Scheda Tecnica LED Bicolore LTLR14FGFAJH213T - Arancione/Giallo-Verde - 20mA - 52mW - Montaggio Through-Hole - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTLR14FGFAJH213T è un LED bicolore a montaggio through-hole progettato per essere utilizzato come Indicatore per Circuiti Stampati (CBI). Presenta un alloggiamento plastico nero ad angolo retto che si accoppia al componente LED, migliorando il rapporto di contrasto per una visibilità ottimale. Il dispositivo fa parte di una famiglia di indicatori disponibili in varie configurazioni, tra cui orientamento frontale e ad angolo retto, con design impilabile e di facile assemblaggio adatto alla creazione di array orizzontali o verticali su circuiti stampati (PCB).

1.1 Caratteristiche Principali

• Progettato per facilitare l'assemblaggio e l'integrazione su circuito stampato.
• Il materiale dell'alloggiamento nero garantisce un elevato rapporto di contrasto con il LED illuminato.
• Caratterizzato da basso consumo energetico ed alta efficienza luminosa.
• Prodotto senza piombo e conforme alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose).
• Emette luce in due colori: Arancione e Giallo-Verde, utilizzando la tecnologia AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) per il materiale semiconduttore.
• Include una lente diffusa bianca per una distribuzione della luce uniforme e ad ampio angolo.
• Fornito in confezione a nastro e bobina per processi di assemblaggio automatizzati.

1.2 Applicazioni Target

Questo LED è progettato per affidabilità e prestazioni in un'ampia gamma di apparecchiature elettroniche. I suoi principali domini applicativi includono:

• Sistemi Informatici:Indicatori di stato su schede madri, server, switch di rete e dispositivi periferici.
• Apparecchiature di Comunicazione:Indicatori di segnale e stato in router, modem, infrastrutture di telecomunicazione e hardware di rete.
• Elettronica di Consumo:Indicatori di alimentazione, modalità e funzione in apparecchi audio/video, elettrodomestici ed elettronica personale.
• Controlli Industriali:Indicatori su pannelli per macchinari, sistemi di controllo, strumentazione e apparecchiature di automazione dove un feedback visivo chiaro è fondamentale.

2. Parametri Tecnici: Interpretazione Oggettiva Approfondita

Le sezioni seguenti forniscono un'analisi dettagliata e oggettiva delle specifiche tecniche del dispositivo come definite nella scheda tecnica. Tutti i parametri sono specificati a una temperatura ambiente (TA) di 25°C salvo diversa indicazione.

2.1 Valori Massimi Assoluti

I valori massimi assoluti definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Questi non sono condizioni operative.

• Dissipazione di Potenza (PD):52 mW (per entrambi i colori Arancione e Giallo-Verde). Questa è la massima quantità di potenza che il dispositivo può dissipare come calore senza degradarsi.
• Corrente Diretta di Picco (IF(peak)):60 mA. Questa corrente può essere applicata solo in condizioni pulsate con un duty cycle ≤ 1/10 e una larghezza di impulso ≤ 10µs. Superare questo valore in funzionamento in CC danneggerà il LED.
• Corrente Diretta in CC (IF):20 mA. Questa è la corrente diretta continua consigliata per il funzionamento normale per ottenere le caratteristiche ottiche specificate.
• Intervallo di Temperatura Operativa (Topr):-30°C a +85°C. Il dispositivo è garantito per funzionare entro questo intervallo di temperatura ambiente.
• Intervallo di Temperatura di Stoccaggio (Tstg):-40°C a +100°C. Il dispositivo può essere stoccato senza alimentazione applicata entro questo intervallo.
• Temperatura di Saldatura dei Terminali:260°C per un massimo di 5 secondi, misurata a una distanza di 2,0mm (0,079\") dal corpo del LED. Questo definisce la tolleranza del profilo termico per processi di saldatura manuale o a onda.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi parametri definiscono le prestazioni tipiche del dispositivo in condizioni operative normali (IF=20mA, TA=25°C).

