Scheda Tecnica LED LTL1NHSJ4D - Pacchetto da 3.1mm Diametro - Ambra Diffusa - 2.1V Tipico - 20mA - Documento Tecnico Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento fornisce le specifiche tecniche complete per una lampada LED ad alta efficienza, montata a foro passante. Il dispositivo è progettato per applicazioni di indicazione generiche che richiedono un'elevata emissione luminosa con basso consumo energetico. Le sue caratteristiche principali includono un pacchetto compatto da 3.1mm di diametro, compatibilità con circuiti integrati grazie ai bassi requisiti di corrente e opzioni di montaggio versatili su circuiti stampati o pannelli. La sorgente luminosa utilizza la tecnologia AlInGaP per produrre una luce gialla ambra diffusa.

2. Interpretazione Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

Il dispositivo non deve essere operato oltre i seguenti limiti per evitare danni permanenti. La dissipazione di potenza massima è di 75 mW. La corrente diretta di picco, applicabile in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms), è di 60 mA. La massima corrente continua diretta in DC è di 20 mA. Il dispositivo può sopportare una tensione inversa fino a 5 V. L'intervallo di temperatura operativa va da -40°C a +85°C, mentre l'intervallo di temperatura di stoccaggio si estende da -40°C a +100°C. Per la saldatura, i terminali possono essere sottoposti a una temperatura di 260°C per un massimo di 5 secondi, misurata a 1.6mm dal corpo del LED.

2.2 Caratteristiche Elettriche / Ottiche

Tutti i parametri sono specificati a una temperatura ambiente (T_A) di 25°C. L'intensità luminosa (I_V) ha un valore tipico di 700 mcd a una corrente diretta (I_F) di 20 mA, con un minimo di 240 mcd e un massimo di 1150 mcd. L'angolo di visione (2θ_1/2) è di 25 gradi. La lunghezza d'onda di picco di emissione (λ_P) è di 591 nm. La lunghezza d'onda dominante (λ_d) varia da 586 nm a 594 nm, con un valore tipico di 590 nm. La semilarghezza della linea spettrale (Δλ) è di 15 nm. La tensione diretta (V_F) è tipicamente di 2.1 V a 20 mA, con un intervallo da 1.6 V a 2.6 V. La corrente inversa (I_R) è al massimo di 100 μA a una tensione inversa (V_R) di 5V. È fondamentale notare che il dispositivo non è progettato per funzionare in polarizzazione inversa; questa condizione di test è solo per caratterizzazione.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

I LED sono suddivisi in bin in base all'intensità luminosa e alla lunghezza d'onda dominante per garantire coerenza nelle applicazioni. I bin di intensità luminosa sono: JK (240-400 mcd), LM (400-680 mcd) e NP (680-1150 mcd), ciascuno con una tolleranza di ±15%. I bin di lunghezza d'onda dominante sono: H16 (586.0-588.0 nm), H17 (588.0-590.0 nm), H18 (590.0-592.0 nm) e H19 (592.0-594.0 nm), ciascuno con una tolleranza di ±1 nm. Il codice bin specifico per l'intensità è stampato su ogni busta di imballaggio.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento alle tipiche curve delle caratteristiche elettriche e ottiche misurate a 25°C di temperatura ambiente. Queste curve rappresentano visivamente la relazione tra parametri chiave come corrente diretta vs. tensione diretta, intensità luminosa vs. corrente diretta e la distribuzione spettrale della luce emessa. Analizzare queste curve è essenziale per comprendere il comportamento del dispositivo in diverse condizioni operative, prevedere le prestazioni a correnti non standard e progettare circuiti di pilotaggio appropriati per ottenere i livelli di luminosità desiderati mantenendo efficienza e longevità.

5. Informazioni Meccaniche e di Imballaggio

5.1 Dimensioni del Pacchetto

Il LED presenta un pacchetto rotondo standard da 3.1mm di diametro progettato per il montaggio a foro passante. Le tolleranze dimensionali chiave sono ±0.25mm salvo diversa specifica. La resina sotto la flangia può essere sporgente o depressa al massimo di 0.5mm. La spaziatura dei terminali è misurata nel punto in cui i terminali emergono dal corpo del pacchetto. Disegni meccanici dettagliati con tutte le dimensioni critiche sono forniti nella scheda tecnica per un layout PCB preciso e un'integrazione meccanica accurata.

