Scheda Tecnica LED Ambra-Giallo T-1 3/4 - Lampadina a Foro Passante - Tensione 2.4V - Potenza 75mW - Documento Tecnico

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento fornisce le specifiche tecniche complete per una lampadina LED ad alte prestazioni, montata a foro passante. Il dispositivo è progettato per applicazioni che richiedono un'illuminazione indicatrice visibile affidabile, con un'ottima emissione luminosa ed efficienza energetica. La sua funzione principale è servire come indicatore di stato, retroilluminazione o sorgente di illuminazione generica in varie apparecchiature elettroniche.

I vantaggi principali di questo componente includono la sua elevata intensità luminosa, che garantisce un'ottima visibilità anche in ambienti ben illuminati. Presenta un basso consumo energetico, rendendolo adatto per applicazioni alimentate a batteria o sensibili all'energia. Il dispositivo è altamente efficiente, convertendo l'energia elettrica in luce con una minima dispersione termica. La sua versatilità di montaggio consente una facile installazione su circuiti stampati (PCB) o pannelli. Inoltre, è compatibile con circuiti integrati, richiedendo solo correnti di pilotaggio basse, il che semplifica la progettazione del circuito. Il componente utilizza il popolare diametro del package T-1 3/4, garantendo un'ampia compatibilità con i layout PCB standard e i processi produttivi.

Il mercato target per questo LED include l'elettronica di consumo, i pannelli di controllo industriali, l'illuminazione interna automobilistica, la strumentazione e qualsiasi applicazione che richieda una luce indicatrice durevole, luminosa ed efficiente.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

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 valori sono specificati a una temperatura ambiente (T_A) di 25°C e non devono essere superati in nessuna condizione operativa.

• Dissipazione di Potenza (P_D):75 mW. Questa è la massima quantità di potenza che il dispositivo può dissipare come calore. Superare questo limite rischia di causare fuga termica e guasto.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):60 mA. Questa è la corrente massima ammissibile in condizioni pulsate, definita con un ciclo di lavoro di 1/10 e una larghezza di impulso di 0.1ms. È significativamente superiore alla corrente continua nominale, consentendo brevi periodi di segnalazione ad alta luminosità.
• Corrente Diretta Continua (I_F):30 mA. Questa è la massima corrente continua che può essere applicata in modo continuo senza degradare le prestazioni o la durata del LED.
• Fattore di Derating:Lineare da 50°C a 0.4 mA/°C. Per temperature ambiente superiori a 50°C, la massima corrente diretta continua ammissibile deve essere ridotta. Ad esempio, a 70°C, la massima I_Fsarebbe 30 mA - [0.4 mA/°C * (70°C - 50°C)] = 22 mA.
• Tensione Inversa (V_R):5 V. Applicare una tensione inversa superiore a questo valore può causare un guasto immediato e catastrofico della giunzione LED.
• Intervallo di Temperatura Operativa:-40°C a +100°C. Il dispositivo è garantito per funzionare entro questo intervallo di temperatura ambiente.
• Intervallo di Temperatura di Stoccaggio:-55°C a +100°C. Il dispositivo può essere conservato senza degradazione entro questi limiti.
• Temperatura di Saldatura dei Terminali:260°C per 5 secondi, misurata a 1.6mm (0.063") dal corpo del LED. Questo definisce il profilo termico accettabile per i processi di saldatura manuale o a onda.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Le caratteristiche elettriche e ottiche sono misurate a T_A=25°C e definiscono le prestazioni tipiche del dispositivo in condizioni operative normali. Questi sono i parametri chiave per la progettazione del circuito e le aspettative di prestazione.

