L impiego dei LED con la corrente alternata. Tutorial. di Pietro Salvato

L impiego dei LED con la corrente alternata Tutorial di Pietro Salvato

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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.18-2 -

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 (230V ac ). 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. - 3 -

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 - 4 -

IL DIODO A EMISSIONE LUMINOSA COME SORGENTE DI LUCE I 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. - 5 -

IL LED IN CORRENTE CONTINUA Ma come questo tutorial non è dedicato all uso del LED con 230V ac? 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 12V cc 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 I F 20mA (talvolta anche di più o di meno a seconda del tipo) perciò in questo caso risulta: Vcc VF 12 (1,8 4) 4,8 R LED = = = = 240Ω (R1) I 0,02 0,02 F La V F = 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. - 6 -

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 I F che viene ripartita su ogni LED. Vcc VF 3 1,8 1,2 R LED = = = = 20Ω (R1) I 3 (0,02) 0,06 3 F 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! - 7 -

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 V M non sia superiore al valore massimo di tensione diretta V F ). 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. - 8 -

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 230V ac. 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! VM = VRMS 2 = 230 1,4142 = 325, 26V 325V picco Se usiamo 25 LED bianchi ad alta luminosità (del tipo di quelli riportati nel data sheet alla fine del tutorial) con una tensione diretta V F di 3V ciascuno, la caduta di tensione complessiva sui LED sarà: 3 25 = 75V La tensione di picco sul resistore R sarà pertanto: 325-75 = 250V picco Questi 75V rappresentano circa 13 dei 90 del ciclo della semionda raddrizzata. 75 Infatti: arcsen = arcsen0,23 = 13 325 Ciò significa che il resistore R condurrà per: 90-13 =77 76 100 Oppure per un ciclo utile (duty cycle): d % = = 85,5% 90 Determiniamo, quindi, il picco di corrente sul LED per ricavare il valore del resistore R. Assumendo un valore tipico di corrente diretta efficace I FRMS = 20mA, il picco di corrente sarà: I Fpicco = I FRMS 2 = 28mA Siccome d % = 85,5% si ha allora: I 28 0,855 Fpicco d % = = 32, 7 ma - 9 -

Possiamo quindi ricavare il valore della resistenza: 250V R = = 7. 645Ω (* 8,2kΩ) 0,0327A La potenza che questo resistore deve poter dissipare è: 2 2 P = R I = 8200 0,02 = 3, 28W 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 I F di 1A e resistere ad una tensione di rottura (breakdown) V Br 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). - 10 -

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 V a (la tensione di rete con valor efficace di 230V rete ). Il valore 325V dello SPICE è riferito invece al valore massimo V M. La corrente di rete nei due semiperiodi risulta pertanto limitata essenzialmente da C1 e vale, in valore efficace: I = ω C1 V = (2π 50 C1) 230 rete rete Nella semionda positiva I rete 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). I 2,22I rete ( R2) Essendo I ( C 2) m = si ricava la formula di progetto di C1 = 2,22 ω V C1 deve avere una tensione di lavoro dell ordine di 400-630V. - 11 - rete

Il condensatore C2, di elevato valore, determina a sua volta l entità del ripple (il fattore di ondulazione) V out. Poiché la scarica di V (out) avviene a corrente sostanzialmente costante, si può I ( R2) t scrivere: C2 = ; C2 deve avere una tensione di lavoro dell ordine di 3-5 volte V (out). 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). - 12 -

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 2500 2500 C2 scarichi, con la seguente formula: R2 = = = 125Ω (* 120Ω - 0,5 1W). I ( ma) 20 - Il condensatore C1 (in poliestere) dovrà avere un alta tensione di lavoro 400 630V e il RL valore della sua capacità sarà pari a: C1(nF) = 30 I RL ( ma) = 30 20 = 600nF (* 680nF). - Il condensatore C2 (elettrolitico) dovrà avere tensione di lavoro > V (out) e una capacità in µf pari a: C2(µF) = 30 I RL ( ma) = 30 20 = 600µ F (* 680 1500µF). Ecco il circuito e le relative forme d onda. Adesso vediamo come alimentare direttamente un LED con una sana alimentazione capacitiva - 13 -

