Lampade LED Diffuse a Bassa Corrente Serie LTL1CHJxDNN - Foro Passante - Angolo di Visione 60/45 Gradi - Funzionamento a 2mA - 1.8-2.4V - 75mW - Rosso/Ambra/Giallo/Verde - Scheda Tecnica Italiana

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento descrive in dettaglio una serie di lampade LED colorate e diffuse, progettate specificamente per funzionare a bassi livelli di corrente continua (DC). L'obiettivo progettuale principale è fornire un'indicazione visiva costante e affidabile in circuiti dove il consumo energetico è un vincolo critico. Questi componenti sono caratterizzati dalla loro compatibilità con le famiglie logiche comuni e da una selezione di stili di package e colori per soddisfare diverse esigenze applicative.

Il vantaggio principale di questa famiglia di prodotti risiede nella sua ottimizzazione per il pilotaggio a bassa corrente, tipicamente a 2mA. Ciò garantisce che i LED possano essere pilotati direttamente dagli stadi di uscita di circuiti logici TTL o CMOS senza richiedere componenti aggiuntivi di amplificazione di corrente, semplificando il progetto del circuito e riducendo il numero di componenti. La lente diffusa fornisce un ampio e uniforme angolo di visione, rendendo la luce emessa facilmente visibile da varie prospettive, aspetto essenziale per indicatori di stato.

I mercati target per questi LED sono ampi, comprendendo qualsiasi sistema elettronico che richieda un'indicazione di stato a bassa potenza. Ciò include, ma non si limita a, dispositivi portatili a batteria, apparecchiature di telecomunicazione, periferiche informatiche come tastiere e circuiti DC a bassa potenza di uso generale dove efficienza e longevità sono fondamentali.

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 tutte le varianti di colore di questa serie, la dissipazione di potenza continua è nominale a 75mW ad una temperatura ambiente (T_A) di 25°C. La massima corrente diretta continua è 30mA. Un fattore di derating di 0.4 mA/°C si applica linearmente da 70°C, il che significa che la corrente continua ammissibile diminuisce all'aumentare della temperatura oltre questo punto per prevenire sovrastress termico.

La corrente diretta di picco, per funzionamento impulsivo con ciclo di lavoro 1/10 e larghezza d'impulso 0.1ms, è più alta: 90mA per i LED dello spettro rosso (Rosso Iper, Rosso Super, Rosso) e 60mA per i LED dello spettro giallo/arancio/verde. La massima tensione inversa è 5V ad una corrente di dispersione di 100µA. L'intervallo di temperatura di funzionamento e stoccaggio è specificato da -40°C a +100°C, indicando prestazioni robuste in un ampio intervallo ambientale. La temperatura di saldatura dei terminali è nominale a 260°C per 5 secondi quando misurata a 1.6mm dal corpo del LED.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Le prestazioni sono dettagliate per tre serie principali, distinte per intensità luminosa e angolo di visione: LTL1CHJxDNN (Serie F), LTL2F7JxDNN (Serie H) e LTL2R3JxDNN (Serie H con intensità più alta). Tutti i test sono eseguiti a T_A=25°C e I_F=2mA.

Intensità Luminosa (I_v):Questa è la misura primaria della luminosità percepita. Per le serie F e H standard (LTL1CHJx/LTL2F7Jx), l'intensità luminosa tipica varia da 5.0 a 7.2 mcd a seconda del colore. La serie LTL2R3Jx offre un'intensità tipica più alta, che va da 7.2 a 10.6 mcd. Tutti i componenti hanno un'intensità minima di 3.0 o 3.8 mcd, garantendo un livello di luminosità di base.

Angolo di Visione (2θ_1/2):Le serie LTL1CHJx e LTL2F7Jx presentano un ampio angolo di visione di 60 gradi (dove l'intensità è la metà del valore sull'asse). La serie LTL2R3Jx ha un angolo di visione più stretto di 45 gradi, che tipicamente si correla con un'intensità assiale più alta per una data corrente di pilotaggio, come osservato nei dati.

