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L ’ impiego dei LED con la corrente alternata

Tutorial

di Pietro Salvato

Pietro Salvato

L’ÌIMPIEGO DEI LED CON LA CORRENTE ALTERNATA

- 1 -

Pietro Salvato


- 2 -

INDICE

LEGGETEMI…pag. 3

BLA BLA BLA BLA…pag. 4

IL DIODO A EMISSIONE LUMINOSA COME SORGENTE DI LUCE… pag. 5

IL LED IN CORRENTE CONTINUA…pag. 6

IL LED E LA CORRENTE ALTERNATA…pag. 8

CIRCUITO CON 25 LED IN SERIE A PARTIRE DALLA TENSIONE DI RETE…pag. 9

CIRCUITO CON 25 LED IN SERIE MA SENZA PONTE…pag. 10

ALIMENTATORE A CADUTA CAPACITIVA…pag. 11

IL LED CON ALIMENTAZIONE A CADUTA CAPACITIVA…pag. 13

LAMPEGGIATORE CON DIAC E LED…pag. 14

M.E.C. DATA SHEET SUPER WHITE LED... pag.18

Pietro Salvato


- 3 -

LEGGETEMI!

Questa non è una “introduzione” proprio perché voglio che la leggiate.

Mi spiego: normalmente la maggior parte delle persone quando apre un libro salta la parte

introduttiva. E’invece importante che voi leggiate questa parte perché vi darà delle indicazioni utili

sulle cose che sono contenute in questo tutorial, sugli scopi che questo si propone di raggiungere e

su come bisogna leggerlo.

Leggendo questo tutorial voi potrete:

1. Imparare a dimensionare correttamente dei circuiti con LED che funzionano alimentati a

corrente alternata di rete (230Vac).

2. Scegliere la soluzione progettuale a voi più consona (ed utile).

3. Cercare di non farvi male! Ricordate che con la tensione (e soprattutto con la corrente) di

rete non si scherza e che questa può risultare spesso fatale.

Bravi! L’avete letta…

Ora però dovete osservare questa norma fondamentale: leggete tutte le parti di questo tutorial, ma

non disordinatamente bensì seguendo passo per passo quanto scritto. Tutto è collegato in modo

logico; saltare un paragrafo potrebbe significare per voi non capire più quanto segue. Se non avete

capito qualcosa tornate sulla frase, formula (oppure sullo schema) che non è chiara e rileggetela.

Non perdete il filo logico. E’ risaputo che quella che ho appena enunciato è una norma universale

riconosciuta valida per fare di una lettura motivo di apprendimento.

Pietro Salvato


- 4 -

BLA BLA BLA BLA (ovvero cosa non dovete fare se volete che i vostri circuiti funzionino…)

- Non rovesciate liquidi sui vostri circuiti (alimentare correttamente il circuito, come vedremo

più avanti, non significa questo…)

- Non fate cadere i LED dal tavolo di lavoro: l’urto potrebbe danneggiarli.

- Non conservateli a temperatura superiori ai 50°C o inferiore ai 6°C.

- Non teneteli all’umidità. Non sono funghi chiodini…

LED bianco ad Alta Luminosità da 5mm

Pietro Salvato


- 5 -

IL DIODO A EMISSIONE LUMINOSA COME SORGENTE DI LUCE

l LED o diodo ad emissione di luce è un componente elettronico a semiconduttore che emette

radiazione luminosa quando è percorso da una debole corrente elettrica (valori tipici da 10 a

20mA e più). Molto usati come indicatori elettronici, i LED (dall’inglese Light Emitting Diode)

sono reperibili con varie forme e dimensioni, ed emettono luce con diversi colori; i tipi più comuni

hanno forma cilindrica e luce rossa, verde o gialla. Esistono, poi, LED ad Alta Luminosità

(Ultrabright) che, ultimamente, trovano sempre più impiego nel campo dell’illuminotecnica; tra

questi, molto impiegati sono quelli a luce bianca o blu. Esistono, inoltre, LED bicolori, cioè capaci

di fornire luce di due diverso colore a seconda della loro particolare connessione. LED lampeggianti

utili in tutti quei casi – come nel modellismo - in cui non si voglia/possa ricorrere ad opportuni

circuiti di lampeggio; i LED lampeggianti multicolori, cioè capaci di lampeggiare ed emettere

radiazioni luminose di diverso colore. Infine abbiamo i cosiddetti IRED (InfraRed Emitting Diode)

cioè dei particolare LED che emettono radiazioni luminose nel campo dell’infrarosso. Gli IRED

sono fondamentali nel campo delle telecomunicazioni e del tele-controllo.