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 I F = I (D2) =20mA C1 = 2,22 I ω V ( D2) rete = 2,2 20 10 314 230 3 = 609nF (* 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 P M = 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 100mA M (dal grafico risulta circa 70mA M, quindi siamo nei limiti). - 14 -

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 bidirezionale, 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 V bo (tensione di breakover). Se la tensione applicata è negativa, dovremo superare il valore V bo 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 = R1 C1 = 470000 0,0000022 = 1, 034s Allorché la tensione del condensatore giunge al valore di V bo ( 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. - 15 -

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. - 16 -

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MEC Data Sheet For 5mm Super White LED Part No: RF5A3SWG4-N1 Part No: RF5A3SWG4-N1 Page 1 of 6

Features Package Dimensions Standard T-1 Diameter Type Package. General Purpose Leads Reliable and Rugged 5.0 1.0 8.7 Part No. RF5A3SWG4-N1 Lens Color Water Clear Source Color Super White ANODE 0.5 MIN26.5 5.8 2.54 1.5 Typical Characteristic y Forward Current vs. Chromaticity Coordinate ( D) 0.35 0.34 0.33 0.32 0.31 1mA 5mA 20mA 50mA Ta = 25 C 100mA 0.30 0.29 0.30 0.31 0.32 0.33 0.34 x Relative Emission Intensity (a.u.) Spectrum 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0 350 Ta = 25 C IF = 20mA 450 550 650 Wavelength nm) 750 Ambient Temperature vs. Chromaticity Coordinate ( D) Directivity (Angle : 20 ) y 0.35 0.34 0.33 0.32 0.31 0.30 IFP = 20mA -30 C 0 C 25 C 50 C 85 C 0.29 0.30 0.31 x 0.32 0.33 0.34 Relative Luminosity (a.u.) 1 0.5 Ta = 25 C IF = 20mA 0 90 60 30 Radiation Angle 0 10 20 0 0.5 30 40 50 60 70 80 90 1 Part No: RF5A3SWG4-N1 Page 2 of 6

Typical Characteristic Forward Voltage vs. Forward Current Forward Current vs. Relative Lumiinosity Forward Current IFP (ma) 200 100 50 20 10 5 Ta = 25 C Relative Luminosity (a.u.) 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 Ta = 25 C 0.5 1 2.5 0 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 0 20 Forward Voltage ( V ) 40 60 80 100 Forward Current IFP (ma) 120 Ambient Temperature vs. Forward Voltage Ambient Temperature vs. Relative Luminosity Forward Voltage VF (V) 5.4 5.0 4.6 4.2 3.8 3.4 3.0 IFP=20mA Relative Luminosity (a.u.) 2.0 1.0 0.5 IFP = 20mA 2.6-40 -20 0 20 40 60 80 100 0.2-40 -20 0 20 40 60 80 100 Ambient Temperature Ta ( C ) Ambient Temperature Ta ( C ) Duty Ratio vs. Allowable Forward Current Ambient Temperature vs. Allowable Forward Current Allowable Forward Current IFP (ma) 200 100 50 30 20 10 1 Ta = 25 C 5 10 20 50 100 Duty Ratio ( % ) Allowable Forward Current IFP (ma) 40 30 20 10 0 0 20 40 60 80 100 Ambient Temperature ( C ) Part No: RF5A3SWG4-N1 Page 3 of 6

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 Storage Temperature Range Lead Soldering Temperature [ 4mm(.157 ) From Body] -40 C to +80 C -40 C to +80 C 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 I F = 20mA (Note 7) Viewing angle 2θ½ --- 20 --- Deg (Note 8) X x = X + Y + Z Re d = Re d + Green + Blue x --- 0.29 --- --- I F = 20mA(Note 9) y = Y X + Y + Z Green = Red + Green + Blue Y --- 0.27 --- --- I F = 20mA(Note 9) Forward Voltage V F 3.0 --- 4.0 V I F = 20mA Reverse Current I R --- --- 50 µa V R = 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. 1/2 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. Part No: RF5A3SWG4-N1 Page 4 of 6

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. Part No: RF5A3SWG4-N1 Page 5 of 6

(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. IF Rx VF V IF = V - VF Rx 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. Part No: RF5A3SWG4-N1 Page 6 of 6