5.2 Specifiche di Imballaggio

I LED sono forniti in buste di imballaggio contenenti 1000, 500, 200 o 100 pezzi. Dieci di queste buste sono combinate in una scatola interna, per un totale di 10.000 pezzi per scatola interna. Per spedizioni più grandi, otto scatole interne sono imballate in una scatola esterna, risultando in un totale di 80.000 pezzi per scatola esterna. Si nota che all'interno di un lotto di spedizione, solo l'imballaggio finale potrebbe non essere un'unità di imballaggio completa.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

Una manipolazione corretta è cruciale per l'affidabilità. Per lo stoccaggio, l'ambiente non deve superare i 30°C o il 70% di umidità relativa. I LED rimossi dalla loro confezione originale dovrebbero essere utilizzati entro tre mesi. Per la pulizia, sono raccomandati solo solventi a base alcolica come l'alcol isopropilico. Durante la formatura dei terminali, le pieghe devono essere effettuate ad almeno 3mm dalla base della lente del LED e l'operazione deve essere eseguita a temperatura ambiente prima della saldatura. Durante la saldatura, deve essere mantenuta una distanza minima di 2mm tra il punto di saldatura e la base della lente. Le condizioni di saldatura consigliate sono: temperatura del saldatore max 350°C per max 3 secondi (una sola volta), o saldatura a onda con pre-riscaldo max 100°C per max 60 secondi e temperatura dell'onda di saldatura max 260°C per max 5 secondi. Il riflusso a infrarossi (IR) non è adatto per questo prodotto LED a foro passante.

7. Suggerimenti Applicativi

7.1 Metodo di Pilotaggio

I LED sono dispositivi pilotati a corrente. Per garantire una luminosità uniforme quando si collegano più LED in parallelo, si raccomanda vivamente di utilizzare una resistenza limitatrice di corrente in serie con ciascun LED individuale. Non è consigliabile utilizzare una singola resistenza per un array parallelo (Circuito B nella scheda tecnica), poiché lievi variazioni nelle caratteristiche della tensione diretta (V_F) di ciascun LED possono portare a differenze significative nella ripartizione della corrente e, di conseguenza, a un'intensità luminosa non uniforme.

7.2 Protezione da ESD (Scarica Elettrostatica)

Questi dispositivi sono sensibili alle scariche elettrostatiche. Per prevenire danni, il personale dovrebbe utilizzare braccialetti conduttivi o guanti antistatici. Tutte le apparecchiature, i banchi di lavoro e gli scaffali di stoccaggio devono essere correttamente messi a terra. Si suggerisce un soffiatore ionico per neutralizzare le cariche statiche che potrebbero accumularsi sulla lente di plastica durante la manipolazione e lo stoccaggio.

7.3 Uso Previsto e Precauzioni

Questo LED è destinato a equipaggiamenti elettronici ordinari in applicazioni d'ufficio, di comunicazione e domestiche. Non è progettato per applicazioni critiche per la sicurezza in cui un guasto potrebbe mettere a rischio la vita o la salute (es. aviazione, dispositivi medici, controlli di trasporto) senza preventiva consultazione e qualifica specifica.

8. Confronto Tecnico e Considerazioni di Progettazione

Rispetto alle tecnologie più vecchie, l'uso del materiale AlInGaP offre un'efficienza più elevata e un'emissione di colore più stabile nel tempo e con la temperatura. Il pacchetto da 3.1mm è uno standard industriale comune, che garantisce compatibilità con le impronte PCB e i fori dei pannelli esistenti. La tensione diretta tipica di 2.1V a 20mA lo rende adatto al pilotaggio diretto da alimentazioni logiche a 3.3V o 5V con una semplice resistenza in serie. I progettisti devono considerare attentamente la dissipazione del calore, poiché superare i valori massimi assoluti per potenza, corrente o temperatura degrada le prestazioni e accorcia la durata. L'angolo di visione di 25 gradi indica un fascio relativamente focalizzato, adatto per applicazioni di indicazione a vista diretta.

