Scheda Tecnica LED Rosso Diffuso da 3.1mm - Diametro 3.1mm - Tensione Diretta 2.4V - Dissipazione 75mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento fornisce le specifiche tecniche complete per una lampada LED con lente diffusa, da montare a foro passante. Il dispositivo è progettato per applicazioni generiche di indicazione e illuminazione dove sono richieste prestazioni affidabili e facilità di assemblaggio. Il materiale principale del componente è AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio), noto per la sua alta efficienza e stabilità nella produzione di luce rossa. Il prodotto è conforme alle direttive RoHS, indicando l'assenza di sostanze pericolose come il piombo (Pb).

I vantaggi principali di questo LED includono l'elevata intensità luminosa, che garantisce una buona visibilità anche in ambienti moderatamente illuminati. Presenta un basso consumo energetico, rendendolo adatto per dispositivi alimentati a batteria o applicazioni dove l'efficienza energetica è prioritaria. Il dispositivo è compatibile con circuiti integrati grazie al suo basso requisito di corrente, consentendo il pilotaggio diretto da pin GPIO di microcontrollori o uscite logiche con appropriate resistenze di limitazione della corrente. Il package da 3.1mm di diametro offre un fattore di forma versatile per il montaggio su circuiti stampati (PCB) o pannelli.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

I valori massimi assoluti definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Questi valori sono specificati a una temperatura ambiente (T_A) di 25°C. La massima dissipazione di potenza continua è di 75 mW. La corrente diretta di picco, ammissibile in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms), è di 90 mA. La massima corrente continua DC raccomandata è di 30 mA. Un fattore di derating di 0.4 mA/°C si applica linearmente da 50°C in su, il che significa che la corrente operativa sicura diminuisce all'aumentare della temperatura. Il dispositivo può operare in un intervallo di temperatura ambiente da -40°C a +100°C e può essere conservato in temperature da -55°C a +100°C. Per la saldatura, i terminali possono resistere a 260°C per un massimo di 5 secondi quando misurati a 2.0 mm dal corpo del LED.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Le caratteristiche operative tipiche sono misurate a T_A=25°C e una corrente diretta (I_F) di 20 mA, che è la condizione di test standard.

• Intensità Luminosa (I_V):Varia da un minimo di 85 mcd a un massimo di 310 mcd, con un valore tipico di 240 mcd. Questa misurazione utilizza un sensore e un filtro che approssimano la curva di risposta fotopica dell'occhio CIE.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):60 gradi. Questo è l'angolo totale a cui l'intensità luminosa scende alla metà del suo valore assiale (sull'asse), caratteristica di una lente diffusa che distribuisce la luce.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_P):632 nm. Questa è la lunghezza d'onda alla quale la distribuzione spettrale di potenza è massima.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):Varia da 617 nm a 629 nm, con un valore tipico di 621 nm. Questa è la singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano che definisce il colore (rosso) del LED, derivata dal diagramma di cromaticità CIE.
• Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ):20 nm. Questo indica la purezza spettrale; un valore più piccolo indicherebbe una sorgente luminosa più monocromatica.
• Tensione Diretta (V_F):Tipicamente 2.4 V, con un massimo di 2.4 V a I_F=20mA. Il minimo è 2.0 V.
• Corrente Inversa (I_R):Massimo di 100 μA quando viene applicata una tensione inversa (V_R) di 5V. È fondamentale notare che il dispositivo non è progettato per il funzionamento inverso; questa condizione di test è solo per caratterizzazione.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Il prodotto viene suddiviso in bin in base a parametri prestazionali chiave per garantire coerenza all'interno di un lotto di produzione o per specifiche esigenze applicative.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

I LED sono classificati in tre bin di intensità, misurati in millicandele (mcd) a 20mA:

• Bin EF:Minimo 85 mcd, Massimo 140 mcd.
• Bin GH:Minimo 140 mcd, Massimo 240 mcd.
• Bin J:Minimo 240 mcd, Massimo 310 mcd.

La tolleranza per ogni limite di bin è ±15%.

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

I LED sono anche classificati per la loro lunghezza d'onda dominante per controllare la coerenza del colore:

• Bin H28:617.0 nm a 621.0 nm.
• Bin H29:621.0 nm a 625.0 nm.
• Bin H30:625.0 nm a 629.0 nm.

La tolleranza per ogni limite di bin è ±1 nm. I codici bin specifici per intensità e lunghezza d'onda sono tipicamente marcati sulla confezione o disponibili dal fornitore per consentire una selezione precisa per applicazioni critiche per colore o luminosità.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene il PDF faccia riferimento a curve caratteristiche tipiche, il testo fornito non include i grafici effettivi. Basandosi sul comportamento standard dei LED e sui parametri forniti, si può dedurre la natura di queste curve. Lacurva I-V (Corrente-Tensione)mostrerebbe una relazione esponenziale, con la tensione diretta di circa 2.0-2.4V alla corrente di test di 20mA. Lacurva Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta (I_V-I_F)è generalmente lineare nel normale intervallo operativo, indicando che l'output luminoso è direttamente proporzionale alla corrente. Lacurva Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambientemostrerebbe un coefficiente negativo, il che significa che l'output luminoso diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Lacurva di Distribuzione Spettralesarebbe una curva a campana centrata attorno alla lunghezza d'onda di picco di 632 nm con una larghezza a mezza altezza di 20 nm, definendo l'output di colore rosso.

5. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

5.1 Dimensioni del Package

Il dispositivo è alloggiato in un package rotondo da 3.1mm di diametro con lente diffusa. Note dimensionali chiave includono: tutte le dimensioni sono in millimetri (pollici); la tolleranza standard è ±0.25mm salvo diversa specifica; la massima sporgenza della resina sotto la flangia è 1.0mm; e la spaziatura dei terminali è misurata dove i terminali emergono dal corpo del package. Un disegno dimensionale dettagliato mostrerebbe tipicamente il diametro del corpo, la forma della lente, la lunghezza e il diametro dei terminali.

5.2 Identificazione della Polarità

Per i LED a foro passante, la polarità è solitamente indicata dalla lunghezza del terminale (il terminale più lungo è l'anodo, positivo) o da un punto piatto sul bordo della lente o sulla flangia di plastica. Il catodo (negativo) è tipicamente associato al terminale più corto o al lato con il punto piatto.

5.3 Specifiche di Imballaggio

I LED sono confezionati in sacchetti anti-statici. Le quantità di imballaggio standard sono 1000, 500, 200 o 100 pezzi per sacchetto. Dieci di questi sacchetti sono posti in una scatola interna, per un totale di 10.000 pezzi. Infine, otto scatole interne sono imballate in una scatola di spedizione esterna, risultando in un totale di 80.000 pezzi per scatola esterna. Si nota che in ogni lotto di spedizione, solo la confezione finale potrebbe non essere completa.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Condizioni di Conservazione

I LED dovrebbero essere conservati in un ambiente non superiore a 30°C e al 70% di umidità relativa. Se rimossi dalla loro confezione originale a barriera di umidità, si raccomanda di utilizzarli entro tre mesi. Per una conservazione a lungo termine al di fuori del sacchetto originale, dovrebbero essere conservati in un contenitore sigillato con essiccante o in un essiccatore in atmosfera di azoto per prevenire l'assorbimento di umidità.

6.2 Formatura dei Terminali

Se i terminali devono essere piegati, ciò deve essere fatto a temperatura ambiente normale eprimadella saldatura. La piega deve essere effettuata in un punto ad almeno 3mm di distanza dalla base della lente del LED. La base del telaio dei terminali non deve essere usata come fulcro durante la piegatura per evitare stress sulla sigillatura in epossidico. Durante l'assemblaggio del PCB, dovrebbe essere usata una forza di serraggio minima.

6.3 Processo di Saldatura

Per questo tipo di lampada a foro passante, sono processi adatti la saldatura a onda o la saldatura manuale con saldatore.Il reflow a infrarossi (IR) non è raccomandato.Deve essere mantenuta una distanza minima di 3mm dalla base della lente al punto di saldatura per prevenire la risalita dell'epossidico sui terminali e per evitare danni termici. La lente del LED non deve essere immersa nella saldatura.

Condizioni di Saldatura Raccomandate:

• Saldatore:Temperatura massima 350°C, tempo massimo di saldatura 3 secondi per terminale (una sola volta).
• Saldatura a Onda:Temperatura massima di pre-riscaldamento 100°C per un massimo di 60 secondi. Temperatura massima dell'onda di saldatura 260°C, con un tempo di contatto massimo di 5 secondi.

Temperatura o tempo eccessivi possono causare deformazione della lente o guasto catastrofico.

7. Raccomandazioni Applicative

7.1 Uso Previsto e Precauzioni

Questo LED è progettato per apparecchiature elettroniche ordinarie, inclusi apparecchi per ufficio, dispositivi di comunicazione e applicazioni domestiche. Non è raccomandato per l'uso in applicazioni critiche per la sicurezza o ad alta affidabilità dove un guasto potrebbe mettere a rischio la vita o la salute (es. aviazione, supporto vitale medico, controllo dei trasporti) senza preventiva consultazione e qualifica.

7.2 Progettazione del Circuito di Pilotaggio

I LED sono dispositivi pilotati in corrente. Per garantire una luminosità uniforme quando si pilotano più LED in parallelo, èfortemente raccomandatoutilizzare una resistenza di limitazione della corrente individuale in serie con ciascun LED (Modello di Circuito A). Pilotare i LED in parallelo direttamente da una sorgente di tensione (Modello di Circuito B) è sconsigliato perché piccole variazioni nella caratteristica della tensione diretta (V_F) tra singoli LED possono causare differenze significative nella ripartizione della corrente e, di conseguenza, luminosità non uniforme. Il valore della resistenza in serie può essere calcolato usando la Legge di Ohm: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F, dove I_Fè la corrente diretta desiderata (es. 20mA).

