Scheda Tecnica LED LTL-R42FKFD - Diametro T-1 - Ambra Diffusa - 2.05V - 20mA - Documento Tecnico Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTL-R42FKFD è un LED a montaggio a foro passante progettato per applicazioni di indicazione di stato e segnalazione in vari dispositivi elettronici. Appartiene alla famiglia di package T-1, caratterizzata dalla forma cilindrica, che lo rende adatto al montaggio standard su PCB. Il dispositivo utilizza un materiale semiconduttore AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) per il suo chip emettitore di luce arancione, che è incapsulato in una lente epossidica diffusa di colore ambrato. Questa diffusione fornisce un ampio angolo di visione uniforme, rendendo il LED facilmente visibile da più direzioni, un requisito chiave per le applicazioni di indicatori.

I vantaggi principali di questo LED includono il design per un semplice assemblaggio su scheda a circuito stampato, il basso consumo energetico abbinato all'alta efficienza luminosa e la conformità a standard ambientali come l'assenza di piombo e la conformità RoHS. I suoi mercati target principali comprendono apparecchiature di comunicazione, periferiche per computer, elettronica di consumo ed elettrodomestici dove è necessario un feedback visivo affidabile e di lunga durata.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al LED. Sono specificati a una temperatura ambiente (TA) di 25°C. La massima dissipazione di potenza continua è di 75 mW. La corrente diretta continua non deve superare i 30 mA in condizioni normali di funzionamento. Per il funzionamento in impulso, è ammessa una corrente diretta di picco di 60 mA in condizioni rigorose: un ciclo di lavoro del 10% o inferiore e una larghezza dell'impulso non superiore a 10 millisecondi. Il dispositivo può operare in un intervallo di temperatura da -30°C a +85°C ed essere conservato tra -40°C e +100°C. Un parametro critico per l'assemblaggio è la temperatura di saldatura dei terminali, valutata a 260°C per un massimo di 5 secondi quando misurata a 2,0 mm dal corpo del LED.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi sono i parametri di prestazione tipici misurati a TA=25°C e una corrente diretta (IF) di 20 mA, che è la condizione di test standard. L'intensità luminosa (Iv) ha un valore tipico di 400 millicandele (mcd), con un minimo di 140 mcd e un massimo di 680 mcd. È cruciale notare che la garanzia per Iv include una tolleranza di test del ±30%. L'angolo di visione (2θ1/2), definito come l'angolo totale in cui l'intensità scende alla metà del valore assiale, è di 65 gradi, indicando un fascio moderatamente ampio.

La lunghezza d'onda dominante (λd), che definisce il colore percepito, varia da 597 nm a 612 nm, collocandolo saldamente nella regione ambrata/arancione dello spettro. La lunghezza d'onda di emissione di picco (λp) è tipicamente di 611 nm. La tensione diretta (VF) misura tipicamente 2,05V, con un intervallo da 1,6V a 2,4V a 20mA. La corrente inversa (IR) è molto bassa, con un massimo di 10 μA a una tensione inversa (VR) di 5V. È esplicitamente dichiarato che il dispositivo non è progettato per il funzionamento inverso; questa condizione di test è solo per caratterizzazione.

3. Specifiche della Tabella di Bin

Il prodotto è suddiviso in bin in base a due parametri chiave per garantire la coerenza all'interno di un lotto di produzione. Ciò consente ai progettisti di selezionare LED con caratteristiche di prestazione specifiche.

3.1 Bin dell'Intensità Luminosa

I LED sono classificati in tre bin di intensità a IF=20mA: Bin GH (140-240 mcd), Bin JK (240-400 mcd) e Bin LM (400-680 mcd). La tolleranza per ogni limite di bin è del ±30%.

3.2 Bin della Lunghezza d'Onda Dominante

I LED sono anche suddivisi in bin in base alla loro lunghezza d'onda dominante in cinque categorie: H22 (597,0-600,0 nm), H23 (600,0-603,0 nm), H24 (603,0-606,5 nm), H25 (606,5-610,0 nm) e H26 (610,0-612,0 nm). La tolleranza per ogni limite di bin di lunghezza d'onda è di ±1 nm. I codici bin sia per l'intensità che per la lunghezza d'onda sono marcati sulla confezione del prodotto, consentendo una selezione precisa per applicazioni critiche per colore e luminosità.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento a curve tipiche che illustrano la relazione tra i parametri chiave. Sebbene i grafici specifici non siano riprodotti nel testo, le loro implicazioni sono standard. Questi includono tipicamente la curva dell'Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta, che mostra come l'emissione luminosa aumenti con la corrente, solitamente in modo quasi lineare fino a quando l'efficienza cala a correnti più elevate. La curva della Tensione Diretta vs. Corrente Diretta dimostra la caratteristica esponenziale I-V del diodo. La curva dell'Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente è critica, mostrando la diminuzione dell'emissione luminosa all'aumentare della temperatura di giunzione. Per i LED AlInGaP, questa derating è significativa. Il grafico della Distribuzione Spettrale mostrerebbe la concentrazione della luce emessa attorno al picco di 611 nm con una semilarghezza spettrale di 17 nm.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni di Contorno

Il LED presenta un package standard di diametro T-1 (3mm). Note dimensionali chiave includono: tutte le dimensioni sono in millimetri (con equivalenti in pollici), la tolleranza standard è di ±0,25 mm salvo diversa specifica, la massima sporgenza della resina sotto la flangia è di 1,0 mm e l'interasse dei terminali è misurato dove i terminali emergono dal corpo del package. Il disegno fisico mostrerebbe la lente cilindrica, la flangia per l'appoggio sul PCB e i due terminali assiali.

