Scheda Tecnica LED Blu LTL-R42FTBN4D - Diametro 5mm - Tensione Diretta 3.8V - Corrente 20mA - Potenza 117mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento fornisce le specifiche tecniche complete per il LTL-R42FTBN4D, un LED indicatore a montaggio a foro passante. Questo dispositivo fa parte di una famiglia di LED offerti in varie dimensioni di package, inclusi 3mm, 4mm, 5mm, forme rettangolari e cilindriche, progettati per soddisfare le esigenze di diverse applicazioni di indicazione di stato in molteplici settori. Il modello specifico LTL-R42FTBN4D è caratterizzato dall'emissione blu, utilizza un chip semiconduttore InGaN con una lunghezza d'onda di picco tipica di 470nm, ed è alloggiato in un package standard T-1 (5mm) con lente diffusa bianca.

1.1 Caratteristiche e Vantaggi Principali

Il LTL-R42FTBN4D è progettato per affidabilità e facilità di integrazione nei circuiti elettronici. Le sue caratteristiche principali includono un design ottimizzato per un assemblaggio semplice su scheda a circuito stampato, contribuendo a processi di produzione efficienti. Il dispositivo vanta un basso contenuto di alogeni, allineandosi a considerazioni ambientali e normative. È pienamente compatibile con i livelli logici dei circuiti integrati, richiedendo solo una bassa corrente di pilotaggio, il che semplifica la progettazione dell'alimentazione e riduce il consumo energetico complessivo del sistema. La lente diffusa bianca offre un ampio e uniforme angolo di visione, migliorando la visibilità. Inoltre, il LED offre un'elevata efficienza luminosa, fornendo un'uscita luminosa brillante mantenendo una bassa dissipazione di potenza.

1.2 Applicazioni e Mercati Target

Questo LED è adatto per un'ampia gamma di applicazioni che richiedono un'indicazione visiva di stato chiara e affidabile. I mercati target principali includono l'industria informatica, dove può essere utilizzato per luci di alimentazione, attività del disco o stato della rete su desktop, server e periferiche. Nel settore delle comunicazioni, è applicabile per indicatori su router, switch, modem e altre apparecchiature di rete. L'elettronica di consumo come apparecchiature audio/video, elettrodomestici e vari dispositivi portatili rappresenta un'altra area applicativa significativa. La sua robustezza lo rende adatto anche per l'uso in pannelli di controllo industriali e strumentazione.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

Una comprensione approfondita dei limiti e delle caratteristiche operative del dispositivo è cruciale per un design affidabile.

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 o oltre questi limiti non è garantito. I valori massimi assoluti sono specificati a una temperatura ambiente (TA) di 25°C. La massima dissipazione di potenza continua è di 117 milliwatt. Il dispositivo può gestire una corrente diretta continua di 20mA. Per il funzionamento in impulso, è consentita una corrente diretta di picco di 100mA, ma solo in condizioni rigorose: un ciclo di lavoro di 1/10 o inferiore e una larghezza di impulso non superiore a 10 microsecondi. L'intervallo di temperatura di funzionamento è da -40°C a +85°C, mentre l'intervallo di temperatura di stoccaggio si estende da -55°C a +100°C. Durante la saldatura, i terminali possono sopportare una temperatura di 260°C per un massimo di 5 secondi, a condizione che il punto di saldatura sia ad almeno 2,0 mm (0,079 pollici) dal corpo del LED.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi parametri definiscono le prestazioni del dispositivo in condizioni operative normali, tipicamente a TA=25°C e una corrente diretta (IF) di 20mA. L'intensità luminosa (Iv) ha un valore tipico di 400 millicandele (mcd), con un minimo garantito di 180 mcd e un massimo di 880 mcd, soggetto a una tolleranza di test di ±15%. L'angolo di visione (2θ1/2), definito come l'angolo totale in cui l'intensità scende alla metà del valore assiale, è di 60 gradi. La lunghezza d'onda di emissione di picco (λP) è di 468 nm. La lunghezza d'onda dominante (λd), che definisce percettivamente il colore, varia da 460 nm a 475 nm. La larghezza di banda spettrale (Δλ) è di 25 nm. La tensione diretta (VF) misura tipicamente 3,8V, con un massimo di 3,8V. La corrente inversa (IR) è un massimo di 10 microampere quando viene applicata una tensione inversa (VR) di 5V; è fondamentale notare che questo dispositivo non è progettato per funzionare in polarizzazione inversa.

