Scheda Tecnica LED Bianco T-1 3/4 - Diametro 5mm - Tensione Diretta 3.6V - Dissipazione 120mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche di un diodo a emissione luminosa (LED) bianco ad alta luminosità, progettato per il montaggio through-hole su circuiti stampati (PCB) o pannelli. Il dispositivo utilizza la tecnologia InGaN (Indio Gallio Nitruro) per produrre luce bianca ed è incapsulato in un package popolare T-1 3/4 (5mm) di diametro con lente trasparente. È progettato per basso consumo energetico ed alta efficienza, rendendolo adatto per un'ampia gamma di applicazioni di segnalazione e illuminazione dove è richiesta una prestazione affidabile.

I vantaggi principali di questo LED includono la conformità alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose), il che significa che è privo di piombo. Il suo design è compatibile con i circuiti integrati grazie ai bassi requisiti di corrente. La versatilità di montaggio consente un'integrazione flessibile in varie apparecchiature elettroniche.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

Il dispositivo non deve essere operato oltre questi limiti, poiché ciò potrebbe causare danni permanenti.

• Dissipazione di Potenza (Pd):120 mW. Questa è la potenza totale massima che il LED può dissipare sotto forma di calore.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):100 mA. Questa è la massima corrente impulsiva ammissibile, specificata con un ciclo di lavoro 1/10 e una larghezza d'impulso di 0.1ms. È significativamente superiore al valore in DC per accogliere brevi impulsi ad alta intensità.
• Corrente Diretta in DC (I_F):30 mA. Questa è la massima corrente diretta continua raccomandata per un funzionamento affidabile a lungo termine.
• Intervallo di Temperatura Operativa (T_opr):-25°C a +80°C. Il LED è progettato per funzionare entro questo intervallo di temperatura ambiente.
• Intervallo di Temperatura di Conservazione (T_stg):-30°C a +100°C.
• Temperatura di Saldatura dei Terminali:260°C per 5 secondi, misurata a 1.6mm (0.063") dal corpo del LED. Definisce il profilo termico che i terminali possono sopportare durante la saldatura manuale o a onda.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi parametri sono misurati a una temperatura ambiente (T_a) di 25°C e definiscono le prestazioni tipiche del dispositivo.

• Intensità Luminosa (I_v):10000 - 16000 mcd (millicandela) a una corrente diretta (I_F) di 20mA. Questa è una misura della potenza percepita della luce emessa in una direzione specifica. Il valore effettivo è soggetto a una tolleranza di ±15% ed è classificato in bin (vedi Sezione 3). La misurazione segue la curva di risposta dell'occhio CIE.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):15 gradi (tipico). Questo è l'angolo totale a cui l'intensità luminosa scende alla metà del suo valore assiale di picco. Un angolo di visione così stretto indica un fascio più focalizzato, simile a un proiettore.
• Coordinate Cromatiche (x, y):Approssimativamente 0.30, 0.30 a I_F= 20mA. Queste coordinate definiscono il punto colore della luce bianca sul diagramma di cromaticità CIE 1931. Sono definiti bin specifici per un controllo del colore più stretto (vedi Sezione 3).
• Tensione Diretta (V_F):3.3V (min) / 3.6V (max) a I_F= 20mA. Questa è la caduta di tensione ai capi del LED durante il funzionamento. Anche questo parametro è classificato in bin per garantire la coerenza.
• Corrente Inversa (I_R):100 µA (max) a una Tensione Inversa (V_R) di 5V.Nota Critica:Questo parametro è solo per scopi di test. Il LED non è progettato per funzionare in polarizzazione inversa e l'applicazione di una tensione inversa in un circuito reale può danneggiare il dispositivo.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

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

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa (I_v)

Basato sui valori minimi e massimi di intensità luminosa a I_F=20mA:

• Y1:10000 - 13000 mcd
• Z1:13000 - 17000 mcd
• Z2:17000 - 22000 mcd

Si applica un margine di misura del 15%.