I LED, vengono fabbricati in diverse forme e dimensioni. Si va da quelli micro montati su

strisce adatte alla tecnica di cablaggio SMD a quelli “classici” con dimensioni di 3mm, 5mm, 8mm

e 10mm (questi ultimi noti come Big LED). I LED sono usati anche per i visualizzatori di orologi,

radiosveglie, e per la strumentazione automobilistica.

I comuni display “a sette segmenti” possono rappresentare le cifre da 0 a 9 usando sette

LED, sagomati a forma di brevi segmenti e disposti a formare un otto stilizzato. Accendendo solo

alcuni segmenti in modo opportuno, si possono comporre le diverse cifre. Esistono, poi, display “a

16 segmenti” e a “matrice di punti” (tipicamente formata da 7x5=35 LED) che offrono una

migliore risoluzione e sono capaci di riprodurre caratteri alfanumerici. Gli indicatori a LED tendono

ad avere un angolo di emissione della luce limitato, perciò la loro lettura è a volte difficoltosa se li

si osserva da posizioni laterali.

Come molti altri tipi di diodo, i LED sono basati sulle proprietà delle giunzioni, cioè delle

superfici di passaggio tra due zone di cristallo semiconduttore (dette zona p e zona n) con

caratteristiche diverse. Sono realizzati con arseniuro fosfuro di gallio e/o altri elementi come l’indio

e l’emissione è causata dal rilascio di energia da parte degli elettroni che attraversano la giunzione.

L’intensità della corrente nei LED deve essere attentamente limitata per evitare danni al

componente per questo si ricorre a dimensionare opportune resistenze di protezione.

I

Pietro Salvato


- 6 -

IL LED IN CORRENTE CONTINUA Ma come questo tutorial non è dedicato all’uso del LED con 230Vac? Vi ho letto nel pensiero eh?

Certo, però per descrivere il suo funzionamento dei circuiti con LED partiremo dalla connessione

più semplice: quella in corrente continua.

Per il funzionamento di più LED ci sono due tipi fondamentali di circuiti. Quelli in serie e

quelli in parallelo.

I. Connessione in serie

Quando i LED sono piazzati in serie, la tensione “cade” tra i LED stessi. Per esempio, se

alimentiamo un circuito a 12Vcc in corrente continua c.c. e mettiamo in “serie” tra i due poli del

generatore un solo LED. Ricordiamoci di rispettare la corretta polarità: l’anodo (il terminale

positivo del LED, solitamente quello più lungo) collegato al

polo positivo del generatore, e il catodo (il terminale negativo

del LED) al polo negativo del generatore in c.c. Avremo,

quindi una differenza di potenziale tra i due terminali di ben

12V. Una tensione eccessiva (i LED, mediamente e a

seconda del tipo, ne possono sopportare tra 1,8 e 3,3V) tale

da bruciarlo in meno che non si dica… LED, appunto!

Tuttavia, se con gli stessi 12V si alimenta, come nello schema, un circuito in cui sono

connessi in serie 4 LED ci sarà una caduta di 1,8V su ognuno dei 4 LED (assumendo che i LED

sono del tipo fatto per funzionare con una tensione di 1,8V) i quali si illumineranno se non proprio

d’immenso… certamente. La funzione del Resistore R1, in accordo con la Legge di Ohm, è perciò

quella di “dosare” la quantità di corrente che attraversa ogni singolo LED. Mediamente un LED

funziona con una corrente diretta IF 20mA (talvolta anche di più o di meno a seconda del tipo)

perciò in questo caso risulta:

Ω==⋅−

=−

= 24002,08,4

02,0)48,1(12

F

FccLED I

VVR (R1)

La VF = 1,8V è tuttavia un valore compatibile con soli alcuni tipi di LED. Per questo occorre

sempre vagliare attentamente le specifiche tecniche dal “data sheet” del componente.

Pietro Salvato


- 7 -

Appare evidente che la connessione in “serie” è da preferire con tensioni di alimentazione più alte

(alte, ovvio, relativamente al campo delle correnti deboli come 20mA)

II. Connessione in parallelo

Supponiamo di voler alimentare 3 LED con 2 semplici batterie stilo da 1,5V (per un totale quindi di

3V). Se connettiamo i 3 LED in serie, supponendo una caduta di tensione su ciascun LED di 1V

(3V/3LED) non ci sarà abbastanza tensione per “accenderli”.

