Scheda Tecnica LED Serie LTL1CHKxKNN - Package T-1 3mm - Tensione Diretta 2.0-2.4V - Corrente Continua 30mA - Colori da Iper Rosso a Verde - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche tecniche per la serie LTL1CHKxKNN di diodi emettitori di luce (LED). Questa famiglia di prodotti è composta da lampade LED standard a foro passante T-1 (3mm), progettate per applicazioni di indicazione generica che richiedono un livello più elevato di intensità luminosa. I dispositivi sono costruiti utilizzando la tecnologia dei materiali Fosfuro di Alluminio Indio Gallio (AlInGaP) cresciuto su un substrato di Arseniuro di Gallio (GaAs), noto per produrre luce visibile ad alta efficienza in una gamma di colori dal rosso al verde.

I vantaggi principali di questa serie includono il basso consumo energetico, l'alta efficienza luminosa e la compatibilità con i livelli di pilotaggio dei circuiti integrati (IC) grazie ai bassi requisiti di corrente. Tutte le varianti di questa serie presentano una lente trasparente, che non diffonde la luce, risultando in un fascio più focalizzato e intenso, adatto per un'indicazione chiara.

Il mercato target per questi LED è ampio, comprendendo qualsiasi dispositivo elettronico che richieda indicatori di stato, luci di pannello o semplice illuminazione dove affidabilità, visibilità e convenienza sono considerazioni chiave.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

I valori massimi assoluti definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Per un funzionamento affidabile, questi limiti non devono mai essere superati, nemmeno momentaneamente.

• Dissipazione di Potenza (Pd):Tutti i dispositivi della serie hanno una dissipazione di potenza massima di 75 mW a una temperatura ambiente (T_A) di 25°C. Superare questo limite può portare a surriscaldamento e guasto catastrofico.
• Corrente Diretta:Sono specificate due valutazioni di corrente:
  • Corrente Diretta Continua (I_F):La massima corrente continua che può essere applicata in modo continuo è di 30 mA per tutti i colori.
  • Corrente Diretta di Picco:È consentita una corrente pulsata più elevata in condizioni specifiche. Per le varianti rosse (Iper Rosso, Super Rosso, Rosso), la corrente di picco è di 90 mA con un ciclo di lavoro di 1/10 e una larghezza di impulso di 0.1 ms. Per le varianti arancione, gialla e verde, la corrente di picco è di 60 mA nelle stesse condizioni. Questo parametro è cruciale per schemi di multiplexing o funzionamento pulsato.
• Derating Termico:La massima corrente diretta continua deve essere ridotta linearmente al di sopra dei 70°C a un tasso di 0.4 mA/°C. Ciò significa che la corrente continua ammissibile diminuisce all'aumentare della temperatura ambiente, una considerazione di progettazione critica per ambienti ad alta temperatura.
• Tensione Inversa (V_R):La massima tensione inversa ammissibile è di 5V a una corrente inversa (I_R) di 100 µA. Applicare una tensione inversa più alta può rompere la giunzione PN del LED.
• Intervalli di Temperatura:L'intervallo di temperatura operativa va da -40°C a +100°C, e l'intervallo di temperatura di stoccaggio va da -55°C a +100°C, indicando prestazioni robuste in un'ampia gamma di condizioni.
• Temperatura di Saldatura:I terminali possono essere saldati a 260°C per un massimo di 5 secondi, con il punto di saldatura ad almeno 1.6mm (0.063") dal corpo del LED per prevenire danni termici alla lente epossidica e al die interno.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi parametri sono misurati in condizioni di test standard (T_A=25°C) e definiscono le prestazioni tipiche del dispositivo.

