Lampada LED Ambra Diffusa AlInGaP da 3.1mm - Intensità Luminosa 140-240mcd @20mA - Tensione Diretta 2.4V - Scheda Tecnica in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche per una lampada LED ad alta efficienza a montaggio through-hole. Il dispositivo è progettato per applicazioni di indicazione generica, offrendo un equilibrio tra prestazioni, affidabilità e facilità d'uso. La sua funzione principale è fornire un segnale luminoso chiaro e visibile nelle apparecchiature elettroniche.

I vantaggi principali di questo componente includono l'elevata intensità luminosa in rapporto al basso consumo energetico, rendendolo una scelta efficiente. Il package è compatibile con i processi standard di montaggio su circuito stampato (PCB) ed è progettato per essere pilotato da circuiti a bassa corrente, spesso interfacciandosi direttamente con circuiti integrati (IC) senza la necessità di stadi di pilotaggio complessi. La lente diffusa garantisce un angolo di visione ampio e uniforme, migliorando la visibilità da diverse posizioni.

Il mercato di riferimento comprende un'ampia gamma di elettronica di consumo e industriale dove è richiesta un'indicazione di stato affidabile. Ciò include, ma non si limita a, indicatori di alimentazione, selettori di modalità e luci di stato operativo in elettrodomestici, dispositivi di comunicazione e apparecchiature per ufficio.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

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 questi limiti non è garantito e dovrebbe essere evitato in un progetto affidabile.

• Dissipazione di Potenza (Pd):75 mW. Questa è la massima quantità di potenza che il dispositivo può dissipare come calore a una temperatura ambiente (T_A) di 25°C. Superare questo valore può portare a fuga termica e guasto.
• Corrente Diretta Continua (I_F):30 mA. La massima corrente continua che può attraversare il LED.
• Corrente Diretta di Picco:60 mA, ma solo in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms). Ciò consente brevi momenti di luminosità più elevata, ad esempio in applicazioni lampeggianti.
• Derating:La corrente diretta continua deve essere ridotta linearmente di 0.4 mA per ogni grado Celsius di aumento della temperatura ambiente sopra i 50°C. Questo è fondamentale per garantire la longevità in ambienti a temperatura elevata.
• Tensione Inversa (V_R):5 V. Applicare una tensione di polarizzazione inversa superiore a questa può causare un guasto immediato e catastrofico della giunzione LED.
• Temperatura di Funzionamento & Stoccaggio:-40°C a +100°C. Il dispositivo è classificato per intervalli di temperatura industriali.
• Temperatura di Saldatura dei Terminali:260°C per 5 secondi, misurata a 1.6mm dal corpo del LED. Questo definisce la finestra di processo per la saldatura manuale o a onda.

2.2 Caratteristiche Elettriche & Ottiche

Questi sono i parametri di prestazione tipici misurati a T_A=25°C e I_F=20mA, che è la condizione di test standard.

• Intensità Luminosa (I_V):140-240 mcd (millicandela). Specifica la luminosità percepita del LED misurata da un sensore filtrato per corrispondere alla risposta fotopica dell'occhio umano (curva CIE). L'ampio intervallo indica l'uso di un sistema di binning (vedi Sezione 3).
• Angolo di Visione (2θ_1/2):75 gradi. Questo è l'angolo totale a cui l'intensità luminosa scende alla metà del suo valore di picco (sull'asse). Un angolo di 75° indica un fascio diffuso ragionevolmente ampio, adatto per l'indicazione su aree estese.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_P):591 nm. Questa è la lunghezza d'onda alla quale la potenza spettrale in uscita è massima.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):590 nm. Questa è una misura colorimetrica derivata dal diagramma di cromaticità CIE, che rappresenta la singola lunghezza d'onda che meglio descrive il colore percepito (ambra) del LED. È il parametro più rilevante per la specifica del colore.
• Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ):15 nm. Indica la purezza spettrale o la larghezza di banda della luce emessa. Una larghezza più stretta indicherebbe una sorgente più monocromatica.
• Tensione Diretta (V_F):2.4V (tipico, max). La caduta di tensione ai capi del LED quando funziona a 20mA. Questo è cruciale per progettare la resistenza limitatrice di corrente in serie.
• Corrente Inversa (I_R):100 µA (max) a V_R=5V. Una misura della dispersione della giunzione nello stato di spegnimento.
• Capacità (C):40 pF (tipico) a polarizzazione 0V e 1MHz. Questo è rilevante per applicazioni di commutazione ad altissima velocità, sebbene tipicamente trascurabile per l'uso come indicatore.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nella produzione di massa, i LED vengono selezionati (binnati) in base a parametri ottici chiave. Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfano specifici requisiti di luminosità e colore.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

