Scheda Tecnica LED Blu LTL87HTBK - Lente Rotonda 5mm - Tensione Diretta 4.0V - Dissipazione 120mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

L'LTL87HTBK è un diodo a emissione luminosa (LED) blu che utilizza un materiale semiconduttore al nitruro di gallio e indio (InGaN). È confezionato nel classico formato forato rotondo da 5mm con lente trasparente, progettato per applicazioni generiche di indicazione e illuminazione. Le sue caratteristiche principali includono basso consumo energetico, ampio angolo di visione e l'intrinseca lunga durata e affidabilità della tecnologia di illuminazione a stato solido.

1.1 Vantaggi Principali

• Basso Consumo Energetico:Opera in modo efficiente a correnti di pilotaggio tipiche, rendendolo adatto per dispositivi alimentati a batteria.
• Ampio Angolo di Visione (120°):Fornisce una distribuzione della luce ampia e uniforme, ideale per indicatori su pannelli e luci di stato.
• Affidabilità a Stato Solido:Offre una lunga durata operativa senza filamenti o involucri di vetro che possano rompersi, garantendo durabilità in vari ambienti.

1.2 Applicazioni Destinate

Questo LED è destinato all'uso in apparecchiature elettroniche ordinarie. Applicazioni tipiche includono indicatori di stato su elettronica di consumo, retroilluminazione per piccoli display, illuminazione di pannelli e illuminazione decorativa. Non è progettato per applicazioni che richiedono un'affidabilità eccezionale dove un guasto potrebbe compromettere la sicurezza (es. aviazione, dispositivi medicali di supporto vitale).

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Il funzionamento a questi limiti o oltre non è garantito.

• Dissipazione di Potenza (Pd):Massimo 120 mW. Questa è la potenza totale (Vf * If) che il package può dissipare sotto forma di calore.
• Corrente Diretta (DC):Massimo 30 mA in continuo.
• Corrente Diretta di Picco:Massimo 100 mA, ammissibile solo in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms).
• Temperatura di Esercizio (Ta):Intervallo di temperatura ambiente da -25°C a +80°C.
• Temperatura di Magazzinaggio (Tstg):Da -30°C a +100°C.
• Temperatura di Saldatura dei Terminali:260°C per un massimo di 5 secondi, misurata a 1.6mm dal corpo del LED.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi parametri sono specificati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C e definiscono le prestazioni tipiche del dispositivo.

• Intensità Luminosa (Iv):Varia da un minimo di 65 mcd a un tipico di 180 mcd e un massimo di 520 mcd a una corrente diretta (If) di 20 mA. Si applica una tolleranza di ±15% all'intensità garantita.
• Tensione Diretta (Vf):Tipicamente 4.0V, con un massimo di 4.0V a If=20mA. Il minimo è 3.5V.
• Angolo di Visione (2θ1/2):120 gradi. Questo è l'angolo totale in cui l'intensità luminosa scende alla metà del valore assiale.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λp):468 nm. Questa è la lunghezza d'onda nel punto più alto dello spettro di emissione.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd):470 nm. Questa è la singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano che definisce il colore.
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ):25 nm. Questo indica la purezza spettrale; un valore più piccolo significa una luce più monocromatica.
• Corrente Inversa (Ir):Massimo 100 μA a una tensione inversa (Vr) di 5V. Il dispositivo non è progettato per il funzionamento in inversa.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nella produzione, i LED vengono selezionati (binning) in base a parametri ottici chiave. L'LTL87HTBK utilizza due criteri di binning principali.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

I LED sono classificati in bin in base alla loro intensità luminosa misurata a 20mA. Ogni bin ha un valore minimo e massimo, con una tolleranza di ±15% sui limiti del bin. Il codice del bin (es. D, E, F...L) è stampato sulla busta di confezionamento.

• Esempio:Il bin 'G' ha un intervallo di intensità da 140 a 180 mcd.

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

I LED sono anche selezionati per la loro lunghezza d'onda dominante per controllare la coerenza del colore. La tolleranza per ogni limite di bin è di ±1 nm.

• Esempio:Il bin 'B08' ha un intervallo di lunghezza d'onda dominante da 465.0 a 470.0 nm.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene grafici specifici non siano dettagliati nel testo fornito, le tipiche curve di prestazione per tali LED includerebbero:

4.1 Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V)

Questa curva mostra la relazione esponenziale tra corrente e tensione. La tensione diretta ha un coefficiente di temperatura negativo, il che significa che diminuisce leggermente all'aumentare della temperatura di giunzione.