Parametri di Lunghezza d'Onda:Sono definite le caratteristiche spettrali chiave:

• Lunghezza d'Onda di Picco (λ_P):La lunghezza d'onda alla quale la potenza ottica in uscita è massima. Varia da 650nm (Rosso Iper) fino a 575nm (Verde).
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):Derivata dal diagramma di cromaticità CIE, rappresenta la singola lunghezza d'onda che meglio definisce il colore percepito del LED. È generalmente leggermente più corta della lunghezza d'onda di picco per questi dispositivi.
• Larghezza di Banda a Metà Altezza (Δλ):La larghezza dello spettro di emissione a metà della sua potenza massima. È di circa 20nm per i LED rossi e si restringe a 15-17nm per i LED gialli, ambra e verdi, indicando un'uscita più monocromatica per questi ultimi colori.

Tensione Diretta (V_F):Critica per il progetto del circuito, la tensione diretta a 2mA è molto consistente tra tutti i colori e le serie, con un valore tipico di 2.4V e un massimo di 2.4V (2.3V max per il Rosso Super). Il minimo è 1.8V. Questa bassa V_Fa bassa corrente è una caratteristica chiave che abilita la compatibilità con la logica a bassa tensione.

Altri Parametri:La corrente inversa (I_R) è garantita essere di 100µA o meno a 5V di polarizzazione inversa. La capacità di giunzione (C) è tipicamente 40pF quando misurata a polarizzazione 0V e frequenza 1MHz.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

La scheda tecnica indica l'utilizzo di un sistema di binning per l'intensità luminosa. La Nota 2 afferma "I prodotti classificati per rango di intensità luminosa supportano due ranghi" e la Nota 4 specifica che "Il codice di classificazione Iv è marcato su ogni sacchetto di imballo". Ciò implica che i LED vengono selezionati (binnati) in base alla loro intensità luminosa misurata in condizioni di test. I clienti ricevono prodotti all'interno di un range specifico di intensità (ad es., un valore minimo e tipico), garantendo coerenza nella luminosità all'interno di un lotto di produzione. I codici bin esatti e i corrispondenti range di intensità non sono dettagliati in questo estratto, ma sarebbero critici per approvvigionamenti di grandi volumi per mantenere l'uniformità dell'applicazione.

Sebbene non sia esplicitamente dichiarato come un sistema formale di binning per la lunghezza d'onda, l'elenco delle opzioni di colore (Rosso Iper, Rosso Super, Rosso, ecc.) con specifiche lunghezze d'onda dominanti e di picco funge efficacemente da sistema di binning del colore. I progettisti selezionano il numero di parte corrispondente al punto colore desiderato.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene siano referenziate curve grafiche specifiche (Fig.1 per la misura dell'emissione di picco, Fig.5 per la definizione dell'angolo di visione) ma non fornite nel testo, le loro implicazioni possono essere discusse in base al comportamento standard dei LED e ai parametri forniti.

Curva I-V (Corrente-Tensione):La V_Fspecificata di 1.8-2.4V a 2mA indica il punto di lavoro sulla curva I-V del LED. Questa curva è esponenziale. A correnti significativamente inferiori a 2mA, la V_Fsarebbe più bassa; pilotare il LED alla sua corrente continua massima di 30mA comporterebbe una V_Fpiù alta, probabilmente superiore a 2.4V, fattore che deve essere considerato nella riserva di tensione del circuito di pilotaggio.

Caratteristiche di Temperatura:Il fattore di derating di 0.4 mA/°C sopra i 70°C è un indicatore diretto delle prestazioni termiche. Evidenzia che la corrente massima ammissibile diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Ciò è cruciale per l'affidabilità del progetto, specialmente in spazi chiusi o ad alte temperature ambientali. La tensione diretta (V_F) dei LED AlInGaP ha tipicamente un coefficiente di temperatura negativo, il che significa che diminuisce leggermente all'aumentare della temperatura.