3.2 Binning della Tensione Diretta (V_F)

Basato sulla tensione diretta a I_F=20mA:

• 3H:2.75V - 3.00V
• 4H:3.00V - 3.25V
• 5H:3.25V - 3.50V
• 6H:3.50V - 3.60V

Si applica un margine di misura del 15%.

3.3 Binning della Tonalità (Cromaticità)

Definito da quadrilateri di coordinate (x,y) sul diagramma CIE 1931, come ad esempio:

• Bin 40:Coordinate che formano un quadrilatero attorno a un punto bianco specifico.
• Bin 50, 60, 70:Bin successivi con coordinate colore progressivamente diverse, consentendo la selezione da tonalità di bianco più fredde a potenzialmente più calde (l'interpretazione specifica richiede il diagramma).

Si applica un margine di misura delle coordinate colore di ±0.01.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene grafici specifici siano referenziati nella scheda tecnica, le curve tipiche per tali LED includerebbero:

• Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta (I_vvs. I_F):Mostra come l'emissione luminosa aumenti con la corrente, tipicamente in modo sub-lineare, sottolineando l'importanza della regolazione di corrente rispetto alla regolazione di tensione.
• Tensione Diretta vs. Corrente Diretta (V_Fvs. I_F):Dimostra la caratteristica esponenziale I-V di un diodo. La tensione aumenta bruscamente una volta superata la soglia di accensione.
• Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente (I_vvs. T_a):Illustra la diminuzione dell'emissione luminosa all'aumentare della temperatura di giunzione, una considerazione chiave per la gestione termica in applicazioni ad alta potenza o ad alta temperatura ambiente.

Queste curve sono essenziali per comprendere il comportamento del dispositivo in condizioni non standard (correnti o temperature diverse) e per una progettazione accurata del circuito.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il LED utilizza un package through-hole rotondo standard T-1 3/4 (5mm). Note dimensionali chiave includono:

• Tutte le dimensioni sono in millimetri (i pollici sono forniti tra parentesi).
• Si applica una tolleranza generale di ±0.25mm (±0.010") salvo diversa specifica.
• La massima sporgenza della resina sotto la flangia è di 1.0mm (0.04").
• La distanza tra i terminali è misurata nel punto in cui i terminali emergono dal corpo del package.

5.2 Identificazione della Polarità e Formatura dei Terminali

Tipicamente, il terminale più lungo denota l'anodo (positivo), e il terminale più corto o un punto piatto sul bordo del package denota il catodo (negativo). La scheda tecnica enfatizza regole critiche di manipolazione:

• La formatura dei terminali deve essere effettuataprimadella saldatura e a temperatura ambiente normale.
• Le pieghe devono essere effettuate ad almeno 3mm dalla base della lente del LED. È vietato utilizzare il corpo del package come fulcro.
• I terminali devono essere tagliati a temperatura normale.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

6.1 Parametri di Saldatura

Saldatura Manuale (Saldatore):

• Temperatura: massimo 300°C.
• Tempo: massimo 3 secondi per terminale (una sola volta).

Saldatura a Onda:

• Temperatura di Pre-riscaldo: massimo 100°C.
• Tempo di Pre-riscaldo: massimo 60 secondi.
• Temperatura dell'Onda di Saldatura: massimo 260°C.
• Tempo di Contatto: massimo 5 secondi.

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

6.2 Conservazione e Pulizia

• Conservazione:Le condizioni di conservazione raccomandate sono ≤30°C e ≤70% di umidità relativa. I LED rimossi dalle loro buste originali a barriera di umidità dovrebbero essere utilizzati entro tre mesi. Per conservazioni più lunghe, utilizzare un contenitore sigillato con essiccante o un'atmosfera di azoto.
• Pulizia:Utilizzare solventi a base alcolica come l'alcol isopropilico se la pulizia è necessaria.

