità luminosa è approssimativamente proporzionale alla corrente diretta entro l'intervallo operativo raccomandato. Tuttavia, l'efficienza può diminuire a correnti molto elevate a causa dell'aumento degli effetti termici. I valori Iv specificati sono a 10mA; pilotare alla massima corrente continua di 20mA produrrà un'intensità maggiore ma deve essere fatto con un'attenta gestione termica.

4.3 Dipendenza dalla Temperatura

L'intensità luminosa dei LED tipicamente diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Sebbene il datasheet fornisca limiti di temperatura operativa (-30°C a +85°C), l'effettiva emissione luminosa al limite superiore sarà inferiore rispetto a 25°C. Per applicazioni che richiedono una luminosità stabile su un ampio intervallo di temperature, dovrebbero essere considerati il design termico sul PCB e una potenziale compensazione della luminosità nel circuito di pilotaggio.

5. Informazioni Meccaniche e di Imballaggio

5.1 Dimensioni di Contorno e Assemblaggio

Il LED è progettato per accoppiarsi con un supporto specifico ad angolo retto in plastica nera. Le note meccaniche chiave includono:

• Tutte le dimensioni sono in millimetri, con una tolleranza generale di ±0.25mm salvo diversa specificazione.
• Il materiale del supporto è plastica nera.
• La lampada LED stessa presenta una lente diffusa verde.
• Per l'assemblaggio, i terminali devono essere piegati in un punto ad almeno 3mm dalla base della lente del LED. La base del telaio dei terminali non deve essere utilizzata come fulcro durante la piegatura.

5.2 Specifiche di Imballaggio

Il dispositivo è fornito in formato standard industriale a nastro e bobina.

• Nastro Portante:Realizzato in lega di polistirene conduttivo nero, con uno spessore di 0.50 ±0.06 mm.
• Capacità della Bobina:400 pezzi per bobina da 13 pollici.
• Imballaggio in Cartone:
  • 1 bobina è confezionata con un essiccante e una carta indicatrice di umidità in una Busta Barriera all'Umidità (MBB).
  • 2 MBB (800 pz totali) sono confezionate in una Scatola Interna.
  • 10 Scatole Interne (8.000 pz totali) sono confezionate in una Scatola Esterna.

6. Linee Guida per la Saldatura e l'Assemblaggio

6.1 Conservazione e Manipolazione

• Confezione Sigillata:Conservare a ≤30°C e ≤70% UR. Utilizzare entro un anno dall'apertura della busta anti-umidità.
• Confezione Aperta:Conservare a ≤30°C e ≤60% UR. I componenti dovrebbero essere sottoposti a rifusione IR entro 168 ore (1 settimana) dall'esposizione. Per conservazioni oltre le 168 ore, eseguire il baking a 60°C per almeno 48 ore prima della saldatura per prevenire danni da umidità ("popcorning") durante la rifusione.

6.2 Processo di Saldatura

Deve essere mantenuta una distanza minima di 2mm tra la base della lente/del supporto e il punto di saldatura.

• Saldatore a Stagno:Temperatura massima 350°C, tempo massimo 3 secondi per giunto. Applicare una sola volta.
• Saldatura a Onda:Temperatura di pre-riscaldo massima 120°C per un massimo di 100 secondi. Temperatura massima dell'onda di saldatura 260°C per un massimo di 5 secondi.
• Pulizia:Utilizzare solventi a base alcolica come l'alcol isopropilico se necessario. Evitare prodotti chimici aggressivi.

6.3 Precauzioni per l'Applicazione

• Questo LED è adatto per segnaletica interna/esterna e apparecchiature elettroniche generali.
• Evitare di applicare stress esterni ai terminali durante la saldatura mentre il LED è caldo.
• Utilizzare la forza minima di serraggio durante l'assemblaggio del PCB per evitare stress meccanici sul componente.
• Una temperatura o un tempo di saldatura eccessivi possono deformare la lente del LED e danneggiare il die interno.

7. Considerazioni di Progettazione e Note Applicative

7.1 Progettazione del Circuito

Utilizzare sempre una resistenza limitatrice di corrente in serie o un circuito driver a corrente costante. Calcolare il valore della resistenza utilizzando la formula: R = (Valimentazione - VF) / IF, dove VF dovrebbe essere preso come il valore massimo dal datasheet (3.3V) per garantire che la corrente non superi il limite anche con un LED a bassa VF. Per un'alimentazione di 5V e una corrente target di 10mA, la resistenza sarebbe circa (5V - 3.3V) / 0.01A = 170 Ω. Una resistenza standard da 180 Ω sarebbe una scelta sicura.

7.2 Gestione Termica

Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa (64mW max), garantire un'adeguata dissipazione del calore dalla giunzione del LED prolunga la durata e mantiene la stabilità della luminosità. Il supporto ad angolo retto in plastica fornisce un certo isolamento, ma il layout del PCB dovrebbe evitare di posizionare il LED vicino ad altre significative sorgenti di calore. Per applicazioni che funzionano alla massima corrente continua (20mA), le considerazioni termiche diventano più importanti.

7.3 Integrazione Ottica

L'angolo di visione di 100 gradi e la lente diffusa forniscono un'emissione luminosa ampia e morbida, adatta per indicatori di stato che devono essere visibili da varie angolazioni. Per applicazioni che richiedono un fascio più focalizzato, sarebbero necessarie ottiche secondarie. Il colore verde (525-535nm) si trova in una regione di alta sensibilità per l'occhio umano, rendendolo altamente efficace per indicatori che attirano l'attenzione.

