Scheda Tecnica LED Ultra Luminoso T-13/4 (5mm) - Diametro 5mm - Tensione 2.0-2.4V - Potenza 120mW - Colori dal Rosso Super al Giallo - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche per una serie di diodi emettitori di luce (LED) ultra luminosi con diametro T-13/4 (5mm). Si tratta di componenti a foro passante progettati per il montaggio su circuiti stampati (PCB) o pannelli. I LED sono realizzati utilizzando la tecnologia a semiconduttore Fosfuro di Alluminio Indio Gallio (AlInGaP) su substrato di Arseniuro di Gallio (GaAs), incapsulati in un package epossidico trasparente come l'acqua (water-clear). Questa serie è caratterizzata da un'elevata intensità luminosa in uscita e da un basso consumo energetico, rendendola adatta per applicazioni che richiedono alta visibilità ed efficienza.

1.1 Vantaggi Principali

• Alta Intensità Luminosa:Fornisce un'emissione molto brillante, con valori specifici che variano in base al modello e al colore.
• Basso Consumo Energetico:Opera in modo efficiente con una corrente diretta tipica di 20mA.
• Alta Efficienza:Fornisce un'emissione luminosa significativa rispetto all'input elettrico.
• Montaggio Versatile:Design standard a foro passante compatibile con montaggio su PCB o pannello.
• Compatibile con IC:Può essere pilotato direttamente da circuiti integrati grazie ai bassi requisiti di corrente.
• Package Standard:Form factor popolare con diametro T-13/4 (5mm).

1.2 Mercato di Riferimento & Applicazioni

Questi LED sono principalmente destinati ad applicazioni in cui è richiesta una segnalazione chiara e brillante. Usi tipici includono display di messaggi e vari tipi di segnaletica, come i segnali stradali, dove è cruciale un'alta visibilità a distanza.

2. Approfondimento sui Parametri Tecnici

Le prestazioni di questi LED sono definite da diversi parametri elettrici e ottici chiave, che variano tra le diverse serie di prodotto (F, H, P, R) distinte dal loro angolo di visione.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Tutti i valori sono specificati a una temperatura ambiente (T_A) di 25°C.

• Dissipazione di Potenza (P_D):Massimo 120 mW.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):Varia da 90 mA a 130 mA a seconda della variante di colore, in condizioni pulsate (duty cycle 1/10, larghezza impulso 0.1ms).
• Corrente Diretta Continua (I_F):50 mA per tutte le varianti.
• Fattore di Derating:0.6 mA/°C linearmente da 70°C per la corrente diretta.
• Tensione Inversa (V_R):Massimo 5 V (a I_R= 100 µA).
• Intervallo di Temperatura Operativa:-40°C a +100°C.
• Intervallo di Temperatura di Stoccaggio:-55°C a +100°C.
• Temperatura di Saldatura dei Terminali:260°C per 5 secondi, misurata a 1.6mm (0.063\") dal corpo del LED.

2.2 Caratteristiche Elettriche & Ottiche

Questi sono i parametri operativi tipici misurati a T_A=25°C e I_F=20mA. Le serie sono definite dall'angolo di visione: Serie F (8°), Serie H (15°), Serie P (22°) e Serie R (30°). L'intensità luminosa è inversamente proporzionale all'angolo di visione.

2.2.1 Serie F (Angolo di Visione 8°)

• Intensità Luminosa (I_v):Varia da 3200-5500 mcd (Rosso Super) a 4200-7800 mcd (altri colori).
• Tensione Diretta (V_F):Tipicamente da 2.0V a 2.4V, con il Rosso Super a 1.9V-2.3V.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λ_P):Spazia da 588 nm (Giallo) a 639 nm (Rosso Super).
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):Spazia da 587 nm (Giallo) a 631 nm (Rosso Super).
• Larghezza Spettrale a Mezza Altezza (Δλ):Varia da 15 nm a 20 nm.