• Intensità Luminosa (I_v):Questo è un parametro ottico chiave. Tutti i dispositivi hanno un'intensità luminosa minima di 140 mcd (millicandela) a una corrente diretta (I_F) di 20mA. I valori tipici vanno da 210 mcd a 320 mcd a seconda della specifica variante di colore. L'intensità è misurata utilizzando una combinazione di sensore e filtro che approssima la curva di risposta fotopica (occhio umano) (CIE). La scheda tecnica nota che i prodotti sono classificati in due ranghi di intensità luminosa, con il codice del rango marcato sull'imballaggio.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):La serie presenta un angolo di visione stretto di 45 gradi. Questo è definito come l'angolo totale a cui l'intensità luminosa scende alla metà del suo valore misurato sull'asse centrale (0°). Questa caratteristica risulta in un fascio di luce più direzionale.
• Specifiche della Lunghezza d'Onda:Sono fornite tre metriche chiave della lunghezza d'onda:
  • Lunghezza d'Onda di Picco (λ_P):La lunghezza d'onda alla quale la potenza ottica in uscita è massima. Varia da 575 nm (Verde) a 650 nm (Iper Rosso).
  • Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):Una singola lunghezza d'onda derivata dal diagramma di cromaticità CIE che meglio rappresenta il colore percepito della luce. È generalmente più rilevante per la definizione del colore rispetto alla lunghezza d'onda di picco. I valori vanno da 572 nm (Verde) a 639 nm (Iper Rosso).
  • Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ):La larghezza dello spettro di emissione a metà della sua potenza massima (Full Width at Half Maximum - FWHM). Indica la purezza del colore. I LED rossi hanno uno spettro più ampio (20 nm), mentre i LED gialli e verdi hanno uno spettro più stretto (15-17 nm).
• Tensione Diretta (V_F):La caduta di tensione ai capi del LED quando pilotato a 20mA. La V_Fminima è compresa tra 2.0V e 2.05V, e la V_Ftipica è compresa tra 2.3V e 2.4V, a seconda del colore. Questo parametro è essenziale per progettare la resistenza limitatrice di corrente in serie con il LED.
• Corrente Inversa (I_R):La corrente di dispersione quando viene applicata una tensione inversa di 5V. È tipicamente di 100 µA o meno.
• Capacità (C):La capacità di giunzione è tipicamente di 40 pF quando misurata a polarizzazione 0V e frequenza 1 MHz. Questo può essere un fattore in applicazioni di commutazione ad alta velocità.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

La scheda tecnica indica l'uso di un sistema di binning principalmente per l'intensità luminosa. I prodotti sono classificati in due ranghi di intensità (bin). Il codice bin specifico per un dato LED è marcato sulla sua confezione individuale. Ciò consente ai progettisti di selezionare LED con livelli di luminosità coerenti per le loro applicazioni. Sebbene non siano esplicitamente dettagliati per lunghezza d'onda o tensione diretta in questo documento, tali parametri hanno spesso intervalli di tolleranza (Min./Tip./Max.) che definiscono efficacemente bin impliciti.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento a una pagina dedicata alle "Curve Tipiche delle Caratteristiche Elettriche/Ottiche". Sebbene i grafici specifici non siano forniti nel testo, basandosi su schede tecniche LED standard, questi includono tipicamente:

• Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta (Curva I-V):Mostra come l'uscita di luce aumenta con la corrente, di solito in una relazione quasi lineare all'interno dell'intervallo operativo.
• Tensione Diretta vs. Corrente Diretta:Illustra la caratteristica esponenziale V-I del diodo.
• Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Dimostra la diminuzione dell'uscita di luce all'aumentare della temperatura di giunzione, evidenziando l'importanza della gestione termica.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico che mostra la potenza relativa emessa attraverso diverse lunghezze d'onda, rappresentando visivamente la lunghezza d'onda di picco e la larghezza a mezza altezza spettrale.
• Diagramma dell'Angolo di Visione:Un grafico polare che mostra la distribuzione spaziale dell'intensità luminosa attorno al LED.

Queste curve sono preziose per comprendere il comportamento del dispositivo in condizioni non standard e per una progettazione precisa del circuito.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il LED utilizza un package radiale a foro passante standard T-1 (3mm). Le note dimensionali chiave includono:

• Tutte le dimensioni sono in millimetri, con i pollici forniti tra parentesi.
• Si applica una tolleranza standard di ±0.25mm (±0.010") se non diversamente specificato.
• La resina sotto la flangia può sporgere fino a un massimo di 1.0mm (0.04").
• La distanza tra i terminali è misurata nel punto in cui i terminali escono dal corpo del package, il che è critico per il posizionamento dei fori sul PCB.
• Il disegno del package (riferito come Serie LTL1CHx) mostrerebbe tipicamente la lunghezza totale, il diametro della lente, la lunghezza e il diametro dei terminali e la posizione del punto piatto o di altri indicatori di polarità sulla flangia.

