Scheda Tecnica LED Bianco 334-15/T1C5-7 QSA - Package T-1 3/4 - 3.6V Max - 110mW - 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 applicazioni di segnalazione e retroilluminazione. Il dispositivo utilizza un chip semiconduttore InGaN combinato con un riflettore riempito di fosforo per produrre luce bianca a partire dall'emissione blu. Il LED è alloggiato in un popolare package rotondo T-1 3/4, offrendo un buon compromesso tra dimensioni e flusso luminoso, adatto per vari assemblaggi elettronici.

Il vantaggio principale di questo prodotto è la sua elevata intensità luminosa, con valori tipici che raggiungono livelli significativi a una corrente di pilotaggio standard. È progettato per applicazioni che richiedono indicatori visivi luminosi e nitidi. Il dispositivo è conforme alle normative ambientali pertinenti e dispone di protezione integrata contro le scariche elettrostatiche (ESD), migliorando la sua affidabilità durante la manipolazione e il funzionamento.

2. Parametri Tecnici: Interpretazione Oggettiva Approfondita

2.1 Valori Massimi Assoluti

I valori massimi assoluti definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Non sono per il funzionamento continuo.

• Corrente Diretta Continua (I_F)): 30 mA. Questa è la massima corrente continua che può essere applicata in modo continuativo all'anodo del LED.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP)): 100 mA. Questa corrente più elevata è ammessa solo in condizioni pulsate, specificate con un ciclo di lavoro di 1/10 e una frequenza di 1 kHz.
• Tensione Inversa (V_R)): 5 V. L'applicazione di una tensione di polarizzazione inversa superiore a questo valore può danneggiare la giunzione semiconduttrice del LED.
• Dissipazione di Potenza (P_d)): 110 mW. Questa è la massima potenza che il package può dissipare come calore, calcolata come prodotto della tensione diretta e della corrente in condizioni specificate.
• Temperatura di Funzionamento e Stoccaggio: Il dispositivo è classificato per funzionare da -40°C a +85°C e può essere stoccato da -40°C a +100°C.
• Tensione di Tenuta ESD (HBM): 4 kV. Questo indica il livello di protezione contro le scariche elettrostatiche secondo il modello del corpo umano.
• Temperatura di Saldatura: I terminali possono sopportare una temperatura di picco di 260°C per un massimo di 5 secondi durante i processi di saldatura.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi parametri sono misurati in condizioni di prova standard di 25°C di temperatura ambiente e una corrente diretta (I_F) di 20 mA, che funge da punto di riferimento comune.

• Tensione Diretta (V_F)): Varia da 2,8 V (Min.) a 3,6 V (Max.), con un valore tipico implicito in questo intervallo. Questa è la caduta di tensione ai capi del LED quando conduce la corrente specificata.
• Intensità Luminosa (I_V)): Ha un valore minimo di 3600 mcd (millicandela) e può arrivare fino a un massimo di 7150 mcd. L'intensità effettiva fornita è soggetta a un sistema di binning dettagliato in seguito.
• Angolo di Visione (2θ_1/2)): Il tipico angolo di visione completo, a cui l'intensità luminosa è la metà dell'intensità assiale di picco, è di 50 gradi. Questo definisce l'ampiezza del fascio del LED.
• Coordinate di Cromaticità: Il tipico punto colore nello spazio colore CIE 1931 è x=0,30, y=0,29. Questo definisce il colore bianco percepito dell'emissione del LED.
• Caratteristiche Zener e Inversa: Il dispositivo può incorporare un diodo Zener protettivo con una tensione inversa (V_z) di 5,2 V a 5 mA. La corrente di dispersione inversa (I_R) è fino a 50 µA a 5 V.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per gestire le variazioni di produzione, i LED vengono suddivisi in bin di prestazioni. Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfano requisiti minimi specifici per la loro applicazione.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

I LED sono classificati in tre bin principali in base alla loro intensità luminosa minima e massima misurata a I_F=20mA. La tolleranza per l'intensità all'interno di un bin è di ±10%.

• Bin Q: 3600 mcd (Min.) a 4500 mcd (Max.)
• Bin R: 4500 mcd (Min.) a 5650 mcd (Max.)
• Bin S: 5650 mcd (Min.) a 7150 mcd (Max.)

3.2 Binning della Tensione Diretta

I LED sono anche classificati in base alla loro caduta di tensione diretta a I_F=20mA, con un'incertezza di misura di ±0,1V. Questo aiuta nella progettazione di circuiti di pilotaggio a corrente costante, specialmente quando più LED sono collegati in serie.

