Scheda Tecnica LED T-1 3/4 Through Hole - 572nm Giallo-Verde - 20mA - 75mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche per un LED through-hole T-1 3/4 (circa 5mm). Il dispositivo è progettato per applicazioni di indicazione di stato e segnalazione in un'ampia gamma di apparecchiature elettroniche. Utilizza un chip semiconduttore AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) per produrre luce nello spettro giallo-verde, con un picco specifico a 572nm. Il LED è incapsulato in una lente diffusa verde che aiuta ad ampliare l'angolo di visione e ad ammorbidire l'emissione luminosa. Questo tipo di package è un fattore di forma standard del settore, che consente un montaggio versatile su circuiti stampati (PCB) o pannelli utilizzando tecniche di saldatura convenzionali.

I vantaggi principali di questo LED includono la sua conformità alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose), indicando che è privo di piombo. Offre un equilibrio tra elevata intensità luminosa e basso consumo energetico, rendendolo adatto sia per dispositivi alimentati a batteria che da rete. Il suo design è compatibile con i livelli di pilotaggio dei circuiti integrati (IC), semplificando i requisiti di interfaccia nei sistemi digitali.

I mercati target per questo componente sono estesi, comprendendo apparecchiature di comunicazione, periferiche informatiche, elettronica di consumo, elettrodomestici e sistemi di controllo industriale. La sua funzione principale è fornire un feedback visivo chiaro e affidabile riguardo allo stato del sistema, all'indicazione di alimentazione o alle modalità operative.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Non sono destinati al funzionamento normale.

• Dissipazione di Potenza (Pd):Massimo 75 mW. Questa è la potenza elettrica totale che può essere convertita in calore e luce in sicurezza dal package del LED ad una temperatura ambiente (TA) di 25°C.
• Corrente Diretta Continua (IF):Massimo 30 mA in corrente continua.
• Corrente Diretta di Picco:Massimo 60 mA, ma solo in condizioni pulsate (ciclo di lavoro ≤ 1/10, larghezza dell'impulso ≤ 10ms). Ciò consente una sovra-pilotaggio breve per ottenere una luminosità istantanea più elevata, ad esempio in applicazioni stroboscopiche o lampeggianti.
• Derating:La massima corrente diretta continua ammissibile deve essere ridotta linearmente dal suo valore nominale di 30mA a 25°C di 0.57 mA per ogni grado Celsius di aumento della temperatura ambiente sopra i 50°C. Ciò è cruciale per la gestione termica in ambienti ad alta temperatura.
• Intervallo di Temperatura Operativa:Da -40°C a +85°C. Il dispositivo è classificato per funzionare entro questo ampio intervallo di temperatura.
• Intervallo di Temperatura di Stoccaggio:Da -40°C a +100°C.
• Temperatura di Saldatura dei Terminali:260°C per un massimo di 5 secondi, misurata a 2.0mm (0.079") dal corpo del LED. Questo definisce la finestra di processo per la saldatura manuale o a onda.

2.2 Caratteristiche Elettriche & Ottiche

Questi sono i parametri di prestazione tipici misurati a TA=25°C e IF=20mA, che è la condizione di test standard.

• Intensità Luminosa (Iv):Da 85 a 400 mcd (millicandela), con un valore tipico di 180 mcd. Questa ampia gamma è gestita attraverso un sistema di binning (vedi Sezione 4). La misurazione utilizza un sensore filtrato per corrispondere alla curva di risposta fotopica (occhio umano) (CIE). Una tolleranza di test del ±15% è applicata ai limiti del bin.
• Angolo di Visione (2θ1/2):40 gradi (tipico). Questo è l'angolo totale a cui l'intensità luminosa scende alla metà del valore misurato sull'asse centrale. La lente diffusa verde contribuisce a questo angolo di visione moderatamente ampio.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λP):575 nm (tipico). Questa è la lunghezza d'onda nel punto più alto della curva spettrale di emissione del LED.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd):Da 566 a 578 nm. Questa è la singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano che definisce il colore, derivata dal diagramma di cromaticità CIE. L'obiettivo è 572nm.
• Larghezza a Metà Altezza della Linea Spettrale (Δλ):11 nm (tipico). Questo indica la purezza spettrale o la larghezza di banda della luce emessa; un valore più piccolo indica una sorgente più monocromatica.
• Tensione Diretta (VF):Da 2.1 a 2.4 V (tipico 2.4V) a IF=20mA. Questa è la caduta di tensione ai capi del LED durante il funzionamento.
• Corrente Inversa (IR):Massimo 100 μA quando viene applicata una tensione inversa (VR) di 5V.Nota Critica:Questa condizione di test è solo per caratterizzazione. Il LED è un diodo e non è progettato per funzionare in polarizzazione inversa; l'applicazione di tensione inversa può danneggiarlo.