2.2.2 Serie H (Angolo di Visione 15°)

• Intensità Luminosa (I_v):Varia da 1500-2400 mcd (Rosso Super) a 1900-3400 mcd (altri colori).
• Le caratteristiche elettriche e spettrali (V_F, λ_P, λ_d, Δλ) sono identiche alla Serie F.

2.2.3 Serie P (Angolo di Visione 22°)

• Intensità Luminosa (I_v):Varia da 880-1400 mcd (Rosso Super) a 1150-2000 mcd (altri colori).
• Le caratteristiche elettriche e spettrali (V_F, λ_P, λ_d, Δλ) sono identiche alle Serie F e H.

2.2.4 Parametri Comuni

• Corrente Inversa (I_R):Massimo 100 µA a V_R= 5V.
• Capacità (C):Tipicamente 40 pF a V_F= 0V, f = 1 MHz.

2.3 Spiegazione del Sistema di Binning

La scheda tecnica indica un sistema di binning per l'intensità luminosa.

• Binning Intensità Luminosa:I prodotti sono classificati in due ranghi (es. valori Min. e Tip.). Il codice di classificazione del bin specifico è stampato su ogni singola busta di imballaggio.
• Binning Colore/Lunghezza d'Onda:La struttura del numero di parte definisce con precisione il colore e le sue corrispondenti caratteristiche di lunghezza d'onda (es. \"RK\" per Rosso Super, \"EK\" per Rosso). Non c'è un ulteriore binning all'interno di un codice colore.

3. Informazioni Meccaniche & Package

3.1 Dimensioni del Package

Il LED presenta un package radiale standard con terminali, con lente di diametro 5mm (T-13/4).

• Diametro del Corpo:Tipicamente 5.0mm.
• Distanza tra i Terminali:Misurata dove i terminali emergono dal corpo del package.
• Resina Sporgente:Sotto la flangia è al massimo 1.0mm (0.04\").
• Tolleranza:±0.25mm (0.010\") salvo diversa specifica.

3.2 Identificazione della Polarità

Il componente utilizza la polarità standard dei LED. Il terminale più lungo è tipicamente l'anodo (positivo), e quello più corto è il catodo (negativo). Il catodo può anche essere indicato da un punto piatto sul bordo della lente di plastica. Verificare sempre la polarità prima della saldatura per prevenire danni da polarizzazione inversa.

4. Linee Guida per Saldatura & Assemblaggio

4.1 Saldatura Manuale o a Onda

Per il montaggio a foro passante, possono essere utilizzate tecniche standard di saldatura a onda o manuale.

• Limite di Temperatura:I terminali possono resistere a 260°C per un massimo di 5 secondi. Questa misurazione viene effettuata a 1.6mm (0.063\") dal corpo in plastica del LED.
• Gestione del Calore:Evitare l'applicazione prolungata di calore per prevenire danni al package epossidico e al die semiconduttore interno. Se necessario, utilizzare un dissipatore di calore (es. pinzette) sul terminale tra il punto di saldatura e il corpo del LED.

4.2 Condizioni di Stoccaggio

Per mantenere la saldabilità e l'integrità del dispositivo, conservare i LED nelle loro buste originali barriera all'umidità in un ambiente controllato entro l'intervallo di temperatura di stoccaggio specificato di -55°C a +100°C. Evitare ambienti con elevata umidità o gas corrosivi.

5. Suggerimenti Applicativi

5.1 Scenari Applicativi Tipici

• Cartelli & Display di Messaggi:Ideali per indicatori di stato, display a testo scorrevole o pannelli informativi dove è necessaria alta luminosità per la visibilità diurna.
• Segnaletica Stradale & di Segnalazione:Adatti per luci di segnalazione ausiliarie, indicatori per attraversamenti pedonali o altre applicazioni legate al traffico che richiedono colori specifici (rosso, ambra, giallo).
• Indicatori Industriali:Luci di stato macchina, indicatori di allarme su pannelli di controllo.
• Elettronica di Consumo:Indicatori di alimentazione, retroilluminazione per piccoli display.