5.2 Identificazione della Polarità

Per i LED a foro passante, il terminale più lungo è universalmente l'anodo (positivo) e il terminale più corto è il catodo (negativo). Inoltre, la maggior parte dei package ha un punto piatto sul bordo della flangia, tipicamente situato sul lato del catodo. Verificare sempre la polarità prima della saldatura per prevenire danni da polarizzazione inversa.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

La linea guida principale fornita è per la saldatura manuale o a onda: la punta del saldatore deve essere ad almeno 1.6mm dal corpo in plastica del LED e la temperatura non deve superare i 260°C per più di 5 secondi. Il calore prolungato può carbonizzare la lente epossidica, causare delaminazione interna o danneggiare i fili di collegamento.

Note Generali di Montaggio:

• Evitare di applicare stress meccanico ai terminali vicino al corpo.
• Non pulire il LED con pulitori a ultrasuoni, poiché la cavitazione può danneggiare la struttura interna.
• Utilizzare appropriate procedure di manipolazione anti-statiche durante il montaggio per proteggere il die semiconduttore dalle scariche elettrostatiche (ESD), sebbene i LED siano generalmente più robusti di alcuni IC.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

Lo schema di numerazione delle parti per la serie è LTL1CHKxKNN, dove "x" denota il codice colore:

• D:Iper Rosso (AlInGaP)
• R:Super Rosso (AlInGaP)
• E:Rosso (AlInGaP)
• F:Giallo Arancione (AlInGaP)
• Y:Ambra Gialla (AlInGaP)
• S:Giallo (AlInGaP)
• G:Verde (AlInGaP)

Tutte le varianti condividono la lente trasparente e lo stesso package di base. Il tipo specifico di imballaggio (es. sfuso, nastro e bobina) non è specificato nel contenuto fornito ma sarebbe definito dal fornitore.

8. Raccomandazioni Applicative

8.1 Scenari Applicativi Tipici

Come lampade indicatrici generiche, questi LED sono adatti per:

• Indicatori di accensione/stato su elettronica di consumo, elettrodomestici e pannelli di controllo industriali.
• Retroilluminazione per interruttori, pulsanti e scritte.
• Illuminazione decorativa semplice.
• Applicazioni base di optoisolatori o sensori (utilizzando il LED come sorgente luminosa).

8.2 Considerazioni di Progettazione

• Limitazione della Corrente:Una resistenza limitatrice di corrente esterna è obbligatoria. Calcolare il valore della resistenza usando la Legge di Ohm: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Utilizzare sempre la V_Fmassima dalla scheda tecnica per un progetto conservativo per garantire che la corrente non superi il livello desiderato.
• Gestione Termica:Per un funzionamento continuo vicino alla corrente nominale massima o in alte temperature ambiente, considerare la curva di derating. Assicurare un adeguato flusso d'aria se vengono utilizzati più LED in uno spazio confinato.
• Angolo di Visione:L'angolo di visione di 45° crea un punto luce più focalizzato. Per un'illuminazione di area più ampia, un LED con lente diffusa o un diffusore esterno sarebbero più appropriati.
• Circuiti di Pilotaggio:I LED possono essere pilotati direttamente dai pin GPIO di un microcontrollore (che tipicamente erogano/assorbono fino a 20-25mA) o attraverso driver a transistor per correnti più elevate o per multiplexare molti LED.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

Il differenziatore chiave della serie LTL1CHKxKNN è l'uso della tecnologia AlInGaP per i colori dal rosso al giallo/verde. Rispetto alle tecnologie più vecchie come il GaAsP (Fosfuro di Arseniuro di Gallio), l'AlInGaP offre un'efficienza luminosa significativamente più alta, il che significa un'uscita di luce più brillante per la stessa quantità di corrente elettrica. La lente trasparente fornisce la massima possibile uscita di luce dal package, poiché nessuna luce viene dispersa o assorbita da una tinta diffusa. L'angolo di visione stretto di 45° è una scelta specifica per applicazioni che richiedono un fascio diretto piuttosto che una luce ambientale ampia.

10. Domande Frequenti (FAQ)

D: Posso pilotare questo LED direttamente da un'alimentazione a 5V senza una resistenza?

R:No.Senza una resistenza limitatrice di corrente, il LED tenterà di assorbire una corrente eccessiva, superando rapidamente i suoi valori massimi e portando a un guasto immediato. Una resistenza in serie è sempre necessaria per il pilotaggio a tensione costante.

D: Qual è la differenza tra Lunghezza d'Onda di Picco e Lunghezza d'Onda Dominante?