3. Specifica del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nella produzione, i LED vengono suddivisi in bin di prestazione. Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfano requisiti specifici di intensità e colore.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

I bin sono definiti da un codice (EF0, GH0, JK0) con valori di intensità minima e massima a IF=20mA. Una tolleranza di ±15% si applica a ciascun limite del bin.

• EF0:85 - 140 mcd
• GH0:140 - 240 mcd
• JK0:240 - 400 mcd

Il codice di classificazione Iv è stampato su ogni sacchetto di imballaggio per la tracciabilità.

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

I bin di lunghezza d'onda sono definiti dai codici H06 fino a H11, ciascuno che copre un intervallo di 2nm. Una tolleranza di ±1nm si applica a ciascun limite del bin.

• H06:566.0 - 568.0 nm
• H07:568.0 - 570.0 nm
• H08:570.0 - 572.0 nm
• 572.0 - 574.0 nmH10:
• 574.0 - 576.0 nmH11:
• 576.0 - 578.0 nm4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene nel datasheet siano referenziate curve grafiche specifiche (es. Fig.1 per il picco spettrale, Fig.6 per l'angolo di visione), i dati forniti consentono l'analisi delle relazioni chiave.

Corrente vs. Intensità Luminosa (Relazione I-Iv):

Per i LED AlInGaP, l'intensità luminosa è generalmente proporzionale alla corrente diretta entro l'intervallo operativo. Pilotare il LED alla massima corrente continua (30mA) produrrebbe un'intensità maggiore rispetto alla condizione di test a 20mA, ma devono essere considerati gli effetti termici e il calo di efficienza. La corrente pulsata nominale (60mA) consente una luminosità di picco ancora più elevata in applicazioni con ciclo di lavoro.Dipendenza dalla Temperatura:

La specifica di derating (0.57 mA/°C sopra i 50°C) è un indicatore diretto delle limitazioni termiche. All'aumentare della temperatura di giunzione, la corrente massima ammissibile diminuisce per prevenire il surriscaldamento. Inoltre, la tensione diretta (VF) di un LED ha tipicamente un coefficiente di temperatura negativo, il che significa che diminuisce leggermente all'aumentare della temperatura. Anche l'emissione luminosa generalmente diminuisce con l'aumento della temperatura di giunzione.Caratteristiche Spettrali:

La lunghezza d'onda dominante (λd) di 572nm colloca questo LED nella regione giallo-verde, che è vicina alla massima sensibilità della curva di visione fotopica umana. Ciò lo rende altamente efficiente in termini di luminosità percepita per unità di potenza radiante. La larghezza a metà altezza spettrale di 11nm indica una banda di emissione relativamente stretta, caratteristica della tecnologia AlInGaP, che risulta in un colore saturo.5. Informazioni Meccaniche & di Imballaggio

5.1 Dimensioni di Contorno

Il dispositivo è conforme al profilo standard del package radiale T-1 3/4 con terminali. Note dimensionali chiave includono:

Tutte le dimensioni sono in millimetri, con una tolleranza generale di ±0.25mm se non specificato diversamente.

• La sporgenza massima della resina sotto la flangia è di 1.0mm.
• La distanza tra i terminali è misurata nel punto in cui i terminali escono dal corpo del package, il che è critico per il layout del PCB.
• Il lead frame del LED incorpora una caratteristica di taglio, probabilmente per stabilità meccanica durante l'assemblaggio o come parte del processo di produzione.
• 5.2 Identificazione della Polarità

Per i LED through-hole radiali, il catodo (terminale negativo) è tipicamente identificato da un punto piatto sul bordo della lente, un terminale più corto o un intaglio nella flangia. Il datasheet implica la pratica standard del settore; il terminale più lungo è solitamente l'anodo (+). I progettisti devono verificare la polarità durante l'assemblaggio per prevenire connessioni inverse.