5.2 Considerazioni di Progettazione

• Limitazione di Corrente:Utilizzare sempre una resistenza di limitazione di corrente in serie. Calcolare il valore della resistenza in base alla tensione di alimentazione (V_CC), alla tensione diretta del LED (V_F) e alla corrente diretta desiderata (I_F, tipicamente 20mA). Formula: R = (V_CC- V_F) / I_F.
• Selezione dell'Angolo di Visione:Scegliere la serie in base al pattern di fascio richiesto. Utilizzare angoli stretti (8° Serie F) per la visione diretta a lunga distanza. Utilizzare angoli più ampi (22° Serie P, 30° Serie R) per un'illuminazione più ampia e diffusa.
• Gestione Termica:Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa, assicurarsi che la temperatura ambiente operativa non superi i 100°C. Per progetti con più LED o in ambienti ad alta temperatura, considerare la spaziatura e un eventuale flusso d'aria.
• Protezione dalla Tensione Inversa:Sebbene il LED possa tollerare fino a 5V in inversione, è buona pratica evitare di esporlo a polarizzazione inversa. In circuiti AC o con inversione di polarità, includere un diodo in parallelo inverso per la protezione.

6. Confronto & Differenziazione Tecnica

Rispetto ai LED standard 5mm di vecchia generazione (es. che utilizzano tecnologia GaP o GaAsP), questa serie basata su AlInGaP offre vantaggi significativi:

• Maggiore Efficienza & Luminosità:La tecnologia AlInGaP fornisce un'efficienza luminosa superiore, risultando in un'intensità luminosa molto più elevata a parità di corrente di pilotaggio.
• Saturazione del Colore Migliorata:Le caratteristiche spettrali (larghezza a mezza altezza più stretta) possono risultare in colori più puri e saturi, in particolare nella gamma dal rosso all'ambra.
• Opzioni di Angolo di Visione più Ampie:La disponibilità di molteplici angoli di visione ben definiti (8°, 15°, 22°, 30°) dalla stessa tecnologia di base consente ai progettisti di adattare con precisione la distribuzione della luce per la loro applicazione senza cambiare le proprietà elettriche o di colore del LED.

7. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

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

La Lunghezza d'Onda di Picco (λ_P)è la lunghezza d'onda alla quale la distribuzione di potenza spettrale della luce emessa dal LED è al suo massimo.La Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d)è derivata dal diagramma di cromaticità CIE; è la singola lunghezza d'onda del colore spettrale puro che corrisponde al colore percepito della luce del LED. Per i LED con uno spettro ampio, questi valori possono differire. La lunghezza d'onda dominante è spesso più rappresentativa del colore percepito dall'uomo.

7.2 Come scelgo tra le serie F, H, P?

La scelta si basa principalmente sul pattern di fascio e sull'intensità richiesti. LaSerie F (8°)concentra la luce in un fascio molto stretto e intenso, ideale per l'indicazione a lunga distanza. LaSerie H (15°)offre un buon equilibrio tra intensità e diffusione. LaSerie P (22°)e laSerie R (30°)forniscono una luce molto più ampia e diffusa, adatta per l'illuminazione di aree o la visione ad ampio angolo. L'intensità luminosa diminuisce all'aumentare dell'angolo di visione.

7.3 Posso pilotare questi LED senza una resistenza di limitazione di corrente?

No.I LED sono dispositivi pilotati in corrente. La loro tensione diretta ha una tolleranza e un coefficiente di temperatura negativo (diminuisce all'aumentare della temperatura). Il collegamento diretto a una sorgente di tensione causerà un flusso di corrente eccessivo, potenzialmente superando il Valore Massimo Assoluto per la Corrente Diretta Continua (50mA) e distruggendo il dispositivo. Una resistenza in serie è obbligatoria per un funzionamento stabile e sicuro.

7.4 Cosa significa lente \"Water Clear\"?

Una lente \"Water Clear\" o non diffusa è perfettamente trasparente. Ciò consente di proiettare l'intensità completa del chip LED, ottenendo la massima intensità luminosa possibile e un pattern di fascio più definito (come si vede nelle varianti ad angolo di visione stretto). Non disperde la luce come farebbe una lente diffusa (opaca).