4.2 Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta

Questa curva è generalmente lineare a correnti più basse ma può saturarsi a correnti più elevate a causa di effetti termici e del calo di efficienza.

4.3 Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente

L'emissione luminosa di un LED diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Questa curva di derating è fondamentale per progettare applicazioni che operano su un ampio intervallo di temperature.

4.4 Distribuzione Spettrale

Un grafico che mostra l'intensità relativa rispetto alla lunghezza d'onda, centrato attorno a 468 nm con una tipica larghezza di banda di 25 nm, che definisce il punto di colore blu.

5. Informazioni Meccaniche e di Package

5.1 Dimensioni del Package

Il dispositivo è un LED rotondo standard da 5mm. Note dimensionali chiave includono:

• Tutte le dimensioni sono in millimetri (pollici).
• La tolleranza è di ±0.25mm salvo diversa specifica.
• La sporgenza massima della resina sotto la flangia è di 1.0mm.
• La distanza tra i terminali è misurata nel punto in cui essi emergono dal corpo del package.

5.2 Identificazione della Polarità

Il terminale più lungo è l'anodo (positivo) e quello più corto è il catodo (negativo). Inoltre, sul lato del catodo è spesso presente un appiattimento sulla flangia di plastica della lente del LED.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Formatura dei Terminali

• Piegare i terminali in un punto ad almeno 3mm dalla base della lente del LED.
• Non utilizzare la base del telaio dei terminali come fulcro.
• Eseguire la formatura dei terminali a temperatura ambiente e prima del processo di saldatura.

6.2 Parametri di Saldatura

Mantenere una distanza minima di 2mm tra la base della lente e il punto di saldatura. Evitare di immergere la lente nella lega di saldatura.

• Saldatura Manuale (Saldatore):Temperatura massima 300°C per un massimo di 3 secondi (una sola volta).
• Saldatura a Onda:Preriscaldamento a un massimo di 100°C per un massimo di 60 secondi. Onda di saldatura a un massimo di 260°C per un massimo di 10 secondi.

Avvertenza:Temperature o tempi eccessivi possono deformare la lente o causare un guasto catastrofico.

6.3 Condizioni di Magazzinaggio

• Ambiente di magazzinaggio consigliato: ≤30°C e ≤70% di umidità relativa.
• I LED rimossi dalla confezione originale dovrebbero essere utilizzati entro tre mesi.
• Per lo stoccaggio prolungato al di fuori della confezione originale, utilizzare un contenitore sigillato con essiccante o un ambiente di azoto.

7. Confezionamento e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifica di Confezionamento

• Unità Base:1000, 500 o 250 pezzi per busta anti-static.
• Cartone Interno:10 buste di confezionamento per cartone (totale 10.000 pz).
• Cartone Esterno:8 cartoni interni per scatola (totale 80.000 pz). L'ultimo pacco in un lotto di spedizione potrebbe non essere completo.

8. Raccomandazioni per la Progettazione Applicativa

8.1 Progettazione del Circuito di Pilotaggio

I LED sono dispositivi pilotati in corrente. Per garantire una luminosità uniforme quando si collegano più LED in parallelo, èfortemente raccomandatoutilizzare una resistenza di limitazione della corrente individuale in serie con ciascun LED. Pilotare più LED in parallelo direttamente da una sorgente di tensione (senza resistenze individuali) può portare a una significativa discrepanza di luminosità a causa delle naturali variazioni nella tensione diretta (Vf) di ciascun dispositivo.

8.2 Protezione dalle Scariche Elettrostatiche (ESD)

Questo LED è suscettibile ai danni da scariche elettrostatiche. Devono essere prese precauzioni durante la manipolazione e l'assemblaggio:

• Utilizzare braccialetti o guanti antistatici collegati a terra.
• Assicurarsi che tutte le apparecchiature, le postazioni di lavoro e gli scaffali di stoccaggio siano correttamente messi a terra.
• Utilizzare un ionizzatore per neutralizzare la carica statica che potrebbe accumularsi sulla lente di plastica.

8.3 Gestione Termica

Sebbene si tratti di un dispositivo a bassa potenza, operare alla corrente DC massima (30mA) o vicino ad essa genererà calore. Assicurare un'adeguata ventilazione nell'applicazione per mantenere la temperatura di giunzione del LED entro l'intervallo operativo specificato, poiché il calore eccessivo riduce l'emissione luminosa e la durata.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

L'LTL87HTBK, come LED blu InGaN standard da 5mm, si differenzia per la sua specifica combinazione di bin di intensità luminosa e bin di lunghezza d'onda dominante. Rispetto ai vecchi LED blu (es. al carburo di silicio), i LED InGaN offrono un'efficienza significativamente più alta e una luce blu più brillante e satura. Il suo vantaggio chiave risiede nel sistema di binning ben definito, che consente ai progettisti di selezionare componenti per ottenere colore e luminosità coerenti nelle loro applicazioni.