Distribuzione Spettrale:Referenziata dalla lunghezza d'onda di picco (λ_P) e dalla larghezza di banda a metà altezza (Δλ), lo spettro di emissione è relativamente stretto, caratteristica del materiale AlInGaP. Lo spettro si sposta leggermente con la temperatura (tipicamente verso lunghezze d'onda maggiori all'aumentare della temperatura) e può variare leggermente con la corrente di pilotaggio.

5. Informazioni Meccaniche e di Imballaggio

I LED sono offerti in package a foro passante. La scheda tecnica fornisce disegni dimensionali per tre serie: LTL1CHx, LTL2F7x e LTL2R3x. Le note dimensionali chiave includono:

• Tutte le dimensioni sono in millimetri, con tolleranze di ±0.25mm salvo diversa specifica.
• È consentita una sporgenza massima della resina sotto la flangia di 1.0mm.
• La distanza tra i terminali è misurata nel punto in cui essi emergono dal corpo del package, aspetto critico per la spaziatura dei fori sul PCB.

La differenziazione fisica tra le serie è probabilmente legata alla dimensione e alla forma della lente, che influenza direttamente l'angolo di visione e il modello di emissione luminosa. L'angolo di visione di 45 gradi della serie LTL2R3x, rispetto ai 60 gradi delle altre, è il risultato del suo specifico progetto meccanico della lente.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

La specifica di saldatura primaria fornita è per i terminali: possono sopportare una temperatura di 260°C per 5 secondi quando misurata a 1.6mm (0.063") dal corpo del LED. Questo è un parametro standard per saldatura ad onda o manuale. È cruciale rispettare questa specifica tempo-distanza per prevenire che un calore eccessivo risalga i terminali e danneggi il die LED interno o il materiale della lente epossidica. Dovrebbero essere osservate le normali precauzioni ESD (scarica elettrostatica) durante la manipolazione. L'intervallo di temperatura di stoccaggio è -55°C a +100°C.

7. Informazioni su Imballaggio e Ordinazione

Il sistema di numerazione delle parti segue un formato strutturato: LTL [Codice Serie] [Codice Colore] xDNN.

• Codice Serie:1CHJ, 2F7J o 2R3J. Questo definisce lo stile del package, l'angolo di visione e il gruppo di intensità.
• Codice Colore:La lettera che segue 'J' indica il colore e la tecnologia:
  • D: Rosso Iper (AlInGaP)
  • R: Rosso Super (AlInGaP)
  • E: Rosso (AlInGaP)
  • F: Ambra / Giallo Arancio (AlInGaP)
  • Y: Giallo / Giallo Ambra (AlInGaP)
  • S: Giallo (AlInGaP)
  • G: Verde (AlInGaP)
• Il suffisso 'xDNN' indica probabilmente opzioni di imballaggio (es., sfusi, nastro e bobina).

Il codice bin dell'intensità luminosa è marcato sul sacchetto di imballo, come da note. Le quantità specifiche di imballaggio (es., per sacchetto, per bobina) non sono indicate in questo estratto.

8. Raccomandazioni per l'Applicazione

8.1 Circuiti di Applicazione Tipici

L'applicazione più diretta è il collegamento diretto all'uscita di una porta logica. È richiesto un semplice resistore limitatore di corrente in serie. Il valore del resistore (R_s) può essere calcolato usando la Legge di Ohm: R_s= (V_CC- V_F) / I_F. Ad esempio, con un'alimentazione TTL a 5V (V_CC=5V), una V_Fdi 2.4V e una I_Fdesiderata di 2mA: R_s= (5 - 2.4) / 0.002 = 1300 Ohm. Un resistore standard da 1.2kΩ o 1.5kΩ sarebbe adatto. Per pin GPIO di microcontrollori (spesso 3.3V), il valore del resistore sarebbe più piccolo: es., (3.3 - 2.4) / 0.002 = 450Ω.

8.2 Considerazioni di Progettazione

Limitazione di Corrente:Utilizzare sempre un resistore in serie. Anche se questi LED sono nominali per bassa corrente, collegarli direttamente a una sorgente di tensione senza limitazione di corrente li distruggerebbe quasi istantaneamente a causa della corrente eccessiva.