Se, però, li colleghiamo in parallelo come nello schema a

fianco, ovvero colleghiamo tutti gli anodi (il terminale più

lungo) dei 3 LED al polo positivo della batteria e tutti i catodi a

quello negativo, ai capi di ogni LED avremo una tensione (3V)

sufficiente accenderli (solo per certi tipi, come visto).

Proprio per questo dimensioneremo una opportuna resistenza di protezione R1 con

procedimento analogo a quello visto per la connessione in serie. Ovviamente, questa volta, andrà

moltiplicata per 3 la corrente IF che viene ripartita su ogni LED.

Ω==⋅−

=⋅−

= 2006,02,1

)02,0(38,13

3 F

FccLED I

VVR (R1)

E’evidente che la connessione in “parallelo” è da preferire con tensioni di alimentazione più basse.

OK, OK… Da adesso in poi si fa sul serio, con il prossimo paragrafo iniziano i circuiti a LED a

diretto contato con la tensione di rete… Fate attenzione!

Pietro Salvato


- 8 -

IL LED E LA CORRENTE ALTERNATA Sfatiamo un mito. I LED non funzionano in corrente alternata. Essendo dispositivi unidirezionali

infatti possono condurre solo durante la porzione “positiva” dell’onda sinusoidale (e a patto poi che

il valore massimo VM non sia superiore al valore massimo di tensione diretta VF). Durante la

semionda “negativa”, invece, il LED si comporterebbe come un qualsiasi diodo inversamente

polarizzato e si opporrebbe quindi al passaggio della corrente. In realtà, la tensione inversa (e quindi

la corrente) risulterebbe troppo alta e tale comunque da distruggere inevitabilmente il componente.

Ovviamente i termini “negativo” e “positivo” sono delle semplici convenzioni. Per questo è

più opportuno parlare di conduzione diretta e di conduzione (blocco) inversa.

Pietro Salvato


- 9 -

CIRCUITO CON 25 LED IN SERIE A PARTIRE DALLA TENSIONE DI RETE

Il circuito a fianco provvede

all’illuminazione di ben 25

LED ad Alta Luminosità

collegati in serie alla tensione

di rete a 230Vac.

Il circuito può essere

modificato per connettere più o

meno LED semplicemente

agendo sul valore del Resistore

R. L’esatto valore della

resistenza dipenderà dal particolare tipo di LED usato. Determinare questo valore, tuttavia, è un po’

complicato dal fatto che la corrente non fluisce continuamente attraverso il resistore.

All’uscita del ponte raddrizzatore avremo circa 230V efficaci o RMS (acronimo inglese di

Root Mean Square cioè radice quadrata del valore quadratico medio) ma anche oltre 325V di picco!

VVV RMSM 26,3254142,12302 =⋅=⋅= ≅ 325Vpicco

Se usiamo 25 LED bianchi ad alta luminosità (del tipo di quelli riportati nel data sheet alla

fine del tutorial) con una tensione diretta VF di 3V ciascuno, la caduta di tensione complessiva sui

LED sarà: V75253 =⋅ La tensione di picco sul resistore R sarà pertanto: 325-75 = 250Vpicco

Questi 75V rappresentano circa 13° dei 90° del ciclo della semionda raddrizzata.

Infatti: °== 1323,032575 arcsenarcsen

Ciò significa che il resistore R condurrà per: 90°-13° =77°

Oppure per un ciclo utile (duty cycle): d% = %5,859010076

=⋅

Determiniamo, quindi, il picco di corrente sul LED per ricavare il valore del resistore R.

Assumendo un valore tipico di corrente diretta efficace IFRMS = 20mA, il picco di corrente sarà:

IFpicco = mAI FRMS 282 =⋅

Siccome d% = 85,5% si ha allora:

mAI dFpicco 7,32855,028

% ==⋅

Pietro Salvato


- 10 -

Possiamo quindi ricavare il valore della resistenza:

Ω== 645.70327,0250

AVR (* 8,2kΩ)

La potenza che questo resistore deve poter dissipare è:

WIRP 28,302,08200 22 =⋅=⋅=

Con questa configurazione circuitale occorrerà un resistore da almeno 3W (o meglio se da 4W).

CIRCUITO CON 25 LED IN SERIE MA SENZA PONTE… Volendo, il circuito visto prima

può essere modificato e, per

certi versi, semplificato come

riportato nello schema a fianco.