5.2 Identificazione della Polarità

Per i LED a foro passante, la polarità è tipicamente indicata dalla lunghezza del terminale (il terminale più lungo è l'anodo, o lato positivo) e talvolta da un punto piatto sulla flangia della lente vicino al catodo (lato negativo). L'orientamento corretto è essenziale poiché una tensione inversa superiore a 5V può danneggiare il dispositivo.

6. Linee Guida per la Saldatura e l'Assemblaggio

6.1 Formatura dei Terminali

Se i terminali devono essere piegati per il montaggio su PCB, la piega deve essere effettuata ad almeno 3 mm dalla base della lente del LED. La base del telaio dei terminali non deve essere usata come fulcro. La formatura deve essere eseguita a temperatura ambiente e prima del processo di saldatura per evitare sollecitazioni sul package riscaldato.

6.2 Parametri di Saldatura

Vengono affrontati due metodi di saldatura. Per la saldatura manuale con saldatore: la temperatura non deve superare i 350°C, il tempo di saldatura per terminale deve essere di massimo 3 secondi (una sola volta) e il punto di saldatura non deve essere più vicino di 2 mm dalla base della lente epossidica. Per la saldatura a onda: la temperatura di pre-riscaldo deve essere max 120°C per un massimo di 100 secondi, la temperatura dell'onda di stagno deve essere max 260°C, il tempo di contatto deve essere max 5 secondi e la posizione di immersione non deve essere inferiore a 2 mm dalla base della lente. Fondamentalmente, è dichiarato che la saldatura a rifusione IR non è adatta per questo prodotto a foro passante. Temperature o tempi eccessivi possono deformare la lente o causare guasti catastrofici.

6.3 Conservazione e Manipolazione

Per la conservazione, l'ambiente non deve superare i 30°C o il 70% di umidità relativa. I LED rimossi dalla loro confezione originale a barriera di umidità sono consigliati per l'uso entro tre mesi. Per una conservazione più lunga al di fuori della busta originale, dovrebbero essere conservati in un contenitore sigillato con essiccante o in un ambiente di azoto. L'alcol isopropilico è consigliato per la pulizia se necessario.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

La specifica di imballaggio standard è a livelli: 1000, 500, 200 o 100 pezzi per busta anti-statico a barriera di umidità. Dieci di queste buste sono imballate in una scatola interna, per un totale di 10.000 pezzi. Otto scatole interne sono poi imballate in una scatola di spedizione esterna principale, risultando in un totale di 80.000 pezzi per scatola esterna. La scheda tecnica nota che in ogni lotto di spedizione, solo l'imballaggio finale può essere un imballaggio non completo. Il numero di parte è LTL-R42FKFD.

8. Note Applicative e Considerazioni di Progettazione

8.1 Progettazione del Circuito di Pilotaggio

Viene enfatizzato un principio fondamentale: i LED sono dispositivi pilotati a corrente. Per garantire una luminosità uniforme quando più LED sono collegati in parallelo, è fortemente raccomandato utilizzare una resistenza limitatrice di corrente individuale in serie con ciascun LED (Circuito A). Collegare i LED direttamente in parallelo senza resistenze individuali (Circuito B) è sconsigliato perché piccole variazioni nella caratteristica della tensione diretta (VF) di ciascun LED causeranno differenze significative nella ripartizione della corrente e, di conseguenza, nella luminosità. Il valore della resistenza è calcolato usando la Legge di Ohm: R = (V_alimentazione - VF_LED) / I_desiderata, dove VF_LED è la tensione diretta tipica o massima dalla scheda tecnica e I_desiderata è la corrente diretta target (es. 20mA).

8.2 Protezione dalle Scariche Elettrostatiche (ESD)

Il LED è suscettibile ai danni da scariche elettrostatiche o sovratensioni. Le misure preventive includono: operatori che indossano un braccialetto conduttivo o guanti antistatici, assicurarsi che tutte le attrezzature e le superfici di lavoro siano correttamente messe a terra e utilizzare un ionizzatore per neutralizzare la carica statica che può accumularsi sulla lente di plastica durante la manipolazione.