• Intensità Luminosa (I_V):Minimo 180 mcd, Tipico 700 mcd a I_F= 20 mA. Questa è una misura della luminosità percepita del LED dall'occhio umano, misurata utilizzando un sensore filtrato per corrispondere alla curva di risposta fotopica CIE. L'ampio intervallo indica un processo di binning; l'intensità specifica per una determinata unità è marcata sulla sua confezione.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):30 gradi. Questo è l'angolo totale a cui l'intensità luminosa scende alla metà del suo valore misurato sull'asse. Un angolo di 30 gradi indica un fascio relativamente focalizzato, adatto per applicazioni di indicatori direzionali.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_P):595 nm. Questa è la lunghezza d'onda alla quale la potenza spettrale in uscita del LED è massima. Rientra nella regione ambrato-gialla dello spettro visibile.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):592 nm. Derivata dal diagramma di cromaticità CIE, questa è la singola lunghezza d'onda che meglio rappresenta il colore percepito della luce del LED. È molto vicina alla lunghezza d'onda di picco, confermando un colore ambrato-giallo puro.
• Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ):15 nm. Questo parametro indica la purezza spettrale o la larghezza di banda della luce emessa. Un valore di 15 nm è tipico per i LED basati su AlInGaP e risulta in un colore saturo.
• Tensione Diretta (V_F):Tipico 2.4 V, Massimo 2.4 V a I_F= 20 mA. Questa è la caduta di tensione ai capi del LED durante il funzionamento. È cruciale per progettare la resistenza limitatrice di corrente in serie con il LED. La scheda tecnica mostra un minimo di 2.05V, ma il tipico/massimo è dato come 2.4V, suggerendo una distribuzione stretta attorno a questo valore.
• Corrente Inversa (I_R):Massimo 100 µA a V_R= 5 V. Questa è la piccola corrente di dispersione che scorre quando il LED è polarizzato inversamente entro il suo valore massimo nominale.
• Capacità (C):40 pF a V_F= 0V, f = 1 MHz. Questa è la capacità di giunzione, che può essere rilevante nelle applicazioni di commutazione ad alta frequenza.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

La scheda tecnica implica l'uso di un sistema di binning, principalmente per l'intensità luminosa. La nota 3 afferma: "Il codice di classificazione I_vè marcato su ogni sacchetto di imballaggio." Ciò indica che i LED prodotti vengono testati e suddivisi (binnati) in base alla loro intensità luminosa misurata. La specifica elenca un intervallo da 180 mcd (minimo) a 700 mcd (tipico). Le unità sono raggruppate in specifici bin di intensità (es. 180-250 mcd, 250-350 mcd, ecc.), e il codice del bin è stampato sulla confezione. Ciò consente ai progettisti di selezionare LED con una luminosità coerente per la loro applicazione. Sebbene non siano esplicitamente dettagliati per la lunghezza d'onda o la tensione diretta in questo documento, tali parametri sono anche comunemente binnati nella produzione di LED per garantire la coerenza del colore e delle caratteristiche elettriche.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

L'ultima pagina della scheda tecnica è dedicata alle "Curve Tipiche delle Caratteristiche Elettriche/Ottiche." Sebbene le curve specifiche non siano fornite nel contenuto testuale, le schede tecniche standard dei LED includono tipicamente i seguenti grafici, che sono fondamentali per comprendere il comportamento del dispositivo in condizioni variabili:

• Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta (Curva I-V):Questa curva mostra come l'emissione luminosa aumenta con la corrente di pilotaggio. È tipicamente lineare a correnti più basse ma può saturarsi a correnti più elevate a causa degli effetti termici e del calo di efficienza.
• Tensione Diretta vs. Corrente Diretta:Questa mostra la relazione esponenziale, confermando il comportamento diodo. Viene utilizzata per calcolare la dissipazione di potenza (V_F* I_F).
• Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Questa curva dimostra il derating termico dell'emissione luminosa. Per la maggior parte dei LED, l'intensità luminosa diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione.
• Lunghezza d'Onda di Picco vs. Temperatura Ambiente:Questa mostra come il colore emesso si sposti (solitamente verso lunghezze d'onda più lunghe) all'aumentare della temperatura.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico dell'intensità relativa rispetto alla lunghezza d'onda, che mostra il picco a 595 nm e la larghezza a mezza altezza di ~15 nm, definendo il colore ambrato-giallo.