5.3 Specifica di Imballaggio

I LED sono forniti in sacchetti anti-statici. Sono disponibili più opzioni di imballaggio per sacchetto: 1000, 500, 200 o 100 pezzi. Questi sacchetti sono poi consolidati in cartoni:

Cartone Interno:

• Contiene 15 sacchetti di imballaggio. Se si utilizzano sacchetti da 1000 pezzi, il totale è di 15.000 pezzi.Cartone Esterno:
• Contiene 8 cartoni interni, risultando in un totale di 120.000 pezzi per una spedizione completa utilizzando sacchetti da 1000 pezzi. L'ultimo pacco in un lotto di spedizione potrebbe non essere completo.6. Linee Guida per Saldatura & Assemblaggio

6.1 Stoccaggio

Per lo stoccaggio a lungo termine, l'ambiente non deve superare i 30°C o il 70% di umidità relativa. I LED rimossi dalle loro originali buste sigillate a barriera di umidità dovrebbero essere utilizzati entro tre mesi. Per lo stoccaggio prolungato al di fuori della confezione originale, dovrebbero essere conservati in un contenitore sigillato con essiccante o in un essiccatore purgato con azoto per prevenire l'assorbimento di umidità, che può causare "popcorning" durante la saldatura.

6.2 Pulizia

Se è necessaria la pulizia dopo la saldatura, dovrebbero essere utilizzati solo solventi a base alcolica come l'alcol isopropilico (IPA). Prodotti chimici aggressivi potrebbero danneggiare la lente in epossidica.

6.3 Formatura dei Terminali

Se i terminali devono essere piegati per il montaggio, ciò deve essere fatto

primadella saldatura e a temperatura ambiente. La piega deve essere effettuata ad almeno 3mm dalla base della lente del LED. La base del LED non deve essere utilizzata come fulcro durante la piegatura, poiché ciò può sollecitare i bond interni dei fili o la tenuta epossidica. Durante l'inserimento nel PCB, utilizzare una forza di serraggio minima per evitare stress meccanici.6.4 Processo di Saldatura

Deve essere mantenuta una distanza minima di 2mm tra il punto di saldatura e la base della lente del LED. La lente non deve mai essere immersa nella saldatura.

Saldatore a Stagno:

• Temperatura massima 350°C, tempo massimo 3 secondi per terminale (solo saldatura una tantum).Saldatura a Onda:
• Preriscaldamento a un massimo di 100°C per un massimo di 60 secondi. Temperatura dell'onda di saldatura massima 260°C, con un tempo di immersione massimo di 5 secondi. Il LED deve essere posizionato in modo che l'onda di saldatura non arrivi entro 2mm dalla base della lente.Avvertenza Critica:
• Temperatura o tempo eccessivi possono fondere o deformare la lente epossidica, degradare i materiali interni e causare un guasto catastrofico. La saldatura a rifusione a infrarossi (IR) è esplicitamente dichiarata non adatta per questo tipo di package through-hole.7. Raccomandazioni Applicative & di Progettazione

7.1 Progettazione del Circuito di Pilotaggio

Un LED è un dispositivo pilotato a corrente. La sua luminosità è controllata dalla corrente, non dalla tensione. Per garantire una luminosità uniforme quando si pilotano più LED, specialmente in parallelo, è

fortemente raccomandatoutilizzare un resistore limitatore di corrente individuale in serie con ciascun LED (Modello di Circuito A).Non è raccomandato utilizzare un singolo resistore per più LED in parallelo (Modello di Circuito B). Piccole variazioni nella caratteristica della tensione diretta (VF) da un LED all'altro causeranno differenze significative nella corrente che scorre in ciascun ramo, portando a luminosità non uniforme. Il resistore in serie serve a stabilizzare la corrente e compensare le variazioni nella tensione di alimentazione e nella VF del LED.

Il valore del resistore (R) può essere calcolato utilizzando la Legge di Ohm: R = (Vcc - VF) / IF, dove Vcc è la tensione di alimentazione, VF è la tensione diretta del LED (utilizzare il valore massimo dal datasheet per un progetto conservativo) e IF è la corrente diretta desiderata (es. 20mA).

7.2 Protezione dalle Scariche Elettrostatiche (ESD)

Il LED è suscettibile ai danni da scariche elettrostatiche. Devono essere prese precauzioni durante la manipolazione e l'assemblaggio:

Il personale dovrebbe indossare braccialetti collegati a terra o guanti anti-statici.