Anziché al ponte di

diodi, questa volta ricorreremo

a soli due diodi rettificatori

1N4007 che possono lavorare

anche in presenza di una

corrente diretta IF di 1A e

resistere ad una tensione di rottura (breakdown) VBr di 1000V.

Il Diodo D2 in parallelo ai LED è usato per evitare un pericoloso “ritorno” di tensione

inversa sui LED nel caso che l’altro diodo D1 disperda un poco. Volendo D2 potrebbe essere anche

tolto ma con la tensione di rete non si sa mai…

Il valore del resistore risulta praticamente la metà di quello ricavato nella versione ad onda

intera. Circa 3,9÷4,7kΩ come pure si dimezza il valore del potenza dissipata a 1,6W - consiglio,

comunque, un resistore da 2W. A Crescere, questa volta, è il picco di corrente sul LED;

praticamente raddoppia passando da 32,7mA a più di 65mA.

Questo valore, probabilmente non è eccessivo (il data sheet a fine tutorial indica per il LED

bianco da 5mm un valore massimo di “Peak forward Current” di ben 100mA. Comunque, a

seconda del tipo di LED impiegato, è bene controllare nell’appropriato data sheet che non si ecceda

alcun valore della tabella di AMR (Absolute Maximum Rating).

Pietro Salvato


- 11 -

ALIMENTATORE A CADUTA CAPACITIVA

Per tensioni e correnti di modesta entità vengono talvolta utilizzati alimentatori che non necessitano

del trasformatore di ingresso, ma provvedono a ridurre la tensione di rete mediante caduta su

impedenza capacitiva (quindi senza dissipazione di potenza).

Se da un lato questi alimentatori offrono il vantaggio delle ridotte dimensioni, per contro

non consentono alcun isolamento galvanico del carico dalla rete.

PERTANTO, POSSONO ESSERE PERICOLOSI ED OCCORRE PERCIÒ ACCERTARSI CHE

NESSUNA PARTE SOTTO TENSIONE VENGA A DIRETTO CONTATTO CON

L’UTILIZZATORE. Lo schema base di questo tipo di alimentatore è il seguente.

Non si consideri per il momento il diodo Zener e si trascuri, dato il basso valore, l’effetto di R1. Si

supponga, in prima approssimazione, I(out) ≅ I(R2) costante e V(out) trascurabile rispetto a Va (la

tensione di rete con valor efficace di 230Vrete). Il valore 325V dello SPICE è riferito invece al valore

massimo VM. La corrente di rete nei due semiperiodi risulta pertanto limitata essenzialmente da C1

e vale, in valore efficace: 230)1502(1 ⋅⋅⋅=⋅⋅= CVCI reterete πω

Nella semionda positiva Irete scorrendo attraverso D2 provvede alla carica di C2. Nella semionda

negativa, viceversa, D2 blocca la corrente e lo stesso C2 provvede a fornire la corrente I(out) ≅ I(R2)

al carico. L’andamento della corrente su C2 è pertanto:

Poiché a regime la quantità di carica scambiata nel periodo da C2 è complessivamente nulla, si

deduce che il valor medio di I(C2) deve essere pari a quello di I(R2).

Essendo 22,2)2(

retemC

II = si ricava la formula di progetto di

rete

R

VI

C⋅

=ω

)2(22,21

C1 deve avere una tensione di lavoro dell’ordine di 400-630V.

Pietro Salvato


- 12 -

Il condensatore C2, di elevato valore, determina a sua volta l’entità del ripple (il fattore di

ondulazione) ∆Vout. Poiché la scarica di V(out) avviene a corrente sostanzialmente costante, si può

scrivere: )(

)2(2out

R

VtI

C∆

∆⋅= ; C2 deve avere una tensione di lavoro dell’ordine di 3-5 volte V(out).

Dove ∆t è la durata della scarica, ed è leggermente superiore al semiperiodo (come si vede dal

grafico precedente: è il tratto in leggera pendenza tra i due “picchi”) e vale circa 12ms.

La R1 viene impiegata per limitare la corrente al momento dell’accensione, quando C1 è

ancora scarico. Il suo valore può variare da qualche decina di Ω al kΩ per una potenza di 0,5W.

Infine lo Zener, impiegato quasi sempre senza la resistenza di caduta, viene usato per meglio

stabilizzare la tensione d’uscita V(out).