Queste curve consentono ai progettisti di prevedere le prestazioni in condizioni reali in cui temperatura e corrente di pilotaggio possono variare.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il LED utilizza un package radiale a foro passante standard "T-1 3/4". Le note dimensionali chiave della scheda tecnica includono:

• Tutte le dimensioni sono in millimetri, con i pollici tra parentesi.
• Si applica una tolleranza standard di ±0.25mm (±0.010") se non diversamente specificato.
• La resina sotto la flangia può sporgere al massimo di 1.0mm (0.04").
• La distanza tra i terminali è misurata nel punto in cui i terminali emergono dal corpo del package, il che è critico per la spaziatura dei fori sul PCB.

Il disegno dimensionale specifico mostrerebbe il diametro del corpo (T-1 3/4 è approssimativamente 5mm), la lunghezza dei terminali, il diametro dei terminali e la posizione della flangia. Il terminale più lungo indica tipicamente l'anodo (lato positivo).

5.2 Identificazione della Polarità

Per i LED a foro passante, la polarità è più comunemente indicata dalla lunghezza dei terminali (il terminale più lungo è l'anodo) e talvolta da un punto piatto sulla lente o sul corpo del LED vicino al terminale del catodo. La scheda tecnica dovrebbe essere consultata per la marcatura specifica, ma il metodo della lunghezza dei terminali è quasi universalmente applicato.

6. Linee Guida per la Saldatura e l'Assemblaggio

Il parametro di saldatura chiave fornito è la temperatura massima ammissibile per i terminali: 260°C per 5 secondi, misurata a 1.6mm dal corpo. Questo è fondamentale per prevenire danni termici ai fili di collegamento interni e alla lente epossidica.

Pratiche Consigliate:

• Saldatura Manuale:Utilizzare un saldatore a temperatura controllata. Applicare calore al terminale e alla piazzola del PCB, non al corpo del LED. Completare il giunto di saldatura entro 3-5 secondi.
• Saldatura a Onda:Assicurarsi che i profili di pre-riscaldamento e dell'onda di saldatura non espongano i terminali del LED a temperature superiori a 260°C per più del tempo specificato. Il corpo del LED dovrebbe essere sopra l'onda di saldatura.
• Pulizia:Se la pulizia è necessaria, utilizzare solventi compatibili con la resina epossidica. Evitare la pulizia a ultrasuoni, poiché potrebbe danneggiare la struttura del LED.
• Piegatura dei Terminali:Se è richiesta la formatura dei terminali, piegarli ad almeno 3mm dal corpo per evitare stress sulla tenuta. Utilizzare strumenti adeguati per evitare di intaccare i terminali.

Condizioni di Stoccaggio:Conservare in un ambiente asciutto, anti-statico, entro l'intervallo di temperatura specificato di -55°C a +100°C. Evitare l'esposizione ad alta umidità o gas corrosivi.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

Il numero di parte per questo dispositivo èLTL2R3KYK. Una convenzione di denominazione tipica per un LED potrebbe essere scomposta come segue: "LTL" potrebbe indicare una lampadina a foro passante, "2" potrebbe riferirsi a una serie o colore, "R3" potrebbe specificare il bin di intensità o l'angolo di visione, e "KYK" probabilmente denota la lente/colore (lente Water Clear, colore Ambra-Giallo da sorgente AlInGaP).

L'imballaggio è tipicamente in sacchetti anti-statici o in nastro e bobina (per l'assemblaggio automatizzato), con il codice del bin di intensità luminosa marcato su ogni sacchetto come da Nota 3. Le quantità standard sono spesso 1000 pezzi per sacchetto o bobina.