• Tutte le apparecchiature, i banchi di lavoro e gli scaffali di stoccaggio devono essere correttamente messi a terra.
• Può essere utilizzato un ionizzatore per neutralizzare la carica statica che può accumularsi sulla lente plastica a causa dell'attrito.
• Implementare un programma di controllo ESD con formazione e certificazione per il personale che lavora nell'area di assemblaggio.
• 7.3 Scenari Applicativi Tipici

Questo LED è ben adatto sia per segnaletica interna ed esterna (dove la sua luminosità e colore sono efficaci) che per apparecchiature elettroniche generali. Usi specifici includono:

Indicatori di Alimentazione/Stato:

• Luci di accensione/spegnimento, standby o modalità operativa su elettrodomestici, computer e apparecchiature di rete.Indicatori su Pannello:
• Retroilluminazione per interruttori, pulsanti o scritte su pannelli di controllo.Elettronica di Consumo:
• Luci indicatrici su apparecchiature audio/video, caricatori e giocattoli.Controlli Industriali:
• Indicazione di stato su macchinari, sensori e strumentazione.8. Confronto Tecnico & Considerazioni

Rispetto a tecnologie più vecchie come i LED verdi GaP (Fosfuro di Gallio), questo LED giallo-verde AlInGaP offre un'efficienza luminosa e un'intensità significativamente maggiori, risultando in un'emissione più brillante a parità di corrente di pilotaggio. La lunghezza d'onda di 572nm fornisce un'eccellente visibilità poiché si allinea strettamente con la massima sensibilità dell'occhio umano nella visione fotopica (diurna).

Quando si seleziona un LED per un'applicazione, i progettisti devono considerare i compromessi tra angolo di visione e intensità assiale. L'angolo di visione di 40 gradi di questo LED offre un buon compromesso, fornendo un cono di visione ragionevolmente ampio mantenendo una buona luminosità sull'asse. Per applicazioni che richiedono un angolo di visione estremamente ampio, una forma di lente diversa (es. un package a testa piatta o laterale) sarebbe più appropriata.

Il package through-hole offre vantaggi nella prototipazione, nell'assemblaggio manuale e nelle applicazioni che richiedono un'elevata resistenza meccanica del giunto di saldatura. Tuttavia, per l'assemblaggio automatizzato ad alto volume, i package a montaggio superficiale (SMD) sono generalmente preferiti a causa delle velocità di posizionamento più elevate e del ridotto spazio su scheda.

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Posso pilotare questo LED direttamente da un'uscita logica digitale a 5V?

R: No. La tensione diretta tipica è 2.4V. Collegarlo direttamente a 5V causerebbe un flusso di corrente eccessivo, distruggendo il LED. È necessario utilizzare un resistore limitatore di corrente in serie. Per un'alimentazione di 5V e un obiettivo di 20mA, un resistore di circa (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 Ohm sarebbe un punto di partenza (utilizzare il valore standard più vicino, es. 120 o 150 Ohm).

D: Cosa significa la specifica di "derating" per il mio progetto?

R: Se la tua applicazione opera a una temperatura ambiente superiore a 50°C, devi ridurre la corrente continua massima. Ad esempio, a 70°C ambiente (20°C sopra il riferimento di 50°C), devi ridurre la corrente di 20°C * 0.57 mA/°C = 11.4 mA. Pertanto, la massima corrente continua sicura a 70°C sarebbe 30 mA - 11.4 mA = 18.6 mA.

D: Perché esiste una valutazione di corrente di "picco" separata?

R: Il LED può gestire una corrente più elevata in brevi impulsi perché il calore generato non ha il tempo di aumentare la temperatura di giunzione a un livello dannoso. Ciò è utile per creare lampi molto luminosi o per schemi di multiplexing in cui più LED sono pilotati in sequenza.

D: Come interpreto i codici di binning quando ordino?

R: Specificheresti il bin di intensità luminosa desiderato (es. GH0 per 140-240 mcd) e il bin di lunghezza d'onda dominante (es. H08 per 570-572nm) per garantire che i LED ricevuti abbiano luminosità e colore coerenti. Se la tua applicazione non è critica per il colore, un bin di lunghezza d'onda più ampio potrebbe essere accettabile e potenzialmente più conveniente.