Selezione dell'Angolo di Visione:Scegliere la serie a 60 gradi (LTL1CHJx/LTL2F7Jx) per indicatori che devono essere visti da un'ampia gamma di angoli (es., luci di pannello). Scegliere la serie a 45 gradi (LTL2R3Jx) quando si desidera un fascio più focalizzato e più luminoso sull'asse, o quando l'indicatore sarà visto più direttamente.

Selezione del Colore:Considerare l'ambiente applicativo. Il verde e il giallo spesso offrono la più alta efficienza luminosa per l'occhio umano in condizioni di illuminazione tipiche. Il rosso è tradizionale per indicatori "accensione" o "standby". L'ambra può essere utile per stati di "avviso" o "attenzione".

Gestione Termica:Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa, in layout ad alta densità o ad alte temperature ambientali, assicurarsi che la corrente massima sia deratata secondo il fattore 0.4 mA/°C sopra i 70°C di temperatura ambiente.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Il principale elemento di differenziazione di questa famiglia di prodotti è la suacaratterizzazione e prestazione garantita a una corrente di pilotaggio molto bassa di 2mA. Molti LED standard sono specificati a 20mA. Questa ottimizzazione a bassa corrente offre diversi vantaggi:

1. Pilotaggio Logico Diretto:Elimina la necessità di buffer a transistor quando si pilotano da pin di microcontrollori o IC logici, risparmiando costi e spazio su scheda.
2. Consumo Energetico Ultra-Basso:A 2mA e ~2.4V, il consumo di potenza è inferiore a 5mW per LED, aspetto critico per applicazioni a batteria e ad energy harvesting.
3. Ridotta Generazione di Calore:Una corrente operativa più bassa minimizza l'aumento della temperatura di giunzione, migliorando l'affidabilità a lungo termine e il mantenimento del lumen.

Rispetto a tecnologie più vecchie come i LED GaAsP, l'uso del materiale AlInGaP fornisce maggiore efficienza, migliore stabilità termica e colori più saturi (rossi, gialli più puri). La disponibilità di più angoli di visione (45° e 60°) all'interno della stessa famiglia di specifiche elettriche fornisce flessibilità di progettazione non sempre disponibile nelle linee di LED a bassa corrente.

10. Domande Frequenti (FAQ)

D: Posso pilotare questo LED a 20mA per avere più luminosità?

R: Sebbene la corrente continua massima assoluta sia 30mA, le caratteristiche ottiche (intensità luminosa, lunghezza d'onda) sono specificate solo a 2mA. Pilotare a 20mA produrrà più luce, ma l'intensità esatta e il colore potrebbero variare rispetto ai valori della scheda tecnica, e la V_Fsarà più alta. Assicurarsi che la dissipazione di potenza (I_F* V_F) non superi i 75mW dopo il derating per la temperatura.

D: Qual è la differenza tra Rosso Iper, Rosso Super e Rosso?

R: La differenza sta nelle loro caratteristiche spettrali. Il Rosso Iper (picco 650nm) emette luce a una lunghezza d'onda più lunga, apparendo rosso più profondo/scuro. Il Rosso Super (639nm) e il Rosso standard (632nm) hanno lunghezze d'onda progressivamente più corte, apparendo rosso più brillante all'occhio umano per una data potenza radiante a causa della maggiore sensibilità dell'occhio in quella regione. La scelta dipende dal punto colore desiderato.

D: Come interpreto il codice bin dell'intensità luminosa sul sacchetto?

R: La scheda tecnica ne nota l'esistenza ma non definisce i codici. Per la produzione, è necessario ottenere il documento di specifica del binning dal produttore per comprendere l'esatto range di intensità associato a ciascun codice (es., Codice A: 3.0-4.5 mcd, Codice B: 4.5-6.0 mcd). Ciò garantisce coerenza nella vostra applicazione.

D: È necessario un diodo di protezione inversa?

