Sebbene il LED sia un componente abbastanza semplice, a prima vista, è comunque opportuno considerare diversi parametri per ottenere un’affidabilità a lungo termine nella propria applicazione.
In particolare, la progettazione di apparecchiature industriali richiede un’attenta valutazione di tutti gli aspetti.
1. SMD o THT?
In generale, se la versione SMT è accettabile in termini di visibilità del LED e della sua funzione nel dispositivo, allora è sicuramente più facile e conveniente utilizzare questo tipo di LED, sia per un semplice montaggio automatizzato che per la saldatura a riflusso.
D’altra parte, i classici LED con conduttori elettrici (THT) hanno già una loro collocazione stabile, essendo relativamente semplice ed economico posizionare un elemento di segnale, ad es. sul pannello frontale, senza la necessità di guide di luce aggiuntive, ecc. In questo caso, i distanziatori di diversa lunghezza per i LED possono agevolare notevolmente il montaggio e garantire una collocazione costante e definita dei LED.
2. Colore o lunghezza d’onda esatta
Generalmente, la scelta del colore è una questione soggettiva. La maggior parte delle persone probabilmente associa il colore verde dell’indicatore allo stato OK e quello rosso allo stato di errore.
In generale, tuttavia, l’assegnazione dei colori a uno stato avviene esclusivamente a discrezione personale. La lunghezza d’onda della luce emessa è il miglior indicatore del vero colore del LED.
Di solito troviamo due dati sotto il parametro “Lunghezza d’onda”:
- picco lambda, ovvero il valore esatto al quale il LED ha una luminosità massima;
- lambda dominante, ovvero il valore reale della lunghezza d’onda (colore) alla quale appare il LED, poiché l’andamento della luminosità che dipende dal lambda non è simmetrico su entrambi i lati del valore superiore.
Attenzione all’etichettatura a colori di diversi produttori (rosso vs arancione)
Possiamo trovare un’ampia gamma di lunghezze d’onda sotto i nomi di base di colori quali verde, rosso, giallo, arancione, ecc. Quando si effettua una selezione specifica, è necessario concentrarsi sul parametro “lambda” piuttosto che solo sulla classificazione generale nella categoria colore.
Inoltre, i produttori non hanno confini unificati dai quali indicano un determinato colore. Pertanto, accade facilmente che, ad esempio, i LED con una lunghezza d’onda di circa 600 nm siano indicati da alcuni produttori come arancioni e altri come rossi. Allo stesso modo, il verde compare spesso con una leggera sfumatura gialla. Solo successivamente sono comparsi sul mercato i cosiddetti tipi «True green» con una lunghezza d’onda più corta, il cui colore è il verde «più puro» o, da un punto di vista fotografico, è il verde più freddo (più vicino all’estremità blu dello spettro).
3. Luminosità
Questa è un’informazione essenziale sulla “luminosità” di un dato LED a una certa corrente. In genere, viene fornita la luminosità in mcd (millicandele) o il flusso luminoso in lm (lumen). La luminosità in mcd dice di più su quanto luminoso apparirà il LED se visto perpendicolarmente. Il flusso luminoso indica molto più precisamente l’emissione luminosa totale emessa dal LED.
Se confrontiamo due LED con lo stesso chip ma con ottiche diverse, il LED con un angolo d’apertura più stretto avrà una luminosità notevolmente maggiore, poiché il flusso luminoso nell’asse principale della radiazione aumenta in modo significativo. In pratica, tuttavia, questo non sempre rappresenta un vantaggio, poiché tali LED appaiono considerevolmente più scuri se visti da angolazioni differenti.
4. Angolo d’apertura del fascio
Come accennato in precedenza, questo parametro ha un effetto considerevole sulla direzione del flusso luminoso.
I LED SMT senza ottica di solito presentano un ampio diagramma di radiazione, avvicinandosi a volte quasi a un massimo teorico di 180°.
D’altra parte, i LED THT con una lente classica in alto, così come i LED SMT con una cupola, hanno una caratteristica notevolmente più stretta.
5. Corrente massima e minima
I dati massimi sono facilmente reperibili all’interno della scheda tecnica. La corrente minima di solito non è definita perché la corrente bassa non “danneggia” i LED. Ad esempio, un classico LED con piombo da 3 mm con Imax 20-30 mA può funzionare anche a 1 mA o a un valore ancora inferiore. Approfittiamo quindi del fatto che il flusso luminoso dei LED dipende quasi linearmente dalla corrente.
Riducendo la corrente si risparmia il consumo complessivo del dispositivo. Ciò è spesso fondamentale, poiché i LED moderni in genere hanno una luminosità notevolmente maggiore a 10-20 mA rispetto a quella necessaria per una particolare applicazione. Allo stesso tempo, questo riduce lo stress termico sul LED e ne prolunga la durata. In generale, i produttori rinomati citano nelle schede tecniche anche un grafico relativo alla dipendenza della luminosità di specifici LED dalla corrente.
6. Tensione diretta - VF
La tecnologia di produzione definisce questo parametro. I LED classici, a seconda del colore, presentano VF a 1.2-1.8V.
Nelle tipologie più recenti e più efficienti questa tensione è generalmente più alta. I LED blu e bianchi generalmente hanno la VF più alta (circa 2,9-3,5 V).
Probabilmente sarai interessato al valore di VF anche se la tua tensione è limitata, ad es. quando si alimenta un dispositivo solo a 3V.
7. Marcatura della dimensione del pacchetto SMT
Se si opta per la versione SMT, spesso si trova lo stesso LED (stesso chip) montato in un alloggiamento di dimensioni diverse, ad esempio 1206, 0805 ma anche 0402 e così via.