Riporto le forme d’onda del circuito simulato con SwitcherCADIII

Avete capito come funziona un alimentatore a caduta capacitiva? Bene, perché potrebbe venirvi

utile per alimentare qualche circuito che richiede una bassa tensione (nell’ordine della decina di volt

e di qualche decina di mA). Per esempio un circuito astabile a transistor o a porte logiche. In

questo modo si potrebbe persino fare lampeggiare elettronicamente i nostri LED a tensione di rete!

Esiste poi pure un metodo di dimensionamento più empirico che prevede l’aggiunta in

parallelo a C1 di un resistore R1 di sicurezza di valore 100÷220 kΩ (0.5W).

Pietro Salvato


- 13 -

Nel caso volessimo progettare un alimentatore con tensione d’uscita V(out) 12V e corrente

sul carico I(RL) di 20mA (quindi la stessa che occorre per alimentare i LED) potremmo procedere nel

seguente modo:

- Porre la resistenza R1 pari a 220kΩ (0.5W) in parallelo a C1.

- Dimensionare la resistenza R2 per limitare il picco di corrente nell’istante iniziale, con C1 e

C2 scarichi, con la seguente formula: Ω=== 12520

2500)(

25002mAI

RRL

(* 120Ω - 0,5÷1W).

- Il condensatore C1 (in poliestere) dovrà avere un’alta tensione di lavoro 400÷630V e il

valore della sua capacità sarà pari a: C1(nF) = nFmAI RL 6002030)(30 =⋅=⋅ (* 680nF).

- Il condensatore C2 (elettrolitico) dovrà avere tensione di lavoro > V(out) e una capacità in µF

pari a: C2(µF) = FmAI RL µ6002030)(30 =⋅=⋅ (* 680÷1500µF).

Ecco il circuito e le relative forme d’onda.

Adesso vediamo come alimentare direttamente un LED con una “sana” alimentazione capacitiva…

Pietro Salvato


- 14 -

IL LED CON ALIMENTAZIONE A CADUTA CAPACITIVA

Avete presente lo schema dell’alimentatore capacitivo?

Bene, per fare accendere un LED possiamo far a meno

rispettivamente del diodo D2, del condensatore C2 e del

diodo Zener D3.

Il circuito pertanto diventa questo riportato a fianco.

Dimensioniamo il circuito nel modo visto

precedentemente. Ponendo IF = I(D2)=20mA

nFV

IC

rete

D 60923031410202,222,2

13

)2( =⋅⋅⋅

=⋅

⋅=

−

ω(* 680nF)

Va bene un condensatore in poliestere (plastico) con una tensione di lavoro di 400-630V.

La resistenza R1 è stata scelta da 47Ω 0.5W in quanto la potenza dissipata risulta - come

riporta il grafico della simulazione SPICE V(Out,N001)*I(R1) - raggiungere picchi di dissipazione

dell’ordine di PM = 220mW. R2 invece, è stata scelta col metodo “pratico” di 220kΩ.

Ecco le forme d’onda ricavate dal grafico di SwitcherCADIII

Come precedentemente citato i picchi di corrente che può sopportare il LED bianco presentato nel

data sheet è: di ben 100mAM (dal grafico risulta circa 70mAM, quindi siamo nei limiti).

Pietro Salvato


- 15 -

LAMPEGGIATORE CON DIAC E LED Questo semplice circuito pubblicato da un

utente del sito www.grix.it è un

lampeggiatore a LED collegato

direttamente alla tensione rete che può

venire utile, per esempio, come spia

lampeggiante per segnalare la presenza di

una presa elettrica in una stanza buia, nel garage, oppure in terrazzo ecc.

Il principio di funzionamento ruota,

sostanzialmente, intorno al poco usuale DIAC

(DIode Alternate, Current) cioè un diodo

multi-giunzione, che non ha nessun terminale

di controllo. Il DIAC è un dispositivo bi-

direzionale, infatti la sua curva caratteristica

V-I è simmetrica (a sinistra).

Se la tensione applicata ai suoi terminali

(chiamati Anodo 1 e Anodo 2) è positiva, per

poter innescare la conduzione dobbiamo

superare il valore Vbo (tensione di breakover).

Se la tensione applicata è negativa, dovremo superare il valore –Vbo per condurre nella direzione

opposta. Il DIAC passa dall’interdizione alla conduzione con un brusco calo di tensione (una decina

di volt) che va a localizzarsi poi sul carico.