7.3 Protezione dalle Scariche Elettrostatiche (ESD)

Questi LED sono suscettibili ai danni da scariche elettrostatiche. Devono essere prese precauzioni durante la manipolazione e l'assemblaggio:

• Gli operatori dovrebbero indossare braccialetti a terra o guanti anti-statici.
• Tutte le attrezzature, postazioni di lavoro e scaffali di stoccaggio devono essere correttamente messi a terra.
• Utilizzare un ionizzatore per neutralizzare la carica statica che può accumularsi sulla superficie della lente di plastica.

Il danno da ESD può manifestarsi come elevata corrente di dispersione inversa, tensione diretta anormalmente bassa o mancata illuminazione a basse correnti.

8. Pulizia

Se è necessaria la pulizia dopo la saldatura, dovrebbero essere utilizzati solo solventi a base alcolica come l'alcol isopropilico. Prodotti chimici aggressivi o la pulizia ad ultrasuoni possono danneggiare la lente in epossidico o la struttura interna.

9. Confronto Tecnico e Considerazioni

Rispetto a tecnologie più vecchie come i LED rossi in GaAsP (Fosfuro di Gallio Arseniuro), questo dispositivo in AlInGaP offre un'efficienza luminosa significativamente più alta, risultando in una maggiore luminosità per la stessa corrente di ingresso. La lente diffusa fornisce un angolo di visione più ampio e uniforme rispetto a una lente trasparente o cristallina, ideale per indicatori di stato che devono essere visti da varie angolazioni. La dimensione di 3.1mm è uno standard industriale comune, offrendo un buon equilibrio tra output luminoso e consumo di spazio sulla scheda, rispetto a LED più piccoli da 2mm o 3mm, o tipi più grandi da 5mm e 10mm.

10. Domande Frequenti (FAQ)

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

R: La Lunghezza d'Onda di Picco (λ_P=632nm) è il picco fisico dello spettro luminoso emesso dal LED. La Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d=~621nm) è un valore calcolato basato sulla percezione del colore umana (grafico CIE) che definisce il colore visivo. Spesso sono diversi.

D: Posso pilotare questo LED senza una resistenza in serie?

R: No. Collegare un LED direttamente a una sorgente di tensione probabilmente causerebbe un flusso di corrente eccessivo, surriscaldamento e guasto immediato. Una resistenza in serie è obbligatoria per la regolazione della corrente.

D: Perché esiste un sistema di binning?

R: Le variazioni di produzione causano lievi differenze nelle prestazioni. Il binning suddivide i LED in gruppi con parametri strettamente controllati (luminosità, colore), consentendo ai progettisti di selezionare il bin appropriato per applicazioni che richiedono coerenza.

D: Cosa succede se supero i Valori Massimi Assoluti?

R: Operare oltre questi limiti, anche brevemente, può causare danni irreversibili, come riduzione dell'output luminoso, variazione del colore o guasto completo. Progettare sempre con un margine di sicurezza.

11. Studio di Caso di Progettazione e Utilizzo

Scenario: Progettazione di un pannello multi-indicatore per un amplificatore audio consumer.Il pannello richiede 10 indicatori rossi di potenza/stato. Per garantire che tutti i LED abbiano luminosità e colore identici, il progettista specifica LED dello stesso bin di intensità (es. bin GH: 140-240 mcd) e dello stesso bin di lunghezza d'onda (es. H29: 621-625 nm) dal fornitore. Sul circuito è disponibile una linea a 5V. Utilizzando il tipico V_Fdi 2.4V e un I_Fobiettivo di 20mA, la resistenza in serie è calcolata: R = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 Ohm. Viene scelta una resistenza standard da 130Ω o 150Ω. Ogni LED ha la propria resistenza collegata alla linea a 5V, controllata da un transistor o pin GPIO del microcontrollore dell'amplificatore. Durante l'assemblaggio, i tecnici utilizzano pratiche sicure per l'ESD e saldano manualmente i LED a 320°C per meno di 2 secondi per terminale, assicurando che sia mantenuta la distanza di 3mm dalla lente.

12. Principio di Funzionamento

Un LED è un diodo a semiconduttore. Quando viene applicata una tensione diretta che supera il suo bandgap, elettroni e lacune si ricombinano nella regione attiva (lo strato di AlInGaP in questo caso). Questa ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica composizione del materiale (AlInGaP) determina l'energia del bandgap, che definisce direttamente la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa—in questo caso, nello spettro rosso. La lente in epossidico diffusa contiene particelle di diffusione che randomizzano la direzione dei fotoni emessi, creando un pattern di fascio più ampio e morbido rispetto a una lente trasparente.

13. Tendenze Tecnologiche

La tendenza generale nella tecnologia LED è verso una maggiore efficienza (più lumen per watt), un miglioramento della resa cromatica e una maggiore affidabilità. Per i LED di tipo indicatore, continua la miniaturizzazione (es. package da 1.6mm, 1.0mm). C'è anche una crescente enfasi su angoli di visione più ampi e consistenti e tolleranze di binning più strette per soddisfare le esigenze dell'elettronica di consumo e delle applicazioni automobilistiche. Inoltre, la spinta verso la sostenibilità promuove materiali e processi con un minore impatto ambientale durante l'intero ciclo di vita.