3. Specifica del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza di colore e luminosità nella produzione, i LED vengono suddivisi in bin in base a parametri chiave.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

L'uscita luminosa è classificata in bin identificati da un codice a lettera singola. Ogni bin ha un valore di intensità minimo e massimo definito, misurato in millicandele (mcd) a IF=20mA. La struttura del binning è la seguente: Bin H (180-240 mcd), Bin J (240-310 mcd), Bin K (310-400 mcd), Bin L (400-520 mcd), Bin M (520-680 mcd) e Bin N (680-880 mcd). Si applica una tolleranza di ±15% ai limiti di ogni bin. Il codice bin specifico per l'intensità è stampato su ogni sacchetto di imballaggio, consentendo ai progettisti di selezionare LED con l'intervallo di luminosità desiderato per la loro applicazione.

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

Il colore, definito dalla lunghezza d'onda dominante, è anch'esso suddiviso in bin per garantire la coerenza della tonalità. I bin sono identificati da un codice alfanumerico (es. B07, B08, B09). I corrispondenti intervalli di lunghezza d'onda sono: B07 (460,0 - 465,0 nm), B08 (465,0 - 470,0 nm) e B09 (470,0 - 475,0 nm). Per ogni limite di bin viene mantenuta una tolleranza stretta di ±1 nanometro. Questo binning preciso è essenziale per applicazioni in cui l'abbinamento del colore tra più LED è critico.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Le rappresentazioni grafiche delle caratteristiche chiave forniscono una visione più approfondita del comportamento del dispositivo in condizioni variabili.

La scheda tecnica include curve caratteristiche tipiche, che sono preziose per l'analisi del progetto. Queste curve rappresentano visivamente la relazione tra corrente diretta e intensità luminosa, mostrando come l'uscita luminosa aumenti con la corrente. Illustrano anche la relazione tra tensione diretta e corrente diretta, necessaria per calcolare l'appropriata resistenza limitatrice di corrente. Inoltre, le curve di dipendenza dalla temperatura mostrerebbero tipicamente come parametri come l'intensità luminosa e la tensione diretta variano con i cambiamenti della temperatura ambiente o di giunzione, sebbene i punti dati specifici delle curve non siano dettagliati nel testo fornito. I progettisti dovrebbero fare riferimento ai dati grafici completi per comprendere i requisiti di derating e le prestazioni a temperature non standard.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni di Contorno e Tolleranze

Il LED è conforme al contorno standard del package rotondo a foro passante T-1 (5mm). Tutte le dimensioni sono fornite in millimetri, con una conversione in pollici. La tolleranza generale per le dimensioni è di ±0,25 mm (0,010 pollici) a meno che una nota specifica non indichi diversamente. Le note meccaniche chiave includono: la massima sporgenza della resina sotto la flangia è di 1,0 mm (0,04 pollici); la distanza tra i terminali è misurata nel punto in cui i terminali emergono dal corpo del package. I progettisti devono incorporare queste tolleranze nel loro layout PCB e nei progetti meccanici.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

Una manipolazione corretta è essenziale per mantenere l'integrità e le prestazioni del dispositivo.

6.1 Stoccaggio e Pulizia

Per lo stoccaggio a lungo termine, l'ambiente non deve superare i 30°C o il 70% di umidità relativa. I LED rimossi dalla loro confezione originale protettiva dall'umidità dovrebbero idealmente essere utilizzati entro tre mesi. Per lo stoccaggio prolungato al di fuori della confezione originale, dovrebbero essere conservati in un contenitore sigillato con essiccante o in un ambiente di azoto. Se è necessaria la pulizia, dovrebbero essere utilizzati solo solventi a base alcolica come l'alcol isopropilico.

6.2 Formatura dei Terminali

Se i terminali devono essere piegati, ciò deve essere fatto prima del processo di saldatura e a temperatura ambiente normale. La piega deve essere effettuata in un punto non più vicino di 3 mm dalla base della lente del LED. Fondamentalmente, la base del telaio del terminale stesso non deve essere utilizzata come fulcro durante la piegatura, poiché ciò può sollecitare l'attacco interno del die e causare guasti.