• Intensità Luminosa (Iv):
  • Arancione:Il valore tipico è 140 mcd. La scheda tecnica specifica un minimo di 23 mcd, ma la prestazione tipica è significativamente più alta. L'intensità effettiva fornita è soggetta a una classificazione di binning (vedi Sezione 4).
  • Giallo-Verde:Anche il valore tipico è indicato come 140 mcd, seguendo la stessa struttura di binning del LED Arancione.
  • Nota di Misurazione:L'intensità è misurata utilizzando una combinazione di sensore e filtro che approssima la curva di risposta fotopica dell'occhio CIE, garantendo che il valore sia correlato alla percezione visiva umana.
• Angolo di Visione (2θ1/2):100 gradi (tipico per entrambi i colori). Questo è l'angolo totale a cui l'intensità luminosa scende alla metà del suo valore di picco (assiale). La lente diffusa bianca è responsabile di questa ampia caratteristica di visione.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λP):
  • Arancione:611 nm (tipico).
  • Giallo-Verde:575 nm (tipico).
  • Questa è la lunghezza d'onda alla quale la distribuzione spettrale di potenza della luce emessa è al massimo.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd):
  • Arancione:Intervallo da 598 nm (Min) a 612 nm (Max), con un valore tipico di 605 nm.
  • Giallo-Verde:Intervallo da 565 nm (Min) a 571 nm (Max), con un valore tipico di 569 nm.
  • La lunghezza d'onda dominante è derivata dal diagramma di cromaticità CIE e rappresenta il colore percettivo della luce, ovvero la singola lunghezza d'onda che meglio corrisponde alla sensazione di colore.
• Larghezza a Mezza Altezza della Linea Spettrale (Δλ):
  • Arancione:17 nm (tipico).
  • Giallo-Verde:15 nm (tipico).
  • Questo parametro indica la purezza spettrale o la larghezza di banda della luce emessa, misurata come larghezza totale a metà altezza (FWHM) del picco di emissione.
• Tensione Diretta (VF):
  • Arancione:Intervallo da 2,1V (Min) a 2,6V (Tip). Un valore massimo non è specificato nella tabella fornita.
  • Giallo-Verde:Si presume sia simile, sebbene non sia esplicitamente dichiarato separatamente nell'estratto fornito.
• Corrente Inversa (IR):10 µA (massimo) quando viene applicata una tensione inversa (VR) di 5V.Nota Critica:La scheda tecnica afferma esplicitamente che \"Il dispositivo non è progettato per il funzionamento inverso.\" Questa condizione di test è solo per la caratterizzazione; non è consigliabile applicare una polarizzazione inversa nella progettazione del circuito.

3. Specifica del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza di colore e luminosità nella produzione, i LED vengono suddivisi in bin. Il LTLR14FGFAJH213T utilizza un sistema di codice a doppio bin sia per l'intensità luminosa che per la lunghezza d'onda dominante.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

Sia i LED Arancione che Giallo-Verde sono suddivisi in tre gradi di intensità, identificati da un codice a due lettere (AB, CD, EF). Il codice del bin per l'intensità è stampato sulla busta di imballaggio.

• Bin AB:23 mcd (Min) a 50 mcd (Max).
• Bin CD:50 mcd (Min) a 85 mcd (Max).
• Bin EF:85 mcd (Min) a 140 mcd (Max).
• Tolleranza:Ogni limite del bin ha una tolleranza di ±30% durante il test.

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

I LED sono anche suddivisi per la loro lunghezza d'onda dominante (punto colore) utilizzando un codice numerico.

Per Giallo-Verde:

• Bin 1:565,0 nm a 568,0 nm.
• Bin 2:568,0 nm a 571,0 nm.

Per Arancione (indicato come Ambra nella tabella dei bin):

• Bin 3:598,0 nm a 605,0 nm.
• Bin 4:605,0 nm a 612,0 nm.

Tolleranza:Ogni limite del bin di lunghezza d'onda ha una tolleranza di ±1 nm.