8.3 Idoneità dell'Applicazione

Questo LED è adatto sia per segnaletica interna che esterna, nonché per apparecchiature elettroniche ordinarie. Il suo colore ambrato è altamente visibile e spesso utilizzato per scopi di avvertimento, stato o indicazione.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Il LTL-R42FKFD, basato sulla tecnologia AlInGaP, offre vantaggi rispetto a tecnologie più vecchie come il GaAsP (Fosfuro di Gallio Arseniuro). I LED AlInGaP generalmente forniscono una maggiore efficienza luminosa, una migliore stabilità termica e una purezza del colore più satura, in particolare nelle regioni del rosso, arancione e ambrato. Rispetto ad alcuni moderni LED ad alta potenza, questo dispositivo è di tipo indicatore a bassa potenza, che privilegia l'affidabilità, la facilità d'uso e il rapporto costo-efficacia per l'indicazione di stato piuttosto che l'illuminazione ad alto flusso. Il suo design a foro passante offre robustezza meccanica e semplicità per prototipazione e produzione rispetto ai dispositivi a montaggio superficiale (SMD) in alcune applicazioni.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Posso pilotare questo LED a 30mA in modo continuo?

R: Sebbene la corrente diretta continua massima assoluta sia 30mA, la condizione di test standard e il punto di funzionamento tipico è 20mA. Operare a 30mA può ridurre la durata di vita e aumentare la temperatura di giunzione. Fare sempre riferimento alla curva di derating e assicurarsi che la dissipazione di potenza (Vf * If) non superi i 75mW, considerando la Vf effettiva alla corrente di funzionamento.

D: Perché c'è una tolleranza del ±30% sui limiti del bin dell'intensità luminosa?

R: Questo tiene conto della variabilità di misurazione nei test di produzione. Significa che un LED etichettato nel bin 240-400 mcd (JK) potrebbe effettivamente misurare tra 168 mcd e 520 mcd quando testato. I progettisti devono tenere conto di questa dispersione nel loro design ottico.

D: I terminali sono troppo lunghi per il mio PCB. Posso tagliarli prima della saldatura?

R: Sì, i terminali possono essere tagliati. Tuttavia, se è necessario piegarli successivamente, assicurarsi che il punto di piega rimanga ad almeno 3 mm dalla base della lente come da linee guida per la formatura dei terminali.

D: È necessario un dissipatore di calore?

R: Per il funzionamento normale a 20mA in aria aperta, un dissipatore di calore non è tipicamente necessario per un singolo LED indicatore. Tuttavia, se più LED sono impacchettati densamente o operati in un ambiente ad alta temperatura ambiente, dovrebbe essere considerata la gestione termica.

11. Esempi di Applicazione Pratica

Esempio 1: Indicatore di Alimentazione su un Elettrodomestico:Un singolo LTL-R42FKFD è collegato in serie con una resistenza adeguata a un'alimentazione a 5V. La resistenza è calcolata come (5V - 2,05V) / 0,020A = 147,5 Ohm. Una resistenza standard da 150 Ohm risulterebbe in una corrente di ~19,7mA, ben entro le specifiche. L'ampio angolo di visione garantisce che lo stato di alimentazione sia visibile da varie angolazioni in una stanza.

Esempio 2: Barra di Stato Multi-LED su Apparecchiatura Industriale:Cinque LED sono utilizzati per indicare i livelli di stato del sistema (es. Spento, Standby, Attivo, Avviso, Guasto). Per garantire una luminosità uniforme, ogni LED ha la propria resistenza limitatrice di corrente collegata a un driver IC comune o a un pin di microcontrollore. Utilizzando le informazioni di binning, il progettista può specificare un bin di lunghezza d'onda stretto (es. H24) per la coerenza del colore lungo la barra.

12. Principio di Funzionamento

Il LED funziona sul principio dell'elettroluminescenza in una giunzione p-n di un semiconduttore. Quando viene applicata una tensione diretta che supera la tensione di soglia del diodo (circa 1,6V per questo dispositivo AlInGaP), gli elettroni dalla regione di tipo n e le lacune dalla regione di tipo p vengono iniettati attraverso la giunzione. Questi portatori di carica si ricombinano nella regione attiva, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). La composizione specifica del cristallo semiconduttore AlInGaP determina l'energia del bandgap, che definisce direttamente la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa - in questo caso, ambrata/arancione. La lente epossidica diffusa protegge sia il chip semiconduttore che diffonde la luce per creare un ampio angolo di visione.

13. Tendenze Tecnologiche

Sebbene i LED a foro passante come il LTL-R42FKFD rimangano vitali per molte applicazioni grazie alla loro robustezza e facilità di assemblaggio manuale, la tendenza più ampia del settore è verso i package a montaggio superficiale (SMD) per l'assemblaggio automatizzato, una maggiore densità e spesso migliori prestazioni termiche. Tuttavia, i componenti a foro passante mantengono una posizione forte nella prototipazione, nei kit educativi, negli ambienti ad alta vibrazione e nelle applicazioni che richiedono legami meccanici forti. In termini di materiali, la tecnologia AlInGaP è matura e altamente ottimizzata per lo spettro rosso-ambrato. Lo sviluppo in corso si concentra sul miglioramento dell'efficienza (lumen per watt), della longevità e della coerenza del colore, nonché sull'espansione in nuovi formati di package che colmano il divario tra i design tradizionali a foro passante e quelli SMD avanzati.