• Bin 0: 2,8 V a 3,0 V
• Bin 1: 3,0 V a 3,2 V
• Bin 2: 3,2 V a 3,4 V
• Bin 3: 3,4 V a 3,6 V

3.3 Binning del Colore

L'emissione di colore bianco è controllata all'interno di regioni specifiche sul diagramma di cromaticità CIE. Il prodotto combina LED dai bin di colore B5 e B6 per formare il Gruppo 7. La scheda tecnica fornisce gli intervalli delle coordinate angolari per questi bin (es. per B5: x tra 0,287-0,311, y tra 0,276-0,315), garantendo che il punto bianco cada all'interno di un'area definita. L'incertezza di misura per le coordinate di colore è di ±0,01.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica include diversi grafici caratteristici che illustrano il comportamento del dispositivo in condizioni variabili. Questi sono essenziali per comprendere le prestazioni oltre le specifiche puntuali.

• Intensità Relativa vs. Lunghezza d'Onda: Questa curva di distribuzione spettrale mostra la lunghezza d'onda di picco e lo spettro allargato risultante dalla conversione del fosforo, tipico dei LED bianchi.
• Diagramma di Direttività: Un grafico polare che mostra la distribuzione angolare dell'intensità luminosa, correlata al tipico angolo di visione di 50 gradi.
• Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V): Questo grafico mostra la relazione non lineare tra corrente e tensione. La ripida pendenza della curva oltre la tensione di soglia evidenzia l'importanza del pilotaggio a corrente controllata per un'emissione luminosa stabile.
• Intensità Relativa vs. Corrente Diretta: Dimostra come l'emissione luminosa aumenti con la corrente di pilotaggio, tipicamente in modo sub-lineare a correnti più elevate a causa del calo di efficienza e degli effetti termici.
• Coordinate di Cromaticità vs. Corrente Diretta: Mostra come il punto bianco (coordinate di colore) possa spostarsi leggermente con i cambiamenti della corrente di pilotaggio, aspetto critico per applicazioni sensibili al colore.
• Corrente Diretta vs. Temperatura Ambiente: Illustra la riduzione della massima corrente diretta ammissibile all'aumentare della temperatura ambiente, una considerazione chiave per la gestione termica e l'affidabilità.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il LED utilizza un package rotondo standard T-1 3/4 (circa 5mm) con lente in resina trasparente. Le note dimensionali chiave includono: tutte le dimensioni sono in millimetri con una tolleranza generale di ±0,25mm salvo diversa specifica; la distanza tra i terminali è misurata nel punto in cui il terminale emerge dal corpo del package; e la massima sporgenza della resina sotto la flangia è di 1,5mm. Il disegno meccanico dettagliato fornisce i valori esatti per diametro totale, altezza, diametro dei terminali e spaziatura.

5.2 Identificazione della Polarità e Montaggio

Il package presenta una flangia con un lato piatto, che tipicamente indica il terminale catodico (negativo). L'identificazione corretta è cruciale per una connessione di circuito appropriata. I terminali sono progettati per il montaggio a foro passante su circuiti stampati (PCB).

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

Una manipolazione corretta è fondamentale per prevenire danni durante l'assemblaggio.

6.1 Formatura dei Terminali

• La piegatura deve avvenire ad almeno 3mm dalla base del bulbo in epossidico per evitare stress sulla tenuta.
• La formatura deve sempre essere eseguitaprima soldering.
• della saldatura. Uno stress eccessivo durante la formatura può crepare l'epossidico o danneggiare i legami interni.
• Il taglio dei terminali deve essere effettuato a temperatura ambiente.
• I fori sul PCB devono allinearsi precisamente con i terminali del LED per evitare stress di montaggio.

6.2 Condizioni di Saldatura

Vengono forniti parametri consigliati per minimizzare lo shock termico:

• Saldatura Manuale: Temperatura massima della punta del saldatore 300°C (per un saldatore max 30W), tempo di saldatura massimo 3 secondi per terminale, mantenendo una distanza minima di 3mm dal giunto di saldatura al bulbo in epossidico.
• Saldatura a Onda/Immersione: Preriscaldamento a un massimo di 100°C per un massimo di 60 secondi. La temperatura del bagno di saldatura non deve superare i 260°C, con il componente immerso per un massimo di 5 secondi. Si applica anche la regola della distanza di 3mm.