Tornando al nostro circuito, Il DIAC (di qualsiasi tipo) è inizialmente interdetto. Con la

semionda positiva della tensione di rete C1 si carica attraverso R1 con costante di tempo:

τ = sCR 034,10000022,047000011 =⋅=⋅

Allorché la tensione del condensatore giunge al valore di Vbo (≅30V), il DIAC innesca lasciando

passare la corrente. Poiché la tensione di alimentazione, a causa dell’elevato valore di R1, non è in

grado di fornire al DIAC la corrente necessaria a farlo condurre, interviene il condensatore che

inizia ad erogare la corrente scaricandosi. La scarica, a causa del basso valore del carico (il LED e

la resistenza di protezione R2) è molto rapida. A questo punto la corrente comincia a diminuire fino

a portare il DIAC in interdizione. La semionda negativa della tensione di rete, invece, è subito

interdetta dal diodo rettificatore D1 che, così, impedisce la distruzione del LED.

Pietro Salvato


- 16 -

Ecco le varie forme d’onda ricavate con lo SPICE di SwitcherCADIII

Il transitorio considerato è di 1s.

V(ac) è la tensione di rete a 230V efficaci e a 50Hz di frequenza; I(D2) è la corrente sul

LED col caratteristico andamento impulsivo. V(out) è invece quello della tensione sul carico.

In rosso, infine, è riportato l’andamento della potenza dissipata su R1, con picchi di circa

220mW. R1, quindi, deve essere di 0.25W o, ancora meglio, di 0.5W. Come detto il suo valore è

grande per ridurre la corrente nel circuito (poco più di mezzo mA) e per determinare una costante

di tempo τ elevata. R2 invece serve per la sola protezione del LED. Ho optato per un valore di

sicurezza pari a di 1kΩ per 0.5W.

Pietro Salvato


- 1 -

Part No: RF5A3SWG4-N1 Page 1 of 6

Data Sheet For 5mm Super White LED

Part No: RF5A3SWG4-N1

MEC


Features

• Standard T-1 Diameter Type Package. • General Purpose Leads • Reliable and Rugged

Part No. RF5A3SWG4-N1

Lens Color Water Clear Source Color Super White

Typical Characteristic

1mA

20mA

50mA

x0.31

100mA

Forward Current vs.Chromaticity Coordinate (λD)

0.33

0.300.300.29

0.32

0.31

y

0.34

0.35

0.340.32 0.33

5mA

Ta = 25 C

Wavelength λ(nm)

Ta = 25 CIF = 20mA

650Rel

ativ

e Em

issi

on In

tens

ity (a

.u.)

0.8

0350

0.2

0.4

0.6

450 550

Spectrum

1.0

1.2

750

Directivity (Angle : 20 )

90 60 30

Radiation Angle

1Ta = 25 CIF = 20mA

Rel

ativ

e Lu

min

osity

(a.u

.)

0.5

010 0.5

20100

4030

60

80

90

70

50

IFP = 20mA

0.29

Ambient Temperature vs.Chromaticity Coordinate (λD)

0.30

0.35

y

0.31

0.32

0.34

0.33

85 C

0.310.30x

0.32 0.340.33

0 C -30 C

50 C 25 C

Package Dimensions

5.8

MIN

26.5

1.52.54

0.5

ANODE

5.0

8.71.

0


Typical Characteristic

Forw

ard

Vol

tage

VF

(V)

A m bient T em perature vs. R elative L um inosity

A m bient T em perature Ta ( C )

0 .5

Rel

ativ

e Lu

min

osity

(a.u

.)

0 .2-40 -20 0

1 .0

2 .0

100604020 80

IF P = 20m A

D uty R atio vs. A llow able Forw ard C urrent

A m bient T em perature vs. A llow able Forw ard C urrent

Forw ard V oltage vs. Forw ard C urrent

A m bient T em peratu re vs. Forw ard V oltage

-40

3.4

2 .6

3 .0

4 .2

3 .8

4 .6

5 .0

5 .4

A m bient T em perature Ta ( C )

-20 0 20 40 10060 80

5

2.51

50

10

20

100

200

1 .5

3.53 .0 4 .0 4 .5 5 .0 2000

0.5

1 .0

40 8060

T a = 25 C

3.5

2 .5

2 .0

3 .0

T a = 25 C

Forw ard C urren t vs. R elative L um iinosity

4.0

120100

Forw ard V oltage ( V )

Forw

ard

Cur

rent

IFP

(mA

)

Rel

ativ

e Lu

min

osity

(a.u

.)