8. Raccomandazioni Applicative

8.1 Circuiti Applicativi Tipici

L'applicazione più comune è come indicatore di stato alimentato da una sorgente di tensione continua (es. 3.3V, 5V, 12V). Una resistenza limitatrice di corrente è obbligatoria. Il valore della resistenza (R_S) è calcolato utilizzando la Legge di Ohm: R_S= (V_CC- V_F) / I_F.

Esempio per alimentazione 5V, target I_F= 20mA:

V_F(tipico) = 2.4V

R_S= (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 Ω.

Si può utilizzare il valore standard più vicino (120Ω o 150Ω). La potenza nominale della resistenza dovrebbe essere almeno P = I_F²* R_S= (0.02)²* 130 = 0.052W, quindi una resistenza da 1/8W (0.125W) è sufficiente.

Per il pilotaggio da pin GPIO di microcontrollori, assicurarsi che il pin possa erogare o assorbire i 20mA richiesti. Molti MCU moderni hanno limiti per pin più bassi (es. 8-10mA), quindi potrebbe essere necessario un buffer a transistor.

8.2 Considerazioni di Progettazione

• Gestione Termica:Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa (max 75mW), assicurare un'adeguata spaziatura tra i LED e altre fonti di calore sul PCB. Rispettare la curva di derating della corrente sopra i 50°C ambiente.
• Controllo della Corrente:Utilizzare sempre una resistenza in serie o un driver a corrente costante. Pilotare un LED direttamente da una sorgente di tensione risulterà in una corrente eccessiva e in un rapido guasto.
• Protezione dalla Tensione Inversa:Se esiste la possibilità che venga applicata una tensione inversa (es. in circuiti AC o durante i test della scheda), includere un diodo di protezione in parallelo al LED (catodo ad anodo) per limitare la tensione inversa a circa 0.7V.
• Angolo di Visione:L'angolo di visione di 30 gradi fornisce un fascio diretto. Per un'illuminazione di area più ampia, considerare l'uso di una lente diffusore o selezionare un LED con un angolo di visione più ampio.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Questo LED ambrato-giallo basato su AlInGaP offre vantaggi distinti rispetto a tecnologie più vecchie come le lampadine a incandescenza filtrate o i LED standard GaAsP.

• vs. Lampade a Incandescenza:Consumo energetico molto inferiore (mW vs. Watt), durata di vita molto più lunga (decine di migliaia di ore vs. centinaia), maggiore resistenza agli urti e alle vibrazioni e velocità di commutazione più rapida. Il colore è intrinseco al materiale semiconduttore, non è un filtro, quindi non sbiadisce.
• vs. LED Gialli GaAsP Standard:La tecnologia AlInGaP fornisce un'efficienza luminosa e una luminosità significativamente maggiori (mcd/mA). Offre anche una migliore stabilità termica e coerenza del colore nel tempo e in diverse condizioni operative.
• vs. LED SMD:Il design a foro passante offre una resistenza meccanica superiore per applicazioni soggette a vibrazioni o dove il LED può essere toccato o manipolato fisicamente. È anche più facile per la prototipazione e l'assemblaggio manuale.

10. Domande Frequenti (FAQ)

D1: Di quale resistenza ho bisogno per un circuito a 12V?

R1: Utilizzando V_F= 2.4V e I_F= 20mA: R = (12 - 2.4) / 0.02 = 480 Ω. Utilizzare una resistenza standard da 470 Ω. Dissipazione di potenza: P = (0.02)^2 * 470 = 0.188W, quindi si consiglia una resistenza da 1/4W.

D2: Posso pilotare questo LED con un segnale PWM per la regolazione dell'intensità?

R2: Sì, i LED sono ideali per la regolazione PWM. Assicurarsi che la frequenza PWM sia abbastanza alta (tipicamente >100Hz) per evitare lo sfarfallio visibile. La corrente di picco in ogni impulso non deve superare il massimo assoluto della corrente diretta di picco di 60mA.

D3: Perché il mio LED è meno luminoso del previsto?