R: La Lunghezza d'Onda di Picco è dove viene emessa la maggior potenza ottica. La Lunghezza d'Onda Dominante è calcolata dalle coordinate di colore e corrisponde meglio al colore percepito dall'occhio umano. Per i LED monocromatici, sono spesso vicine, ma la Lunghezza d'Onda Dominante è lo standard per specificare il colore.

D: Il LED si scalda durante il funzionamento. È normale?

R: Sì, è normale che un LED generi calore. L'efficienza non è del 100%; parte della potenza elettrica viene convertita in calore alla giunzione. Questo è il motivo per cui la specifica di derating e le considerazioni termiche sono importanti per l'affidabilità a lungo termine.

D: Posso usare la PWM (Modulazione di Larghezza di Impulso) per attenuare questo LED?

R: Sì, questi LED sono ben adatti per l'attenuazione PWM. Puoi pilotarli con la corrente diretta di picco (60mA o 90mA a seconda del colore) a un basso ciclo di lavoro per ottenere una corrente media che attenua il LED. Assicurarsi che la frequenza PWM sia abbastanza alta (tipicamente >100Hz) per evitare sfarfallio visibile.

11. Esempi Pratici di Progettazione e Utilizzo

Esempio 1: Indicatore di Stato per Microcontrollore

Un uso comune è come indicatore di alimentazione. Collegare l'anodo di un LED rosso (LTL1CHKEKNN) a un'alimentazione a 3.3V del microcontrollore attraverso una resistenza. Calcolare la resistenza: Assumendo V_F= 2.4V e I_Fdesiderata = 10mA (per bassa potenza), R = (3.3V - 2.4V) / 0.01A = 90Ω. Una resistenza standard da 100Ω fornirebbe circa 9mA, che è sicuro e sufficientemente luminoso.

Esempio 2: Indicatore per Pannello a 12V

Per un pannello automobilistico o industriale a 12V, la resistenza in serie dissiperà più potenza. Per un LED verde (LTL1CHKGKNN) a 20mA: R = (12V - 2.4V) / 0.02A = 480Ω. La potenza nella resistenza è P = I²R = (0.02)²* 480 = 0.192W. Una resistenza standard da 1/4W (0.25W) è adeguata ma si scalderà. Usare una resistenza da 1/2W fornisce un migliore margine di sicurezza.

12. Introduzione al Principio Tecnologico

Questi LED sono basati su una struttura a doppia eterogiunzione che utilizza il Fosfuro di Alluminio Indio Gallio (AlInGaP) come strato attivo emettitore di luce. Quando viene applicata una tensione diretta, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva rispettivamente dagli strati semiconduttori di tipo N e P. Essi si ricombinano in modo radiativo, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). La composizione specifica della lega AlInGaP determina l'energia della banda proibita del materiale, che detta direttamente la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa. Una banda proibita più ampia produce lunghezze d'onda più corte (verde/giallo), mentre una banda proibita più stretta produce lunghezze d'onda più lunghe (rosso). La lente epossidica trasparente serve a proteggere il die semiconduttore, modellare il fascio attraverso la sua geometria a cupola e fornire un mezzo per un'efficiente estrazione della luce dal materiale semiconduttore ad alto indice.

13. Tendenze di Sviluppo Tecnologico

Sebbene questa scheda tecnica rappresenti un prodotto maturo e ampiamente utilizzato, la tecnologia LED continua a evolversi. Le tendenze rilevanti per questa classe di dispositivi includono:

• Aumento dell'Efficienza:I continui miglioramenti nella scienza dei materiali e nella crescita epitassiale portano a più lumen per watt (lm/W), il che significa luce più brillante o consumo energetico inferiore per la stessa luminosità.
• Consistenza del Colore:Tolleranze di binning più strette per lunghezza d'onda e intensità luminosa stanno diventando standard, consentendo un aspetto più uniforme nelle applicazioni multi-LED.
• Packaging:Sebbene il foro passante rimanga popolare per prototipazione e alcune applicazioni, i package a montaggio superficiale (SMD) (come 0603, 0805) sono diventati in gran parte lo standard industriale per la produzione di grandi volumi grazie alle loro dimensioni ridotte e all'idoneità per il montaggio automatizzato.
• Ampliamento delle Applicazioni:L'affidabilità e l'efficienza fondamentali di LED come questi continuano a guidare la loro adozione in nuove aree oltre i semplici indicatori, come nell'illuminazione generale di basso livello, nella segnaletica e nell'illuminazione interna automobilistica.