8. Confronto Tecnico e Differenziazione

Questo LED a foro passante si differenzia per la sua integrazione con un supporto dedicato ad angolo retto (CBI), offrendo una soluzione indicatore completa e facile da assemblare. Rispetto ai LED a montaggio superficiale, le versioni a foro passante come questa spesso offrono una resistenza meccanica superiore per applicazioni soggette a vibrazioni o manipolazione manuale. La specifica struttura di binning sia per intensità che per lunghezza d'onda consente un abbinamento preciso di colore e luminosità in pannelli multi-indicatore, un vantaggio chiave rispetto ai LED commodity non binnati o con binning ampio. Le linee guida complete sulla sensibilità all'umidità e sulla saldatura indicano anche un prodotto progettato per processi produttivi robusti e affidabili.

9. Domande Frequenti (FAQ)

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

La Lunghezza d'Onda di Picco (λP) è la lunghezza d'onda fisica alla quale il LED emette la massima potenza ottica. La Lunghezza d'Onda Dominante (λd) è un valore calcolato basato sulla percezione del colore umana (grafico CIE) che rappresenta la singola lunghezza d'onda che percepiamo essere la luce. Per i LED verdi, sono spesso vicine, ma λd è il parametro più rilevante per la specifica del colore.

9.2 Posso pilotare questo LED a 20mA in modo continuativo?

Sì, 20mA è la massima corrente diretta continua raccomandata. Tuttavia, funzionare a questo massimo genererà più calore e potrebbe ridurre la durata del LED rispetto a funzionare a una corrente inferiore come 10mA. Assicurarsi che la temperatura ambiente sia entro le specifiche e considerare il design termico se vengono utilizzati molti LED.

9.3 Perché l'intervallo di intensità luminosa è così ampio (180-880 mcd)?

Questo è l'intervallo totale possibile su tutta la produzione. Il sistema di binning (HJ, KL, MN) divide questo intervallo in gruppi più piccoli e più consistenti. È necessario specificare il/i codice/i bin richiesti quando si ordina per ottenere LED entro un intervallo di luminosità prevedibile per la propria applicazione.

9.4 È sempre necessario il baking se la busta è aperta per più di 168 ore?

Sì, si raccomanda vivamente il baking a 60°C per 48 ore per eliminare l'umidità assorbita. Saltare questo passaggio rischia l'accumulo di pressione di vapore durante il processo di saldatura ad alta temperatura, che può causare delaminazione interna o crepe ("popcorning"), portando a guasti immediati o latenti.

10. Esempio di Applicazione Pratica

Scenario: Progettazione di un pannello multi-indicatore di stato per un controllore industriale.

Un progettista necessita di indicatori verdi "Sistema Normale" su un pannello verticale. Sceglie questo LED con il supporto ad angolo retto per un facile montaggio su PCB e una chiara visione laterale. Per garantire un aspetto uniforme, specifica il Bin KL per l'intensità (310-520 mcd) e il Bin G10 per la lunghezza d'onda (520-527 nm) nel suo ordine d'acquisto. Sul PCB, posiziona i LED con una spaziatura centro-centro che corrisponde all'impronta del supporto. Il circuito di pilotaggio utilizza una linea di 5V e resistenze limitatrici di corrente da 180Ω per ogni LED, impostando la corrente a ~10mA. Durante l'assemblaggio, il team di produzione segue la regola della vita a banco di 168 ore, eseguendo il baking di eventuali bobine esposte prima della saldatura a onda della scheda. Il risultato è un pannello con indicatori verdi luminosi e uniformi, chiaramente visibili dalla posizione dell'operatore.

11. Principio di Funzionamento

Questo è un diodo a emissione luminosa (LED) a semiconduttore. Quando viene applicata una tensione diretta che supera la sua caratteristica tensione diretta (VF), elettroni e lacune si ricombinano all'interno della regione attiva del materiale semiconduttore InGaN (Nitruro di Indio e Gallio). Questo processo di ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La composizione specifica della lega InGaN determina l'energia del bandgap, che definisce direttamente la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa – in questo caso, verde a circa 525-535 nm. La lente epossidica diffusa incapsula il die semiconduttore, fornisce protezione meccanica e modella l'emissione luminosa in un ampio angolo di visione.

12. Tendenze Tecnologiche

Sebbene i LED a foro passante rimangano vitali per robustezza e certi tipi di assemblaggio, la tendenza più ampia del settore è verso i LED a montaggio superficiale (SMD) a causa delle loro dimensioni ridotte, idoneità per il pick-and-place automatizzato e migliore percorso termico verso il PCB. Tuttavia, le versioni a foro passante come questa continuano a servire applicazioni che richiedono maggiore resistenza del legame meccanico, prototipazione manuale più facile o formati ottici specifici (come la visione ad angolo retto). I progressi nei materiali semiconduttori a conversione di fosfori e a colore diretto continuano a migliorare l'efficienza, la resa cromatica e la massima luminosità di tutti i tipi di LED, inclusi i package a foro passante. L'enfasi su un binning preciso e sulla gestione della sensibilità all'umidità, come si vede in questo datasheet, riflette la spinta del settore verso una maggiore affidabilità e coerenza sia nell'elettronica di consumo che industriale.