10. Domande Frequenti (FAQ)

10.1 Quale valore di resistenza devo usare con un'alimentazione da 5V?

Usando la Legge di Ohm: R = (Valimentazione - Vf_led) / If. Per un Vf tipico di 4.0V a 20mA: R = (5V - 4.0V) / 0.020A = 50 ohm. Il valore standard più vicino è 51 ohm. Calcolare sempre la dissipazione di potenza nella resistenza: P = I²R = (0.02)² * 51 = 0.0204W, quindi una resistenza standard da 1/4W è sufficiente.

10.2 Posso pilotare questo LED con un'alimentazione da 3.3V?

Possibilmente, ma non in modo affidabile. La tensione diretta minima è 3.5V e quella tipica è 4.0V. Un'alimentazione da 3.3V potrebbe non accendere il LED, o potrebbe produrre una luce molto fioca e inconsistente. Si consiglia un convertitore boost o una tensione di alimentazione più alta.

10.3 Perché c'è una tolleranza di ±15% sull'intensità luminosa?

Questa tolleranza tiene conto delle variazioni del sistema di misurazione e delle minori variazioni di produzione. Il sistema di binning fornisce un intervallo più preciso per la selezione. L'intensità effettiva di un dispositivo nel bin 'G' (140-180 mcd) sarà all'interno di quell'intervallo, più la tolleranza di misura.

11. Studio di Caso Pratico di Progettazione

11.1 Pannello Indicatore Multi-LED

Scenario:Progettazione di un pannello di controllo con 10 indicatori di stato blu, tutti che richiedono luminosità uniforme, alimentati da una linea a 12V.

Soluzione Progettuale:

1. Topologia del Circuito:Utilizzare 10 circuiti di pilotaggio identici in parallelo, ciascuno composto dal LED e dalla sua resistenza in serie. Evitare una singola resistenza che pilota tutti i LED in parallelo.
2. Calcolo della Resistenza:If obiettivo = 20mA. Vf (tipica) = 4.0V. R = (12V - 4.0V) / 0.020A = 400 ohm. Utilizzare una resistenza standard da 390 o 430 ohm. Potenza: P = (0.02)² * 400 = 0.16W, quindi una resistenza da 1/4W è adeguata.
3. Binning:Specificare LED dello stesso bin di intensità luminosa (es. tutti dal bin 'G') e dello stesso bin di lunghezza d'onda dominante (es. tutti dal bin 'B08') per garantire coerenza visiva.
4. Layout:Mantenere la distanza di piegatura dei terminali di 3mm e la distanza di saldatura di 2mm. Fornire un po' di spazio tra i LED per la dissipazione del calore.

12. Principio di Funzionamento

L'LTL87HTBK è un diodo a giunzione p-n semiconduttore basato su nitruro di gallio e indio (InGaN). Quando viene applicata una tensione diretta che supera la tensione di soglia del diodo (circa 3.5V), gli elettroni dalla regione di tipo n e le lacune dalla regione di tipo p vengono iniettati nella regione attiva (la giunzione). Quando gli elettroni si ricombinano con le lacune in questa regione attiva, l'energia viene rilasciata sotto forma di fotoni (luce). La specifica composizione della lega InGaN determina l'energia del bandgap, che corrisponde direttamente alla lunghezza d'onda (colore) della luce emessa – in questo caso, blu attorno ai 470 nm.

13. Tendenze Tecnologiche

I LED blu InGaN, pionieristici nei primi anni '90, sono stati una svolta fondamentale nell'illuminazione a stato solido. Hanno permesso la creazione di LED bianchi (combinando luce blu con fosfori gialli) e display a colori completi. Le tendenze attuali in questa tecnologia si concentrano sull'aumento dell'efficienza (lumen per watt), sul miglioramento dell'indice di resa cromatica (CRI) per applicazioni di luce bianca e sullo sviluppo di package miniaturizzati e ad alta densità. Mentre i LED forati da 5mm rimangono popolari per gli indicatori, i package a montaggio superficiale (SMD) sono ora dominanti per l'illuminazione grazie alle loro migliori prestazioni termiche e all'idoneità per l'assemblaggio automatizzato.