Unità: mcd @ 20mA. Il codice di bin fornito per questo numero di parte specifico è 'GH', che corrisponde a un'intensità minima di 140 mcd e massima di 240 mcd. Altri bin disponibili (JK, LM) offrono intervalli di intensità più elevati (fino a 680 mcd). La tolleranza per ogni limite di bin è ±15%.

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

Unità: nm @ 20mA. La scheda tecnica elenca bin da H14 (582-584 nm) a H20 (594-596 nm). Il bin specifico per il numero di parte LTL1KHKSD non è elencato nell'estratto fornito, ma rientrerebbe in uno di questi intervalli, definendo la sua precisa tonalità ambrata. La tolleranza per ogni limite di bin è ±1 nm, garantendo un controllo del colore stretto all'interno di un bin selezionato.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene i grafici specifici non siano dettagliati nel testo, le curve tipiche per un tale LED includerebbero:

• Curva I-V (Corrente-Tensione):Mostra la relazione esponenziale tra tensione diretta e corrente. La tensione di ginocchio è di circa 2.0-2.1V per i LED AlInGaP.
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta (I_Vvs. I_F):Generalmente una relazione quasi lineare, che mostra che la luminosità aumenta con la corrente, ma l'efficienza può diminuire a correnti molto elevate a causa degli effetti termici.
• Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Mostra la riduzione dell'emissione luminosa all'aumentare della temperatura. I LED AlInGaP hanno tipicamente prestazioni ad alta temperatura migliori rispetto alle tecnologie più vecchie.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico dell'intensità relativa rispetto alla lunghezza d'onda, che mostra un picco intorno a 591 nm con una larghezza a mezza altezza di ~15 nm, confermando il colore ambrato.

5. Informazioni Meccaniche & sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il LED presenta un package rotondo da 3.1 mm di diametro. Note dimensionali chiave includono: tutte le dimensioni sono in mm; tolleranza standard ±0.25mm; la massima sporgenza della resina sotto la flangia è 1.0mm; e la spaziatura dei terminali è misurata nel punto di uscita dal corpo del package. I terminali sono progettati per il montaggio through-hole.

5.2 Identificazione della Polarità

Per i LED through-hole, il catodo è tipicamente identificato da un bordo piatto sul bordo della lente, un terminale più corto o un intaglio nella flangia di plastica. La marcatura specifica dovrebbe essere verificata sul componente o sulla sua confezione.

6. Linee Guida per Saldatura & Assemblaggio

Una manipolazione corretta è essenziale per prevenire danni.

• Formatura dei Terminali:Deve essere eseguita a temperatura ambiente, prima della saldatura. Piegare i terminali in un punto ad almeno 3mm dalla base della lente. Non utilizzare il corpo del package come fulcro.
• Distanza di Saldatura:Mantenere una distanza minima di 2mm tra il punto di saldatura e la base della lente. Non immergere mai la lente nella saldatura.
• Condizioni di Saldatura Consigliate:
  • Saldatore a Stagno:300°C max, 3 secondi max per terminale.
  • Saldatura a Onda:Preriscaldamento a 100°C max per 60 sec max; onda di saldatura a 260°C max per 10 sec max.
• Importante:La saldatura a rifusione IR NON è adatta per questo tipo di LED through-hole. Calore o tempo eccessivi possono deformare la lente o distruggere il LED.
• Pulizia:Utilizzare solo solventi a base alcolica come l'alcol isopropilico se la pulizia è necessaria.