9. Domande Frequenti Basate sui Parametri Tecnici

D: Quale valore di resistenza devo usare con un'alimentazione a 5V?

R: Utilizzando la Legge di Ohm (R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F) e il tipico V_Fdi 2.1V a 20mA, R = (5 - 2.1) / 0.02 = 145 Ohm. Una resistenza standard da 150 Ohm è un punto di partenza adatto. Verificare sempre la corrente effettiva nel circuito.

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

R: No. La massima corrente continua diretta in DC assoluta è di 20 mA. Superare questo valore rischia di danneggiare permanentemente il dispositivo e viola le condizioni operative specificate.

D: L'intensità luminosa ha un ampio intervallo (240-1150 mcd). Come posso garantire una luminosità uniforme?

R: Utilizzare il sistema di binning. Specificare il bin di intensità luminosa richiesto (JK, LM o NP) al momento dell'ordine per ottenere LED entro un intervallo di prestazioni più ristretto. Il codice bin è stampato sulla busta di imballaggio.

D: È necessaria la protezione dalla tensione inversa?

R: Sebbene il dispositivo possa tollerare fino a 5V in inversione, non è progettato per il funzionamento inverso. In circuiti dove è possibile una tensione inversa (es. accoppiamento AC, carichi induttivi), è raccomandata una protezione esterna come un diodo in parallelo (catodo ad anodo).

10. Caso Pratico di Applicazione

Si consideri la progettazione di un pannello indicatore di stato per un router di rete con dieci indicatori LED ambra identici. Per garantire una luminosità uniforme, ciascun LED LTL1NHSJ4D dovrebbe essere pilotato individualmente dal pin GPIO del microcontrollore a 3.3V. Una resistenza in serie di circa 62 Ohm ((3.3V - 2.1V) / 0.02A = 60 Ohm, valore standard più vicino 62 Ohm) è posizionata sulla linea dell'anodo di ciascun LED. I LED sono montati sul PCB con i terminali formati a 4mm dal corpo per adattarsi allo spessore del pannello. Durante l'assemblaggio, vengono seguite le precauzioni ESD e la saldatura viene eseguita con un saldatore a temperatura controllata impostato a 320°C per 2 secondi per giunto. Specificando il bin di intensità LM (400-680 mcd), si ottiene un aspetto di luminosità media uniforme su tutti e dieci gli indicatori.

11. Introduzione al Principio di Funzionamento

Questo LED opera sul principio dell'elettroluminescenza in un diodo a semiconduttore. La regione attiva è composta da Fosfuro di Alluminio Indio Gallio (AlInGaP). Quando viene applicata una tensione diretta, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva dove si ricombinano, rilasciando energia sotto forma di fotoni. La composizione specifica della lega AlInGaP determina l'energia del bandgap, che a sua volta definisce la lunghezza d'onda dominante della luce emessa, in questo caso ambra/gialla. Il materiale della lente diffusa disperde la luce, creando un modello di visione più ampio e uniforme rispetto a una lente trasparente.

12. Tendenze di Sviluppo

La tendenza generale nei LED indicatori continua verso una maggiore efficienza (più lumen per watt), che consente la stessa emissione luminosa a correnti di pilotaggio inferiori, riducendo il consumo energetico e la generazione di calore. C'è anche un focus sul miglioramento della coerenza e della stabilità del colore con la temperatura e nel tempo. Mentre i pacchetti a foro passante rimangono popolari per prototipazione, assemblaggio manuale e alcune applicazioni industriali, i pacchetti a montaggio superficiale (SMD) sono sempre più dominanti nella produzione automatizzata e ad alto volume grazie alle dimensioni ridotte e al profilo più basso. La tecnologia del materiale AlInGaP sottostante è matura e offre prestazioni eccellenti per i colori rosso, arancione e ambra.