Implicazioni di Progettazione:Per applicazioni che richiedono un abbinamento stretto di colore o luminosità (es. pannelli multi-indicatore), i progettisti dovrebbero specificare i codici bin desiderati o implementare una calibrazione a livello di circuito per compensare le variazioni.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento a curve tipiche delle caratteristiche elettriche e ottiche. Sebbene i grafici specifici non siano riprodotti nel testo fornito, tipicamente includono le seguenti relazioni essenziali:

• Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V):Mostra la relazione esponenziale tra corrente e tensione per un diodo semiconduttore. La curva avrà una specifica tensione di \"ginocchio\" (circa 2,1-2,6V) oltre la quale la corrente aumenta rapidamente con un piccolo aumento di tensione. Una resistenza limitatrice di corrente è obbligatoria in serie con il LED per prevenire la fuga termica.
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta:Dimostra come l'output luminoso aumenti con la corrente diretta. È generalmente lineare entro l'intervallo operativo consigliato (fino a 20mA) ma saturerà e alla fine si degraderà a correnti più elevate a causa del calo di efficienza e del riscaldamento.
• Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Illustra il coefficiente di temperatura negativo dell'efficienza del LED. All'aumentare della temperatura di giunzione, l'output luminoso tipicamente diminuisce. L'ampio intervallo di temperatura operativa (-30°C a +85°C) indica che il dispositivo è progettato per mantenere la funzionalità in questo intervallo, sebbene con output variabile.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico dell'intensità relativa rispetto alla lunghezza d'onda, che mostra la lunghezza d'onda di emissione di picco (λP) e la larghezza a mezza altezza spettrale (Δλ). Lo spettro del LED Arancione sarà centrato intorno a 611 nm, e quello del Giallo-Verde intorno a 575 nm.

5. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

5.1 Dimensioni di Contorno e Costruzione

Il dispositivo è costituito da un alloggiamento plastico nero o grigio scuro (supporto) con terminali integrati per il montaggio through-hole. Il componente LED stesso è un chip bicolore Arancione/Giallo-Verde con una lente diffusa bianca. Le note meccaniche chiave della scheda tecnica includono:

• Tutte le dimensioni sono fornite in millimetri, con i pollici tra parentesi.
• Si applica una tolleranza generale di ±0,25mm (±0,010\") a meno che una caratteristica specifica non indichi una tolleranza diversa.
• Il disegno meccanico esatto che mostra la spaziatura dei terminali, le dimensioni del corpo e il profilo della lente è referenziato nella scheda tecnica (implicito dalla sezione \"Dimensioni di Contorno\").

5.2 Specifica di Confezionamento

Il dispositivo è fornito nel formato standard industriale a nastro e bobina per apparecchiature di inserimento automatizzate.

• Nastro Portacomponenti:
  • Materiale: Lega di Polistirene Conduttivo Nero.
  • Spessore: 0,50 mm ±0,06 mm.
  • Tolleranza cumulativa passo 10 fori di trascinamento: ±0,20 mm.
• Bobina:Bobina standard da 13 pollici (330mm) di diametro.
• Quantità per Bobina:500 pezzi.
• Confezionamento in Cartone Master:
  • 2 bobine (1000 pz totali) sono confezionate con una scheda indicatrice di umidità e disidratanti in una Busta Barriera all'Umidità (MBB).
  • 1 MBB è confezionata in 1 cartone interno (1000 pz/scatola).
  • 10 cartoni interni sono confezionati in 1 cartone di spedizione esterno (10.000 pz totali).

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

Una manipolazione corretta è fondamentale per garantire l'affidabilità e prevenire danni al LED.

6.1 Condizioni di Stoccaggio

• Confezione Sigillata (MBB):Stoccare a ≤30°C e ≤70% di Umidità Relativa (UR). I componenti sono classificati per l'uso entro un anno dalla data di codice mentre la MBB rimane sigillata.
• Confezione Aperta:Se la MBB viene aperta, l'ambiente di stoccaggio non deve superare 30°C e 60% UR.
• Tempo di Vita a Bordo:I componenti rimossi dalla loro MBB originale dovrebbero subire la saldatura a rifusione IR entro 168 ore (7 giorni).
• Stoccaggio Prolungato/Cottura:Se i componenti sono stoccati fuori dalla confezione originale per più di 168 ore, devono essere cotti a circa 60°C per almeno 48 ore prima del processo di assemblaggio SMT (rifusione) per eliminare l'umidità assorbita e prevenire l'\"effetto popcorn\" o la delaminazione durante la saldatura.