Da un punto di vista pratico, è più vantaggioso utilizzare alloggiamenti relativamente grandi, come ad es. 1206 o 0805, in quanto la loro manipolazione è più semplice e anche il montaggio automatico o manuale nei prototipi non presenta problemi.
Quando parliamo di marcatura delle dimensioni dei pacchetti SMT, distinguiamo tra dimensioni metriche e cosiddette imperiali. Comunemente, la marcatura “imperiale” è molto più diffusa, ad es. contenitore 0805 = 2012 (sistema metrico) = 2,0x1,25 mm e simili 0402 (sistema imperiale) = 1005 (sistema metrico) = 1,0x0,5 mm e così via.
Kingbright utilizza la marcatura metrica per contrassegnare i suoi LED, quindi ad es. serie KP 1608 = “0603” (imperiale) e KPG-0603 = “0201” (imperiale).
8. Super sottile e super piccolo...
Al giorno d’oggi, ad esempio, sono disponibili anche LED con una dimensione di 0,2*0,1 mm e un’altezza di soli 0,1 mm. Per i progetti ordinari, tuttavia, questa potrebbe non essere la soluzione migliore, poiché questo LED è davvero estremamente piccolo e sembra molto orientato verso il “diametro del punto luminoso”.
Naturalmente, per le applicazioni critiche per lo spazio, ciò può costituire un grande vantaggio.
9. Contenitore trasparente oppure diffuso?
Quando si sceglie un LED THT, di solito l’alloggiamento può essere completamente trasparente - cosiddetto Water Clear, quindi leggermente diffuso (opalescente) - oppure colorato o colorato diffuso quando il contenitore stesso ha il medesimo colore del LED.
D’altra parte, un LED con alloggiamento trasparente è apparentemente più luminoso. Ad esempio, per le applicazioni esposte alla luce solare diretta, un contenitore diffuso può essere una scelta migliore, poiché un contenitore diffuso appare bianco quando viene illuminato dal sole o da un’altra fonte di luce potente, il che riduce significativamente il contrasto tra i LED ON e OFF.
10. Guide di luce
Diverse guide di luce offrono un modo elegante per ottenere la luce dal LED SMT sul pannello frontale del dispositivo. Il grande vantaggio delle guide di luce è che sono disponibili in diverse dimensioni (cioè quello che vediamo sul pannello frontale del dispositivo). Allo stesso tempo, sono disponibili anche i grandi campi (“cluster”) delle guide di luce, ad es. 1x12 o 3x10 ecc.; pertanto, con l’aiuto di diversi piccoli LED SMT possiamo creare un indicatore personalizzato che sarebbe praticamente irrealizzabile dal LED THT per motivi di spazio.
Esiste un numero enorme di guide di luce sul mercato. Saremo lieti di aiutarti nella scelta e di fornirti qualsiasi guida di luce direttamente dai principali produttori.
11. Caratteristiche peculiari: montaggio inverso, LED rettangolare
Oltre ai pacchetti SMT standard, possiamo anche trovare un LED SMT apparentemente standard, ma in realtà si tratta di un LED “inverso”. È progettato per la saldatura sul retro del circuito stampato e la luce passa attraverso un’apertura sulla scheda verso la parte anteriore del circuito stampato.
Uno dei vantaggi del LED inverso è che il suo corpo è in gran parte integrato nel circuito stampato con un interruttore e quindi non sporge in alcun modo dall’altra parte del circuito stampato. È una soluzione ideale per dispositivi extra sottili, ad esempio, in cui posizioniamo i componenti solo su un lato del circuito stampato. Ne abbiamo parlato più nel dettaglio all’interno dell’articolo... Conosci i LED con altezza zero?
l LED rettangolare risplende lungo il circuito stampato ed è quindi ideale per le applicazioni in cui abbiamo bisogno di ottenere la luce “lateralmente”.
12. Gestione e installazione LED
Sebbene il LED sia un componente discreto relativamente semplice, consigliamo anche di seguire le regole di base per il montaggio, la progettazione del circuito stampato e la gestione del LED stesso.
La regola di base è, ad esempio, di non piegare o deformare in alcun modo i conduttori del LED THT in prossimità dell’alloggiamento per evitare sollecitazioni meccaniche che possono danneggiare il LED.
Un’altra regola è che i LED sono solitamente componenti sensibili alle scariche elettrostatiche, quindi dovremmo seguire tutti i principi per mantenere il luogo di lavoro antistatico.
Con i LED SMT, la forma dei pad di saldatura è fondamentale per mantenere una posizione stabile del LED durante la saldatura a riflusso. Anche la dimensione dei pad è importante, ad esempio, per raffreddare i LED più potenti.
Le regole più importanti sono chiaramente riassunte nel documento fornito direttamente dal produttore - Note tecniche Kingbright.
13. Durata del LED
La vita utile, ovvero la luminosità a seconda del tempo di funzionamento, viene solitamente indicata in decine di migliaia di ore. Questo valore indica il tempo dopo il quale la luminosità di un dato LED scende al 50% del valore originale, in determinate condizioni definite.
In generale, però, il LED continuerà a funzionare anche trascorso questo tempo, solo la sua luminosità sarà sensibilmente inferiore.
Conclusione
Abbiamo riassunto i criteri più importanti per aiutarti a orientarti nella vasta gamma di LED presenti sul mercato. In pratica, incontreremo molti altri criteri a seconda delle applicazioni specifiche, ma ne parleremo nel prossimo articolo.
Il nostro assortimento comprende una vasta gamma di LED standard, lampeggianti, ad alta potenza, ma anche ultravioletti e infrarossi. Inoltre, disponiamo di LED resistori, strisce LED e lampadine e una vasta gamma di accessori come prese, guide di luce e altri prodotti complementari ai LED di vari produttori.
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