6.3 Precauzioni contro le Scariche Elettrostatiche (ESD)

I LED sono sensibili all'elettricità statica. Le precauzioni di manipolazione includono l'uso di braccialetti, guanti antistatici e l'assicurarsi che tutte le apparecchiature siano correttamente messe a terra.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

Il flusso di imballaggio standard è il seguente:

• Unità Base:500 o 250 pezzi per busta antistatica a barriera di umidità.
• Scatola Interna:Contiene 10 buste, per un totale di 5.000 pezzi.
• Scatola Esterna:Contiene 8 scatole interne, per un totale di 40.000 pezzi.

Il numero di parte specifico (es. LTW-2S3D7) identifica il prodotto. Il codice del bin di intensità luminosa è stampato su ogni busta di imballaggio.

8. Raccomandazioni Applicative

8.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo LED è adatto per spie luminose generiche, display di stato, retroilluminazione per piccoli pannelli e illuminazione decorativa in elettronica di consumo, elettrodomestici, pannelli di controllo industriali e applicazioni interne automobilistiche (dove sono soddisfatte le specifiche ambientali). È destinato a equipaggiamenti elettronici ordinari.

8.2 Considerazioni sulla Progettazione del Circuito

Metodo di Pilotaggio:I LED sono dispositivi pilotati in corrente. Per garantire una luminosità uniforme, specialmente quando si collegano più LED in parallelo, èfortemente raccomandatoutilizzare una resistenza di limitazione di corrente in serie per ogni LED (Modello Circuito A). Pilotare più LED in parallelo direttamente da una sorgente di tensione (Modello Circuito B) è sconsigliato a causa delle variazioni nella tensione diretta (V_F) tra i singoli LED, che può causare differenze significative nella corrente e, di conseguenza, nella luminosità.

Il valore della resistenza in serie può essere calcolato usando la Legge di Ohm: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F, dove V_Fe I_Fsono i punti di funzionamento desiderati per il LED.

8.3 Gestione Termica

Sebbene questo sia un dispositivo a bassa potenza, rispettare i valori massimi di dissipazione di potenza e di temperatura operativa è cruciale per la longevità. In applicazioni con alte temperature ambiente o spazi chiusi, assicurare un adeguato flusso d'aria o considerare il derating della corrente operativa.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

Rispetto a tecnologie più vecchie come le lampadine a incandescenza, questo LED offre un'efficienza di gran lunga superiore, una vita più lunga e una minore generazione di calore. All'interno del mercato dei LED, i suoi principali fattori di differenziazione sono la specifica combinazione di alta intensità luminosa (oltre 10.000 mcd) da un package standard da 5mm, un angolo di visione stretto di 15 gradi per luce diretta e una struttura di binning ben definita per la coerenza di luminosità e colore. La conformità RoHS è un requisito standard ma rimane una caratteristica critica per la moderna produzione elettronica.

10. Domande Frequenti (FAQ)

D: Posso pilotare questo LED direttamente da un'alimentazione da 5V senza una resistenza?
R:No.Ciò probabilmente distruggerebbe il LED. La tensione diretta è circa 3.6V. Applicare 5V causerebbe un flusso di corrente eccessivo, superando il valore massimo in DC. Utilizzare sempre una resistenza di limitazione di corrente in serie.

D: Qual è la differenza tra la Corrente Diretta di Picco (100mA) e la Corrente Diretta in DC (30mA)?
R: Il LED può gestire brevi impulsi di corrente più alta (100mA) ma solo con un basso ciclo di lavoro. Per il funzionamento continuo, la corrente non deve superare i 30mA. Superare il valore in DC causa calore eccessivo e rapido degrado.

D: Perché l'angolo di visione è così stretto (15°)?
R: La lente trasparente e il riflettore interno del die sono progettati per collimare la luce in un fascio focalizzato. Questo è ideale per applicazioni in cui la luce deve essere vista da una direzione specifica, come una spia su un pannello vista frontalmente.

D: Come interpreto i Bin della Tonalità (40, 50, ecc.)?
R: Questi bin rappresentano diverse regioni sul diagramma di cromaticità CIE. Numeri più bassi (es. Bin 40) tipicamente corrispondono a luce bianca con diverse temperature di colore correlate (CCT). Per un abbinamento colore preciso, consultare il diagramma di cromaticità specifico e gli intervalli di coordinate forniti nella scheda tecnica completa.