6.2 Formatura dei Terminali e Assemblaggio su PCB

• 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 durante la piegatura.
• Tutta la formatura dei terminali deve essere completataprimadella saldatura e a temperatura ambiente.
• Durante l'inserimento nel PCB, utilizzare la forza di bloccaggio minima necessaria per evitare di imporre stress meccanici eccessivi sul corpo del LED o sui terminali.

6.3 Processo di Saldatura

• Mantenere una distanza minima di 2mm tra la base della lente e il punto di saldatura sul terminale.
• Evitare di immergere la lente nella saldatura durante la saldatura a onda.
• Non applicare alcuno stress esterno ai terminali mentre il LED è a temperatura elevata a causa della saldatura.
• Condizione di Saldatura Consigliata:La scheda tecnica specifica un massimo di 260°C per 5 secondi quando misurato a 2,0mm dal corpo. Questo è compatibile con profili di saldatura a onda o manuale standard.

6.4 Pulizia

Se è necessaria una pulizia post-assemblaggio, utilizzare solo solventi a base alcolica come l'alcol isopropilico (IPA). Evitare pulizie aggressive o ad ultrasuoni che potrebbero danneggiare l'alloggiamento plastico o la lente.

7. Suggerimenti Applicativi e Considerazioni di Progettazione

7.1 Circuiti Applicativi Tipici

Il circuito di pilotaggio più basilare per un funzionamento a colore singolo prevede una resistenza limitatrice di corrente in serie con il LED, collegata a un'alimentazione in tensione continua (Vcc). Il valore della resistenza (R) può essere calcolato usando la Legge di Ohm: R = (Vcc - VF) / IF, dove VF è la tensione diretta del LED (usare 2,6V per un progetto conservativo) e IF è la corrente diretta desiderata (20 mA max). Ad esempio, con un'alimentazione a 5V: R = (5V - 2,6V) / 0,020A = 120 Ohm. Una resistenza standard da 120Ω o 150Ω sarebbe adatta. Per il funzionamento bicolore, si utilizzano tipicamente due circuiti limitatori di corrente indipendenti, spesso con una configurazione a catodo comune o anodo comune, controllati da segnali logici o interruttori.

7.2 Considerazioni di Progettazione

• Pilotaggio della Corrente:Pilotare sempre i LED con una corrente costante o utilizzare una resistenza in serie per limitare la corrente. Il collegamento diretto a una sorgente di tensione distruggerà il LED.
• Gestione del Calore:Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa (52mW), assicurare un'adeguata spaziatura e un possibile flusso d'aria se utilizzato in array ad alta densità o ad alte temperature ambientali per mantenere la temperatura di giunzione entro i limiti.
• Progettazione Ottica:L'ampio angolo di visione di 100 gradi lo rende adatto per indicatori su pannelli frontali dove la visione non è strettamente assiale. L'alloggiamento nero minimizza la luce parassita e migliora il contrasto.
• Polarità:Osservare la corretta orientazione anodo/catodo durante il layout e l'assemblaggio del PCB. Un collegamento inverso bloccherà il flusso di corrente (il LED non si accenderà) e, se la tensione supera il valore di breakdown inverso, potrebbe causare danni.

8. Confronto Tecnico e Differenziazione

Il LTLR14FGFAJH213T offre diversi vantaggi distintivi nella sua categoria:

• Bicolore in un Singolo Package:Integra due colori distinti (Arancione e Giallo-Verde), risparmiando spazio sul PCB e semplificando l'assemblaggio rispetto all'uso di due LED monocromatici separati.
• Alloggiamento ad Angolo Retto:Il supporto integrato ad angolo retto dirige la luce parallelamente al piano del PCB, ideale per indicatori illuminati lateralmente o a vista laterale, a differenza dei LED a vista frontale che emettono luce perpendicolare alla scheda.
• Tecnologia AlInGaP:Per i colori Arancione e Giallo-Verde, i semiconduttori AlInGaP generalmente offrono un'efficienza più alta e una migliore stabilità termica rispetto a tecnologie più vecchie come il GaAsP, risultando in un output più luminoso e consistente.
• Lente Diffusa:La lente diffusa bianca fornisce un aspetto della luce uniforme e morbido senza un punto caldo visibile del die, migliorando la qualità estetica e la visibilità da angoli più ampi.