F orw ard C urrent IFP (m A )

A m bient T em perature ( C )

0Allo

wab

le F

orw

ard

Cur

rent

IFP

(mA

)

2 00 40

10

20

30

40

60 80 100

200T a = 25 C

Allo

wab

le F

orw

ard

Cur

rent

IFP

(mA

)

5 02010 1005110

D uty R atio ( % )

100

30

20

50

IF P= 20m A


Absolute Maximum Ratings at Ta=25

Parameter MAX. Unit

Power Dissipation 100 mW

Peak Forward Current (1/10 Duty Cycle, 0.1ms Pulse Wide) 100 mA

Continuous Forward Current 20 mA

Derating Linear From 50°C 0.4 mA/°C

Reverse Voltage 5 V

Operating Temperature Range -40°C to +80°C

Storage Temperature Range -40°C to +80°C

Lead Soldering Temperature [ 4mm(.157”) From Body] 260°C for 3 Seconds

Electrical Optical Characteristics at Ta=25

Parameter Symbol Min. Typ. Max. Unit Test Condition

Luminous Intensity Iv 5000 --- 7000 mcd IF = 20mA (Note 7)

Viewing angle 2θ½ --- 20 --- Deg (Note 8)

x --- 0.29 --- --- IF = 20mA(Note 9)

Y --- 0.27 --- --- IF = 20mA(Note 9)

Forward Voltage VF 3.0 --- 4.0 V IF = 20mA

Reverse Current IR --- --- 50 µA VR = 5V

Notes:

1. All dimensions are in millimeter. 2. Tolerance is ±0.25mm(.01”) unless others otherwise noted. 3. Protruded resin under flanges is 1.0mm(0.4”) max. 4. Lead spacing is measured where the leads emerge from the package. 5. Specifications are subject to change without notice. 6. Caution in ESD: Static Electricity and surge damages the LED. lt is recommended to use

a wrist band or anti-electrostatic glove when handling the LED.All devices, equipment and machinery must be properly grounded.

7. Luminous intensity is measured with a light sensor and filter combination that approximates the CIE eye-response curve.

8. θ1/2 is the off-axis angle at which the luminous intensity is half the axial luminous intensity. 9. It use many parameters that correspond to the CIE 1931 2°

X,Y, and Z are CIE1931 2°values of Red, Green and Blue content of the measurement.

BlueGreendd

ZYXXx

++=

++=

ReRe

BlueGreendGreen

ZYXYy

++=

++=

Re


CAUTIONS- Super Bright LED Because the white LEDs are make by combining Blue LEDs and special phosphors. Hence, the color of White LEDs is changed a little by an operation current. Care should be taken after due consideration when using LEDs.

1. Lead Forming

a. At least 3mm from the base of the epoxy bulb should be keep when forming leads. b. Do not use the base of the leadframe as a fulcrum during lead forming.

Lead forming should be done before soldering. c. Because the stress to the base may damage the characteristics or it may break the LEDs, do not apply any bending stress to the

base of the lead d. When mounting the LEDs onto a PCB, the holes on the circuit board should be exactly aligned with the leads of the LEDs. Stress at

the leads should be avoid when the LEDs are mounted on the PCB, because it causes damage to the epoxy resin and this will degrade the LEDs.

(2) Storage

a. The LEDs should be stored at stored at 30 C or less and 70%RH or less after being shipped and the storage life limits are 3 months. b. If the LEDs are stored more then 3 months, they can be stored for a year in a sealed container with a nitrogen atmosphere and

moisture absorbent material. c. Please avoid rapid transitions in ambient temperature, especially, in high humidity environments where condensation can occur.

(3) Static Electricity a. Static electricity or surge voltage damages the LEDs. b. It is recommended that a wristband or an anti-electrostatic glove be used when handling the LEDs. c. All devices, equipment and machinery must be properly grounded. d. It is recommended that measures be taken against surge voltage to the equipment that mounts the LEDs. e. Damaged LEDs will show some unusual characteristics such as the leak current remarkably increases, the forward voltage

becomes lower, or the LEDs do not light at the low current. Criteria: (VF>2.0V at IF=0.5mA)

(5) Heat Generation

a. Thermal design of the end product was most importance. Please consider the heat generation of the LED when making the system design.

b. The thermal resistance of the circuit board and density of LED placement on the board, as well as other components was the important factor affecting the coefficient of temperature increase per input electric power. It must be avoid intense heat generation and operate within the maximum ratings given in the specification.

c. The operating current should be decided after considering the ambient maximum temperature of LEDs.