6.3 Parametri del Processo di Saldatura

Deve essere mantenuta una distanza minima di 2 mm tra la base della lente e il punto di saldatura. Deve essere evitato di immergere la lente nella saldatura. Non deve essere applicato alcuno stress esterno ai terminali mentre il LED è ad alta temperatura. Le condizioni consigliate sono:
Saldatura Manuale (Saldatore):Temperatura massima 350°C, tempo massimo 3 secondi per terminale (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 5 secondi. La posizione di immersione deve garantire che la saldatura non arrivi entro 2 mm dalla base della lente.
Superare questi limiti di temperatura o tempo può causare deformazioni della lente o guasti catastrofici del LED.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

Il LTL-R42FTBN4D è disponibile in quantità di imballaggio standard per adattarsi a diverse scale di produzione. L'unità base è un sacchetto di imballaggio, disponibile in quantità di 1000, 500, 200 o 100 pezzi per sacchetto. Per volumi maggiori, dieci di questi sacchetti di imballaggio sono combinati in una scatola interna, per un totale di 10.000 pezzi. Infine, otto scatole interne sono imballate in una scatola esterna principale, fornendo una quantità all'ingrosso di 80.000 pezzi per scatola esterna. Si nota che all'interno di un lotto di spedizione, solo la confezione finale può contenere una quantità non piena.

8. Raccomandazioni per il Progetto Applicativo

8.1 Progetto del Circuito di Pilotaggio

I LED sono dispositivi a corrente. Per garantire una luminosità uniforme quando più LED sono collegati in parallelo, si raccomanda vivamente di utilizzare una resistenza limitatrice di corrente individuale in serie con ciascun LED. Lo schema etichettato "Circuit Model (A)" nella scheda tecnica illustra questo approccio corretto. Sconsigliamo semplicemente di collegare i LED in parallelo senza resistenze individuali (come in "Circuit Model (B)") perché piccole variazioni nella caratteristica della tensione diretta (Vf) di ciascun LED causeranno una divisione non uniforme della corrente, portando a differenze evidenti nella luminosità.

8.2 Protezione dalle Scariche Elettrostatiche (ESD)

Questo LED è suscettibile ai danni da scariche elettrostatiche o sovratensioni. È consigliato un programma completo di controllo ESD per la manipolazione e l'assemblaggio. Le misure chiave includono: operatori che indossano braccialetti conduttivi o guanti antistatici; garantire che tutte le attrezzature, le postazioni di lavoro e gli scaffali di stoccaggio siano correttamente messi a terra; e utilizzare ionizzatori per neutralizzare la carica statica che può accumularsi sulla lente di plastica a causa dell'attrito. È anche raccomandato un programma di formazione e certificazione per il personale che lavora nell'area sicura da staticità.

9. Confronto Tecnico e Considerazioni di Progetto

Rispetto ai LED con lente non diffusa o trasparente, la lente diffusa bianca del LTL-R42FTBN4D offre un angolo di visione più ampio e uniforme, rendendolo superiore per applicazioni in cui l'indicatore deve essere visibile da varie angolazioni. Il suo basso requisito di corrente lo rende compatibile con il pilotaggio diretto dai pin GPIO dei microcontrollori, spesso senza la necessità di uno stadio driver a transistor, semplificando il progetto del circuito. I progettisti devono calcolare attentamente il valore della resistenza in serie in base alla tensione di alimentazione, alla tensione diretta del LED (utilizzando il valore massimo di 3,8V per un progetto conservativo) e alla corrente diretta desiderata (tipicamente 20mA o inferiore per una vita più lunga). Deve essere verificata anche la dissipazione di potenza nella resistenza.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Posso pilotare questo LED con un'alimentazione a 5V?
R: Sì, ma devi utilizzare una resistenza limitatrice di corrente in serie. Il valore può essere calcolato utilizzando la Legge di Ohm: R = (Valimentazione - Vf_LED) / If. Utilizzando valori tipici (5V - 3,8V) / 0,020A = 60 ohm. Una resistenza standard da 62 o 68 ohm sarebbe adatta, garantendo che la corrente rimanga vicina o inferiore a 20mA.