6.3 Condizioni di Stoccaggio

Per prevenire l'assorbimento di umidità, che può causare il fenomeno del \"popcorning\" durante la saldatura, i LED devono essere stoccati a o al di sotto di 30°C e 70% di Umidità Relativa (UR). La vita di stoccaggio consigliata dalla spedizione è di 3 mesi. Per stoccaggi più lunghi (fino a un anno), i componenti devono essere conservati in una busta sigillata a barriera di umidità con essiccante, preferibilmente in atmosfera di azoto.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifica di Imballaggio

I LED sono imballati per prevenire danni elettrostatici e fisici. Vengono prima inseriti in buste antistatiche. Una quantità da 200 a 500 pezzi è confezionata per busta. Cinque buste sono poi inserite in una scatola interna. Infine, dieci scatole interne sono imballate in una scatola esterna principale per la spedizione.

7.2 Spiegazione delle Etichette

Le etichette di imballaggio includono diversi codici: CPN (Numero di Parte del Cliente), P/N (Numero di Parte del Produttore), QTY (Quantità), CAT (Codice combinato per i bin di Intensità Luminosa e Tensione Diretta), HUE (Codice del Grado di Colore), REF (Riferimento) e LOT No. (Numero di lotto di produzione tracciabile).

7.3 Designazione del Numero di Modello

Il numero di parte 334-15/T1C5-7 QSA segue una struttura specifica. I codici suffisso (rappresentati da quadrati nella scheda tecnica) consentono la selezione del bin specifico di intensità luminosa, del bin di tensione diretta e di altre caratteristiche opzionali come definito nella guida di selezione del produttore.

8. Suggerimenti Applicativi

8.1 Scenari Applicativi Tipici

Come elencato nella scheda tecnica, questo LED bianco ad alta intensità è adatto per:

• Pannelli Messaggi e Segnaletica: Dove sono necessari pixel o indicatori individuali luminosi.
• Indicatori Ottici: Luci di stato su apparecchiature industriali, elettronica di consumo o pannelli di controllo.
• Retroilluminazione: Per piccoli display LCD, pannelli a membrana o illuminazione decorativa dove è richiesta un'illuminazione uniforme, spesso utilizzati in array.
• Luci Segnaletiche: Per apparecchiature, veicoli o applicazioni di sicurezza che richiedono alta visibilità.

8.2 Considerazioni di Progettazione

• Pilotaggio della Corrente: Utilizzare sempre una resistenza limitatrice di corrente in serie o un circuito di pilotaggio a corrente costante. Pilotare il LED direttamente da una sorgente di tensione probabilmente lo distruggerebbe a causa della relazione esponenziale I-V.
• Gestione Termica: Sebbene la potenza sia relativamente bassa, garantire un'adeguata ventilazione o dissipazione del calore è importante per mantenere l'emissione luminosa e l'affidabilità a lungo termine, specialmente a temperature ambiente o correnti di pilotaggio più elevate.
• Progettazione Ottica: L'angolo di visione di 50 gradi fornisce un fascio ampio. Per una luce più focalizzata, potrebbero essere necessarie ottiche secondarie come lenti o light pipe.
• Selezione del Binning: Per applicazioni che richiedono uniformità di luminosità o colore tra più LED, è consigliabile specificare un bin di intensità ristretto (es. solo Bin S) e un gruppo specifico di tensione/colore.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

Rispetto ai LED bianchi 5mm generici, questo prodotto offre un'intensità luminosa significativamente più elevata, rendendolo adatto per applicazioni in cui la luminosità superiore è fondamentale. L'inclusione di un sistema di binning definito sia per l'intensità che per la tensione diretta fornisce una maggiore prevedibilità e coerenza nelle produzioni rispetto alle alternative non classificate o classificate in modo approssimativo. La protezione ESD integrata (4kV HBM) migliora la robustezza negli ambienti di assemblaggio. La specifica combinazione di bin di colore (B5+B6) mira a un particolare punto bianco, che può differire dai punti bianchi più freddi o più caldi offerti da altri prodotti.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

10.1 Qual è la differenza tra Corrente Diretta Continua e di Picco?

La Corrente Diretta Continua (30 mA) è la massima corrente continua per un funzionamento sicuro a lungo termine. La Corrente Diretta di Picco (100 mA) è un valore nominale pulsato di breve durata che può essere utilizzato per brevi periodi (es. in display multiplexati) ma non deve essere superato nemmeno momentaneamente in funzionamento CC, poiché causerebbe surriscaldamento e rapido degrado.

10.2 Come scelgo la giusta resistenza limitatrice di corrente?

Usa la Legge di Ohm: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Usa il valore massimo di V_F dalla scheda tecnica (3,6V) per un progetto conservativo che garantisca che la corrente non superi mai i 20mA anche con variazioni da componente a componente. Ad esempio, con un'alimentazione di 5V: R = (5V - 3,6V) / 0,020A = 70 Ohm. Scegliere il valore standard più vicino (68 o 75 Ohm) e verificarne la potenza nominale (P = I²² * R).