R3: Primo, verificare che la corrente diretta sia effettivamente 20mA misurando la caduta di tensione sulla resistenza in serie. Secondo, controllare la temperatura ambiente; l'emissione luminosa diminuisce con la temperatura. Terzo, confermare il bin di intensità del LED dalla confezione; potreste avere un'unità dall'estremità inferiore dell'intervallo del bin.

D4: È necessario un dissipatore di calore?

R4: Per il funzionamento continuo a 20mA e temperatura ambiente, un dissipatore generalmente non è necessario a causa della bassa dissipazione di potenza (circa 48mW). Tuttavia, se si opera alla massima corrente continua (30mA) o in un ambiente ad alta temperatura ambiente (>50°C), assicurare una buona area di rame sul PCB attorno ai terminali può aiutare con la dissipazione del calore.

11. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Caso: Indicatore di Stato per Pannello di Controllo Industriale

Una macchina industriale utilizza un pannello di controllo centrale con più LED di stato. Un LED verde indica "Alimentazione Accesa", un LED rosso indica "Guasto", e questo LED ambrato-giallo è utilizzato per indicare "Standby" o "Avviso".

Implementazione:Il LED è montato sul pannello frontale. È pilotato da un'alimentazione a 24V CC comune negli ambienti industriali. Un interruttore a transistor, controllato dall'uscita del PLC della macchina, accende/spegne il LED. La resistenza in serie è calcolata per 20mA: R = (24V - 2.4V) / 0.02A = 1080 Ω (utilizzare 1.1kΩ). La potenza nominale della resistenza deve essere P = (24-2.4)*0.02 = 0.432W, quindi viene selezionata una resistenza da 0.5W. L'angolo di visione di 30 gradi garantisce che la luce di avviso sia chiaramente visibile all'operatore direttamente di fronte al pannello, senza causare eccessivo abbagliamento da angoli ampi. L'elevata intensità luminosa (fino a 700 mcd) garantisce la visibilità anche in ambienti di fabbrica ben illuminati.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

Questo LED è basato sul materiale semiconduttore Fosfuro di Alluminio Indio Gallio (AlInGaP). Quando viene applicata una tensione diretta che supera il potenziale di giunzione del diodo (circa 2.0-2.4V per AlInGaP), gli elettroni dalla regione di tipo n e le lacune dalla regione di tipo p vengono iniettati nella regione attiva. Quando questi portatori di carica (elettroni e lacune) si ricombinano, rilasciano energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica lunghezza d'onda della luce emessa (ambrato-giallo, 592-595 nm) è determinata dall'energia del bandgap della composizione della lega AlInGaP utilizzata nello strato attivo. La lente "Water Clear" è realizzata in resina epossidica trasparente alla lunghezza d'onda emessa, consentendo alla luce di fuoriuscire efficientemente fornendo anche protezione meccanica e modellando il pattern del fascio (angolo di visione di 30 gradi).

13. Tendenze e Sviluppi Tecnologici

Sebbene i LED a foro passante rimangano vitali per applicazioni specifiche che richiedono robustezza e facilità di assemblaggio manuale, la tendenza generale del settore si è spostata significativamente verso i package a Montaggio Superficiale (SMD). I LED SMD offrono vantaggi nell'assemblaggio automatizzato, ingombro ridotto, profilo più basso e spesso una migliore gestione termica verso il PCB. Per la tecnologia AlInGaP stessa, lo sviluppo in corso si concentra sull'aumento dell'efficienza luminosa (lumen per watt), sul miglioramento delle prestazioni ad alta temperatura e sul raggiungimento di un binning di colore e intensità ancora più stretto per applicazioni che richiedono una corrispondenza cromatica precisa, come display a colori completi e illuminazione automobilistica. Inoltre, lo sviluppo di LED a conversione di fosfori che utilizzano un chip blu o violetto per eccitare un fosforo e produrre luce ambrata/gialla offre percorsi alternativi per raggiungere punti colore specifici con potenzialmente maggiore efficienza o proprietà di resa cromatica.