(6) Cleaning a. It is recommended that isopropyl alcohol be used as a solvent for cleaning the LEDs. When using other solvents, it should be

confirmed beforehand whether the solvents will dissolve the resin or not. Freon solvents should not be used to clean the LEDs because of worldwide regulations.

b. Do not clean the LEDs by the ultrasonic. When it is absolutely necessary, the influence of ultrasonic cleaning on the LEDs depends on factors such as ultrasonic power and the assembled condition. Before cleaning, a pre-test should be done to confirm whether any damage to the LEDs would occur.

(7) Safety Guideline for Human Eyes

a. In 1993, the International Electric Committee (IEC) issued a standard concerning laser product safety (IEC 825-1).Since then, this standard has been applied for diffused light sources (LEDs) as well as lasers.In 1998 IEC 60825-1 Edition 1.1 evaluated the magnitude of the light source.

b. In 2001 IC 60825-1 Amendment 2 converted the laser class into 7 classes for end products. c. Components are excluded from this system. Products which contain visible LEDs are now classified as class 1. Products containing

UV LEDs can be classified as class 2 in cases where viewing angles are narrow, optical manipulation intensifies the light, and/or the energy emitted is high. For these systems it is recommended to avoid long term exposure. It is also recommended to follow the ICE regulations regarding safety and labeling of products.

(8) Soldering Condition for LED Lamps

a. EPOXY RESIN of LED Epoxy resin for LED need to be cured within some temperature range with enough time, otherwise it will not hard enough then and moisture in the air will penetrate into epoxy day by day. After some period later, the epoxy of LED may crack inside and it will reduce the lifetime of the LED lamps. Because of this reason, we REFOND had precisely controlled as in the 2nd Statement.

b. Temperature of Glass (Tg Point) For ensure the epoxy resin is hard enough, a good process control for epoxy resin ENDCAP process was required, such as precise temperature profile of the over, exactly time for curing and good selection for epoxy resin. After that we need to measure the Tg point for checking the epoxy resin is hard enough or not. Tg point should be control in range 125-135 centi-grade, if Tg lower than 125degree, it will make the epoxy soft. When soldering higher than 135degree, it will make the epoxy too hard and the epoxy will crack inside easily.

c. For Automatic Soldering

(a) All of soldering equipment needs to check temperature on top of PCB for soldering LED as record. (b) Pre-heat temperature must below Tg point, otherwise LED will be soft soldering and broken the bonding gold wire inside. (c) The soldering condition need to below 5 seconds with 260 centi-grade or lower of each soldering point.


(d) The soldering PCB with LED can’t have any vibration or shock after soldering because inside LED epoxy still soft, and this action will cause gold wire broken inside. The best way is to have cooling fan for cooling down shortly.

d. For Manually soldering

(a) When use hand soldering with extension wire, it is suggested that a fixture for soldering is needed to prevent any strength inside when head is transferring to epoxy through LED leads. Otherwise, it might have gold wire broken inside.

(b) When use hand soldering with PCB insertion, it must make sure the pitch of OCB for LED leads are the same as LED lead pitch. Otherwise there might have strength transfer to inside epoxy broken gold wire when soldering.

e. The size of the PCB for automatic soldering

(a) It is very important that PCB will have a little bit bent when soldering, this phenomenon especially for large PCB size. When there are some higher defect rate for LED after soldering, it must check the PCB size and the PCB is bent or not in this soldering. If this phenomenon happen, the LED leads will be a little bit bent and the gold wire inside may be broken.

(b) It will be good for the LED circuit application if a small size PCB was used. (c) Then larger size PCB was use; it needs to have special fixture to preventing PCB bending when soldering.

(9) Others

a. Care must be taken to ensure that the reverse voltage will not exceed the absolute maximum rating when using the LEDs with matrix drive. Keeping the Normal Forward to 20 mA.

b. The LEDs described in this brochure are intended to be used for ordinary electronic equipment (such as office equipment, communications equipment, measurement instruments and household appliances). Consult Refond’s sales staff in advance for information on the applications in which exceptional quality and reliability are required, particularly when the failure or malfunction of the LEDs may directly jeopardize life or health (such as for airplanes, aerospace, submersible repeaters, nuclear reactor control systems, automobiles, traffic control equipment, life support systems and safety devices).

c. User shall not reverse engineer by disassembling or analysis of the LEDs without having prior written consent from Refond. When defective LEDs are found, the User shall inform Refond directly before disassembling or analysis.

d. The formal specifications must be exchanged and signed by both parties before large volume purchase begins. e. The appearance and specifications of the product may be modified for improvement without notice.

VF

IF

V

IF =

Rx

V - VFRx

Pietro Salvato


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