D: Qual è la differenza tra lunghezza d'onda di picco e lunghezza d'onda dominante?
R: La lunghezza d'onda di picco (λP) è la lunghezza d'onda alla quale l'uscita di potenza spettrale è più alta (468 nm). La lunghezza d'onda dominante (λd) è derivata dalle coordinate di colore sul diagramma di cromaticità CIE e rappresenta la singola lunghezza d'onda che meglio corrisponde al colore percepito della luce (460-475 nm). Per il progetto, la lunghezza d'onda dominante è più rilevante per la specifica del colore.

D: Come interpreto il codice bin dell'intensità luminosa?
R: Il codice bin (es. H, J, K) stampato sulla busta indica l'intervallo minimo e massimo garantito dell'uscita luminosa per i LED all'interno. Per una luminosità uniforme in un array, specificare e utilizzare LED dello stesso bin di intensità.

11. Esempio di Applicazione Pratica

Scenario: Progettazione di una barra di stato a 4 LED per uno switch di rete.La barra dovrebbe indicare la velocità del collegamento (es. 10/100/1000 Mbps) e l'attività. Utilizzando il LTL-R42FTBN4D, il progettista dovrebbe: 1) Selezionare LED dallo stesso bin di intensità luminosa (es. Bin K) e bin di lunghezza d'onda dominante (es. B08) per uniformità. 2) Per un'alimentazione a microcontrollore di 3,3V, calcolare la resistenza in serie: R = (3,3V - 3,8V) / 0,02A = -25 ohm. Questo risultato negativo indica che 3,3V sono insufficienti per polarizzare direttamente il LED a 20mA. Il progettista deve utilizzare una tensione di alimentazione più alta (come 5V) o pilotare il LED a una corrente più bassa, accettando una luminosità ridotta. Con un'alimentazione a 5V, una resistenza da 68 ohm produrrebbe circa 17,6mA, che è sicuro e fornisce una buona luminosità. 3) Assicurarsi che i fori del PCB siano dimensionati per il diametro del terminale di 0,6 mm e mantenere la distanza di 2 mm tra saldatura e corpo. 4) Programmare il microcontrollore per accendere i LED appropriati in base allo stato della rete.

12. Principio Operativo

I Diodi Emettitori di Luce (LED) sono dispositivi a semiconduttore che emettono luce attraverso l'elettroluminescenza. Quando una tensione diretta viene applicata attraverso la giunzione p-n, gli elettroni del materiale di tipo n si ricombinano con le lacune del materiale di tipo p nella regione attiva. Questo processo di ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica lunghezza d'onda (colore) della luce emessa è determinata dal bandgap energetico del materiale semiconduttore utilizzato. Il LTL-R42FTBN4D utilizza un semiconduttore composto di Nitruro di Indio Gallio (InGaN), progettato per avere un bandgap corrispondente all'emissione di luce blu con un picco intorno a 470 nanometri. La lente epossidica diffusa bianca incapsula il chip semiconduttore, fornisce protezione meccanica e disperde la luce emessa per creare un ampio angolo di visione.

13. Tendenze Tecnologiche

Il mercato dei LED a foro passante, sebbene maturo, continua a vedere miglioramenti incrementali in efficienza e affidabilità. Le tendenze nell'industria LED più ampia, come lo sviluppo di materiali con maggiore efficienza quantica interna e tecniche di packaging migliorate per una migliore gestione termica ed estrazione della luce, beneficiano indirettamente tutte le forme dei LED. C'è una costante spinta verso tensioni dirette più basse e una maggiore efficienza luminosa (più luce in uscita per watt di ingresso elettrico). Per le applicazioni di indicazione, la domanda di colore e luminosità consistenti (binning stretto) rimane alta, guidata dall'automazione e dalle aspettative di qualità nei prodotti finali. Mentre i LED a montaggio superficiale (SMD) dominano i nuovi progetti per le loro dimensioni più piccole e l'idoneità per l'assemblaggio automatizzato pick-and-place, i LED a foro passante mantengono mercati significativi nella prototipazione, nei kit educativi, nei settori di riparazione e nelle applicazioni in cui è preferita la robustezza meccanica o l'assemblaggio manuale.