10.3 Posso usare questo LED all'aperto?

L'intervallo di temperatura di funzionamento (-40°C a +85°C) consente l'uso in molti ambienti esterni. Tuttavia, il package non è specificamente classificato per l'impermeabilità o la resistenza alla degradazione da UV. Per l'esposizione diretta all'esterno, sarebbe necessaria una protezione ambientale aggiuntiva (verniciatura conformale, involucri sigillati) per proteggersi da umidità e luce solare.

11. Esempio di Caso d'Uso Pratico

Progettazione di un Pannello Indicatore a Multi-LED:Un pannello di controllo richiede 20 LED bianchi luminosi per indicare lo stato operativo di varie funzioni della macchina. L'uniformità della luminosità è importante per l'estetica e la chiarezza.

1. Progettazione del Circuito: Il progettista sceglie di pilotare tutti i LED in parallelo da un'alimentazione a 12V. Ogni ramo LED ha la propria resistenza limitatrice di corrente. Utilizzando la V_F max di 3,6V e una I_F target di 20mA, il valore della resistenza è (12V - 3,6V)/0,02A = 420 Ohm. Per ogni ramo viene selezionata una resistenza da 430 Ohm, 1/4W.
2. Selezione del Binning: Per garantire l'uniformità, il progettista specifica LED del Bin S (intensità più alta) e richiede che provengano dallo stesso lotto di produzione e gruppo colore (Gruppo 7) per minimizzare le variazioni di colore e luminosità.
3. Layout del PCB: I fori vengono praticati secondo la spaziatura dei terminali del disegno del package. Viene mantenuta un'area di rispetto di almeno 3mm di raggio attorno al corpo del LED per evitare la risalita della saldatura durante la saldatura a onda.
4. Assemblaggio:** L'assemblatore segue le linee guida per la saldatura manuale, utilizzando un saldatore a temperatura controllata impostato a 300°C e completando ogni giunto in meno di 3 secondi.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

Questo è un LED bianco a conversione di fosforo. Il nucleo è un chip semiconduttore realizzato in Nitruro di Gallio e Indio (InGaN). Quando viene applicata una tensione diretta, elettroni e lacune si ricombinano all'interno della regione attiva del chip, emettendo fotoni. Il materiale InGaN è progettato per emettere luce nella regione blu dello spettro (tipicamente intorno a 450-455 nm). Questa luce blu non viene emessa direttamente. Invece, colpisce uno strato di materiale fosforo (es. Granato di Alluminio e Ittrio drogato con Cerio, YAG:Ce) depositato all'interno della coppa riflettente che circonda il chip. Il fosforo assorbe una parte dei fotoni blu e riemette luce su uno spettro più ampio, prevalentemente nella gamma del giallo. La miscela della luce blu rimanente non assorbita e della luce gialla generata dal fosforo è percepita dall'occhio umano come luce bianca. La tonalità esatta (bianco freddo, bianco neutro, bianco caldo) è determinata dalla composizione e dallo spessore dello strato di fosforo.

13. Tendenze Tecnologiche

La tecnologia alla base di questo tipo di LED continua a evolversi. Le tendenze generali del settore includono:

• Aumento dell'Efficienza (Lumen per Watt): Miglioramenti continui nell'epitassia del chip, nell'estrazione della luce e nell'efficienza del fosforo portano a un'emissione luminosa più elevata per lo stesso input elettrico, riducendo il consumo energetico.
• Migliore Resa Cromatica: Mentre questa scheda tecnica specifica un singolo punto bianco, i prodotti più recenti spesso utilizzano miscele multi-fosforo (es. aggiungendo fosforo rosso) per ottenere valori di Indice di Resa Cromatica (CRI) più elevati, rendendo i colori più naturali sotto la luce.
• Miniaturizzazione:** Sebbene il package T-1 3/4 rimanga popolare, c'è una tendenza generale verso package per dispositivi a montaggio superficiale (SMD) più piccoli (es. 3535, 3030, 2835) per applicazioni ad alta densità, anche se spesso con un compromesso sul flusso luminoso totale per package rispetto ai tipi a foro passante più grandi.
• Maggiore Affidabilità e Durata: I progressi nei materiali di incapsulamento, nell'attacco del die e nel bonding dei fili continuano a spingere ulteriormente le durate nominali (L70/B50) dei LED, rendendoli adatti per applicazioni più impegnative.