8. Caso Pratico di Progettazione

Scenario:Progettazione di un indicatore \"ON\" ad alta visibilità, alimentato a batteria, per apparecchiature esterne che deve essere visibile alla luce diretta del sole. Il colore dell'indicatore deve essere rosso.

Scelte di Progettazione:

1. Selezione del LED:Scegliere ilLTL2F3VEKNT(Rosso, angolo di visione 8°, Serie F). Il fascio stretto di 8° concentra l'intensità luminosa (tipicamente 1900-3100 mcd) in un punto preciso, massimizzando la luminosità percepita per un osservatore direttamente di fronte. Il colore rosso è uno standard per gli indicatori \"power on\".
2. Circuito di Pilotaggio:Il dispositivo è alimentato da una linea a 5V. Utilizzando la V_Ftipica di 2.4V e un I_Fobiettivo di 20mA: R = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 Ω. Verrebbe utilizzata in serie una resistenza standard da 130Ω o 150Ω da 1/4W.
3. Layout:Il LED a foro passante è posizionato sul pannello frontale. La resistenza di limitazione di corrente può essere posizionata sul PCB principale. Assicurarsi che la polarità del LED sia correttamente orientata durante l'assemblaggio.
4. Risultato:Un indicatore a punto rosso molto luminoso e focalizzato che consuma solo 20mA * 2.4V = 48mW di potenza, ben all'interno del rating di 120mW del dispositivo, garantendo affidabilità a lungo termine.

9. Introduzione al Principio Tecnologico

Questi LED sono basati sul materiale semiconduttoreFosfuro di Alluminio Indio Gallio (AlInGaP)cresciuto su un substrato di Arseniuro di Gallio (GaAs). Il principio di funzionamento è l'elettroluminescenza.

1. Quando una tensione diretta viene applicata attraverso la giunzione p-n, gli elettroni dalla regione di tipo n e le lacune dalla regione di tipo p vengono iniettati nella regione attiva.
2. All'interno dello strato attivo di AlInGaP, elettroni e lacune si ricombinano. L'energia rilasciata durante questa ricombinazione viene emessa sotto forma di fotoni (luce).
3. Il colore specifico della luce (lunghezza d'onda) è determinato dall'energia del bandgap della lega AlInGaP, che è controllata dai rapporti precisi di Alluminio, Indio, Gallio e Fosforo durante la crescita del cristallo. Aggiungere più Alluminio e Indio aumenta il bandgap, spostando la luce emessa dal rosso verso il giallo/verde.
4. Il package epossidico \"water clear\" funge da lente, modellando l'emissione luminosa e fornendo protezione meccanica e ambientale per il delicato chip semiconduttore.

10. Tendenze di Sviluppo

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 nei processi di produzione portano a una maggiore efficienza luminosa (più lumen per watt), consentendo un'emissione più brillante a parità di corrente o la stessa luminosità con un consumo energetico inferiore.
• Consistenza del Colore & Binning:I progressi nella crescita epitassiale e nel controllo di processo consentono distribuzioni di lunghezza d'onda e intensità luminosa più strette, riducendo la necessità di un ampio binning e fornendo prestazioni più consistenti da dispositivo a dispositivo.
• Innovazioni nel Packaging:Sebbene il package T-13/4 rimanga standard per le applicazioni a foro passante, c'è una tendenza generale del settore verso i package per dispositivi a montaggio superficiale (SMD) per la maggior parte dei nuovi progetti, grazie alle loro dimensioni ridotte e all'idoneità per l'assemblaggio automatizzato. Tuttavia, i LED a foro passante mantengono importanza nella prototipazione, nei kit educativi e nelle applicazioni che richiedono alta affidabilità o assemblaggio manuale.
• Gamma di Colori Ampliata:Lo sviluppo di nuovi materiali semiconduttori (come InGaN per blu/verde/bianco) ha integrato l'AlInGaP, consentendo display a colori completi. Per gli indicatori monocromatici, l'AlInGaP rimane la tecnologia dominante per i LED ad alta luminosità rossi, arancioni e ambra.