11. Caso Pratico di Progettazione

Scenario:Progettazione di un pannello indicatore di stato con 10 LED bianchi identici. L'alimentazione disponibile è 12V DC. L'obiettivo è ottenere un'illuminazione brillante e uniforme.

Passaggi di Progettazione:

1. Topologia del Circuito:Per garantire l'uniformità, collegare i 10 LED in serie, ciascuno con la propria resistenza (o utilizzare una singola resistenza di potenza più alta per l'intera stringa se i bin V_Fsono stretti). Un collegamento in parallelo è più rischioso a causa delle variazioni di V_F variation.
2. Punto di Funzionamento:Scegliere una corrente diretta (I_F). Un punto sicuro e luminoso è 20mA, che è la condizione di test e rientra nel massimo di 30mA.
3. Calcolo della Tensione:Assumere un caso peggiore V_Fdal Bin 6H: 3.6V. Per 10 LED in serie, V_Ftotale = 36V. Questo supera l'alimentazione da 12V, quindi una connessione in serie di tutti e 10 è impossibile. Invece, utilizzare due rami paralleli di 5 LED ciascuno in serie.
4. Calcolo della Resistenza per un Ramo (5 LED):
   V_Ftotale (5 LED) = 5 * 3.6V = 18V. Questo è già superiore a 12V, quindi anche questo approccio fallisce. Rivalutare: Con un'alimentazione da 12V, si possono avere solo pochi LED in serie. Per 3 LED in serie: V_F= 10.8V. Resistenza R = (12V - 10.8V) / 0.020A = 60 Ohm. Potenza nella resistenza P = I²² * R = (0.02²)*60 = 0.024W, quindi una resistenza standard da 1/4W va bene. Servirebbero 4 di tali stringhe (3+3+3+1) per fare 10 LED, con resistenze appropriate per ciascuna stringa.
5. Implementazione:Questo progetto fornisce una luminosità uniforme per stringa e protegge ogni LED con il proprio limite di corrente.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

Questo LED bianco si basa sulla tecnologia a semiconduttore InGaN. A differenza dei tradizionali LED bianchi che utilizzano un die blu con fosforo giallo, la scheda tecnica specifica "InGaN Bianco", che tipicamente indica un principio simile: un chip semiconduttore emette luce blu. Questa luce blu eccita poi uno strato di rivestimento fosforico giallo (o giallo e rosso) all'interno del package. La combinazione della luce blu del chip e della luce gialla/rossa del fosforo si mescola per produrre una luce che appare bianca all'occhio umano. La miscela specifica di fosfori determina la temperatura di colore correlata (CCT) e l'indice di resa cromatica (CRI) della luce bianca. La lente trasparente consente alla luce mista completa di passare con una diffusione minima, contribuendo all'angolo di visione stretto.

13. Tendenze Tecnologiche

Lo sviluppo della tecnologia dei LED bianchi è guidato da continui miglioramenti nell'efficienza (lumen per watt), nella qualità del colore (CRI e coerenza CCT) e nella riduzione dei costi. Sebbene i LED a montaggio superficiale (SMD) dominino i nuovi progetti grazie alle dimensioni ridotte e alla migliore idoneità per l'assemblaggio automatizzato, i LED through-hole come questo package T-1 3/4 rimangono rilevanti per prototipazione, progetti hobbistici, lavori di riparazione e applicazioni che richiedono un montaggio meccanico robusto o una maggiore luminosità puntuale da un package discreto. Le tendenze nella scienza dei materiali si concentrano sullo sviluppo di fosfori più efficienti e stabili, nonché sull'esplorazione di nuove strutture semiconduttoriali per migliorare l'estrazione della luce e le prestazioni termiche. L'obiettivo sottostante è verso soluzioni di illuminazione più sostenibili ed efficienti dal punto di vista energetico in tutti i settori.