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D1: Qual è la differenza tra Lunghezza d'Onda di Picco (λP) e Lunghezza d'Onda Dominante (λd)?

R1: La Lunghezza d'Onda di Picco è la lunghezza d'onda fisica alla quale il LED emette la massima potenza ottica. La Lunghezza d'Onda Dominante è un valore calcolato basato sulla percezione del colore umana (grafico CIE) che meglio rappresenta il colore percepito. Per LED monocromatici come questi, sono spesso vicine, ma λd è il parametro più rilevante per la specifica del colore.

D2: Posso pilotare questo LED a 30mA per una maggiore luminosità?

R2: No. Il Valore Massimo Assoluto per la corrente diretta continua in CC è 20mA. Operare a 30mA supera questo valore, il che ridurrà significativamente la durata di vita, causerà un rapido degrado dell'efficienza e probabilmente porterà a un guasto catastrofico. Rispettare sempre le condizioni operative consigliate.

D3: La tabella dei bin mostra un'intensità fino a 140mcd, ma la tabella delle caratteristiche elenca un tipico di 140mcd. Quale è corretto?

R3: Entrambi. Il valore \"Tipico\" nella tabella delle caratteristiche rappresenta la prestazione attesa dei dispositivi del bin più alto (EF). La tabella dei bin definisce gli intervalli di suddivisione. Non tutti i dispositivi funzioneranno al valore tipico; saranno distribuiti tra i bin AB, CD ed EF.

D4: Perché i requisiti di stoccaggio e cottura sono così severi?

R4: Il package plastico del LED può assorbire umidità dall'atmosfera. Durante il rapido riscaldamento della saldatura a rifusione, questa umidità intrappolata può vaporizzarsi in modo esplosivo, causando crepe interne (delaminazione) o l'\"effetto popcorn\" che distrugge il dispositivo. La Busta Barriera all'Umidità (MBB), i disidratanti e le procedure di cottura sono tutti progettati per controllare il contenuto di umidità e garantire l'affidabilità della saldatura.

10. Principi Operativi e Tendenze Tecnologiche

10.1 Principio Operativo di Base

Un Diodo Emettitore di Luce (LED) è un diodo a giunzione p-n semiconduttore. Quando viene applicata una tensione diretta, gli elettroni dalla regione di tipo n e le lacune dalla regione di tipo p vengono iniettati nella regione di giunzione. Quando questi portatori di carica si ricombinano, rilasciano energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica lunghezza d'onda (colore) della luce emessa è determinata dal bandgap energetico del materiale semiconduttore utilizzato. Per i colori Arancione e Giallo-Verde in questo dispositivo, il Fosfuro di Alluminio Indio Gallio (AlInGaP) è il materiale attivo, che consente un'emissione efficiente nello spettro dal rosso al giallo-verde. La funzionalità bicolore è ottenuta avendo due chip semiconduttori (uno per ogni colore) alloggiati nello stesso package.

10.2 Tendenze del Settore

Il mercato dei LED through-hole, sebbene maturo, continua ad evolversi insieme alla tecnologia a montaggio superficiale (SMT). Componenti through-hole come il LTLR14FGFAJH213T rimangono vitali per applicazioni che richiedono elevata robustezza meccanica, prototipazione manuale più semplice, riparazione e in scenari dove la saldatura a onda è il processo di assemblaggio principale. Le tendenze in questo segmento includono un continuo passaggio verso materiali ad alta efficienza (come AlInGaP rispetto a GaAsP), un miglioramento della coerenza del colore attraverso binning più stretto e l'integrazione di più colori o funzioni in singoli package. Inoltre, c'è un'enfasi sostenuta sull'affidabilità e sulla durata di vita estesa, guidata dalle richieste di applicazioni industriali, automobilistiche e infrastrutturali. Anche il confezionamento si sta evolvendo per essere più compatibile con le macchine di inserimento through-hole automatizzate mantenendo la convenienza economica.