R: Il LED può sopportare una tensione inversa di 5V. Se esiste la possibilità che venga applicata una tensione inversa maggiore di 5V ai capi del LED (es., in un circuito induttivo o se collegato in modo errato), è consigliato un diodo di protezione di polarità inversa esterno in parallelo al LED (catodo a catodo).

11. Esempi Pratici di Progettazione e Utilizzo

Esempio 1: Indicatore di Stato Multi-Canale per un Router:Un router di rete ha LED di stato per Alimentazione, Internet, Wi-Fi ed Ethernet. Utilizzando LTL2F7JGDNN (Verde) per alimentazione e internet, e LTL2F7JEDNN (Rosso) per il lampeggiamento di attività, tutti pilotati direttamente dai pin GPIO del processore principale (3.3V) con resistori in serie da 470Ω. L'angolo di visione di 60 gradi garantisce la visibilità da tutta la stanza. La bassa corrente di 2mA per LED minimizza il carico totale sul rail di alimentazione del processore.

Esempio 2: Avviso di Bassa Batteria in un Dispositivo Portatile:In un misuratore palmare, un LED LTL1CHJFDNN (Ambra) è collegato a un circuito comparatore che monitora la tensione della batteria. Quando la tensione scende sotto una soglia, l'uscita del comparatore diventa alta, accendendo il LED. Il basso assorbimento di corrente (2mA) aggiunge un carico minimo alla batteria già scarica, estendendo il tempo di avviso utilizzabile.

Esempio 3: Retroilluminazione per un Pannello a Membrana:La serie LTL2R3Jx con il suo angolo di visione di 45 gradi e intensità più alta è adatta per l'illuminazione laterale di un piccolo tasto a membrana traslucido. Il fascio più stretto può essere diretto più efficacemente nella guida luminosa, fornendo un'illuminazione uniforme con minore perdita ottica rispetto a un LED ad angolo più ampio.

12. Principio di Funzionamento

Questi LED sono basati sul materiale semiconduttore Fosfuro di Alluminio Indio Gallio (AlInGaP). Quando viene applicata una tensione diretta che supera la tensione di bandgap del materiale (circa 1.8-2.4V), elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva della giunzione semiconduttrice. La loro ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). Il colore specifico della luce è determinato dall'energia di bandgap della lega AlInGaP, che è controllata durante il processo di crescita del cristallo regolando i rapporti di Alluminio, Indio, Gallio e Fosforo. Una lente epossidica diffusa incapsula il die semiconduttore. Questa lente contiene particelle di diffusione che randomizzano la direzione della luce emessa, trasformando l'emissione intrinsecamente direzionale del piccolo die in un ampio e uniforme angolo di visione adatto per applicazioni di indicazione.

13. Tendenze Tecnologiche

Lo sviluppo di LED a bassa corrente e alta efficienza come questi è guidato da diverse tendenze durature nell'elettronica:

• Miniaturizzazione e Integrazione:Man mano che i dispositivi si riducono, diminuiscono lo spazio e la potenza disponibili per gli indicatori. LED che performano bene a correnti inferiori a 5mA sono essenziali.
• Internet delle Cose (IoT) e Energy Harvesting:Per sensori IoT senza batteria o alimentati a moneta, ogni microampere conta. Ottimizzare i LED indicatori per un assorbimento di corrente minimo estende direttamente la vita operativa del dispositivo.
• Avanzamenti nei Materiali:I continui miglioramenti nella crescita epitassiale e nel design del chip di AlInGaP e InGaN (per blu/verde/bianco) continuano a spingere i limiti dell'efficienza (più luce in uscita per mA di corrente) e dell'affidabilità.
• Standardizzazione:C'è una tendenza verso un binning più stretto e una caratterizzazione più dettagliata a più livelli di corrente, dando ai progettisti una maggiore prevedibilità nei loro progetti ottici.

Sebbene i package a montaggio superficiale (SMD) dominino i nuovi progetti, LED a foro passante come questi rimangono rilevanti per prototipazione, uso hobbistico, riparazione e applicazioni che richiedono maggiore robustezza meccanica o un montaggio manuale più semplice.