10. Esempio di Studio di Caso di Progettazione

Scenario:

Progettazione di un pannello indicatore di stato per un controllore industriale che opera in un ambiente fino a 60°C. Il pannello ha tre LED: Alimentazione (acceso fisso), Guasto (lampeggiante) e Attivo (pulsante durante la comunicazione). Il sistema utilizza un microcontrollore a 3.3V per il controllo.Passaggi di Progettazione:

Selezione della Corrente:

1. A causa dell'ambiente a 60°C, applicare il derating. Temperatura sopra i 50°C è 10°C. Riduzione di corrente = 10°C * 0.57 mA/°C = 5.7 mA. Corrente continua massima = 30 mA - 5.7 mA = 24.3 mA. Viene scelto un obiettivo di progetto di 15mA per affidabilità e longevità, fornendo una buona luminosità rimanendo ben entro i limiti.Calcolo del Resistore:
2. Utilizzando Vcc = 3.3V, VF(max) = 2.4V, IF = 15mA. R = (3.3V - 2.4V) / 0.015A = 60 Ohm. Viene selezionato un resistore standard da 62 ohm.Metodo di Pilotaggio:
3. Ciascun LED è collegato tra un pin GPIO del microcontrollore (configurato come uscita) e massa, con il proprio resistore in serie da 62 ohm. Il LED "Guasto" viene fatto lampeggiare via software. Il LED "Attivo" viene pulsato a una frequenza più alta per un effetto visivo distinto, rimanendo entro il limite del ciclo di lavoro di 1/10 se si utilizzano impulsi sopra i 30mA.Binning:
4. Per un aspetto coerente, specificare il bin di intensità GH0 e il bin di lunghezza d'onda H08 o H09 per garantire che tutti e tre i LED corrispondano strettamente in luminosità e tonalità.Layout:
5. I fori del PCB sono posizionati secondo la dimensione della distanza tra i terminali. Viene mantenuta un'area di esclusione di almeno 2mm di raggio attorno al corpo del LED per prevenire la risalita della saldatura durante la saldatura a onda.11. Introduzione al Principio Tecnologico

Questo LED è basato su materiale semiconduttore AlInGaP cresciuto su un substrato. Quando viene applicata una tensione diretta attraverso la giunzione p-n, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva dove si ricombinano. Questo processo di ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La lunghezza d'onda specifica della luce (colore) è determinata dall'energia del bandgap del materiale semiconduttore, che è ingegnerizzata regolando i rapporti di Alluminio, Indio, Gallio e Fosforo durante la crescita del cristallo. L'emissione giallo-verde a 572nm è ottenuta con una composizione specifica di AlInGaP. La lente epossidica diffusa verde serve a molteplici scopi: incapsula e protegge il fragile chip semiconduttore e i bond dei fili, agisce come elemento rifrattivo per modellare il fascio luminoso in uscita (creando l'angolo di visione di 40 gradi) e contiene particelle diffusanti per disperdere la luce, rendendo la superficie emissiva più uniforme e meno abbagliante.

12. Tendenze del Settore & Contesto

Sebbene i LED through-hole come questo package T-1 3/4 rimangano vitali per riparazioni, hobbisti e alcuni mercati industriali, la tendenza dominante nella produzione elettronica è verso la tecnologia a montaggio superficiale (SMT). I LED SMD offrono vantaggi significativi in velocità di assemblaggio automatizzato, risparmio di spazio su scheda e profilo più basso. Tuttavia, i componenti through-hole sono apprezzati per la loro robustezza meccanica, facilità di saldatura manuale e rielaborazione e connessione termica superiore al PCB tramite i terminali. In termini di tecnologia dei materiali, AlInGaP rimane lo standard per LED rossi, arancioni, ambra e giallo-verdi ad alta efficienza. Per i verdi veri e i blu, InGaN (Nitruro di Indio Gallio) è la tecnologia prevalente. Il focus dello sviluppo continua ad essere sull'aumento dell'efficienza luminosa (lumen per watt), sul miglioramento della coerenza e stabilità del colore in funzione della temperatura e della durata di vita e sul miglioramento dell'affidabilità in condizioni ambientali severe.

While through-hole LEDs like this T-1 3/4 package remain vital for repair, hobbyist, and certain industrial markets, the dominant trend in electronics manufacturing is towards surface-mount technology (SMT). SMD LEDs offer significant advantages in automated assembly speed, board space savings, and lower profile. However, through-hole components are valued for their mechanical robustness, ease of manual soldering and rework, and superior thermal connection to the PCB via the leads. In terms of material technology, AlInGaP remains the standard for high-efficiency red, orange, amber, and yellow-green LEDs. For true green and blue colors, InGaN (Indium Gallium Nitride) is the prevalent technology. The development focus continues to be on increasing luminous efficacy (lumens per watt), improving color consistency and stability over temperature and lifetime, and enhancing reliability under harsh environmental conditions.