7. Confezionamento & Informazioni d'Ordine

Il confezionamento standard è il seguente: i LED sono confezionati in sacchetti da 1000, 500 o 250 pezzi. Dieci sacchetti sono posti in una scatola interna (totale 10.000 pz). Otto scatole interne sono imballate in una scatola di spedizione esterna (totale 80.000 pz). Confezioni parziali sono consentite solo nell'ultimo pacco di un lotto di spedizione.

8. Raccomandazioni per il Progetto Applicativo

8.1 Progetto del Circuito di Pilotaggio

I LED sono dispositivi a corrente. Per garantire una luminosità uniforme e prevenire danni da sovracorrente, una resistenza limitatrice di corrente in serie è obbligatoria per ogni LED quando alimentato da una sorgente di tensione. Il valore della resistenza (R) è calcolato usando la Legge di Ohm: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. L'uso di una resistenza comune per più LED in parallelo (Circuito B nella scheda tecnica) non è raccomandato a causa delle variazioni nella V_F individuale dei LED, che può causare differenze significative nella luminosità e nella ripartizione della corrente.

8.2 Protezione dalle Scariche Elettrostatiche (ESD)

Il LED è sensibile alle ESD. Devono essere prese precauzioni durante la manipolazione e l'assemblaggio: utilizzare braccialetti e superfici di lavoro messi a terra; impiegare ionizzatori per neutralizzare la statica sulle lenti di plastica; e assicurarsi che tutte le apparecchiature siano correttamente messe a terra.

8.3 Condizioni di Stoccaggio

Per lo stoccaggio a lungo termine al di fuori della busta sigillata originale, conservare in un contenitore sigillato con essiccante o in atmosfera di azoto. L'ambiente di stoccaggio raccomandato è ≤30°C e ≤70% di umidità relativa. I LED rimossi dalla loro confezione originale dovrebbero idealmente essere utilizzati entro tre mesi.

9. Confronto Tecnico & Differenziazione

Questo LED AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) rappresenta un progresso rispetto alle tecnologie più vecchie come il GaAsP (Fosfuro di Arseniuro di Gallio). I principali fattori di differenziazione includono:

• Maggiore Efficienza:L'AlInGaP fornisce più lumen per watt, portando a una luminosità più elevata a parità di corrente o a un consumo energetico inferiore a parità di luminosità.
• Stabilità Termica Superiore:L'intensità luminosa dei LED AlInGaP si degrada meno con l'aumento della temperatura rispetto al GaAsP.
• Migliore Saturazione del Colore:La tecnologia consente colori ambrati e rossi più luminosi e vividi.

10. Domande Frequenti (FAQ)

D: Posso pilotare questo LED direttamente da un pin di un microcontrollore a 5V?

R: No. La tensione diretta tipica è 2.4V, e un pin di microcontrollore non può erogare 20mA in modo affidabile mentre cade anche ~2.6V. È necessario utilizzare una resistenza in serie (es. (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 Ohm) e probabilmente un transistor di commutazione pilotato dal pin del MCU.

D: Perché c'è un'intensità luminosa minima (140 mcd) invece di solo un valore tipico?

R: Il sistema di binning garantisce un livello minimo di prestazione. Quando si ordina dal bin 'GH', si ha la certezza che ogni LED soddisferà o supererà i 140 mcd in condizioni di test standard, garantendo coerenza nella propria applicazione.

D: Qual è la differenza tra lunghezza d'onda di picco e lunghezza d'onda dominante?

R: La lunghezza d'onda di picco è il picco fisico dello spettro di emissione. La lunghezza d'onda dominante è un valore calcolato basato sulla percezione del colore umana (grafico CIE) e rappresenta più accuratamente il colore che si vede effettivamente. Per LED monocromatici come questo ambrato, sono spesso molto vicine.

11. Esempio di Applicazione Pratica

Scenario: Progettazione di un indicatore di alimentazione per un elettrodomestico alimentato a rete.

L'alimentatore fornisce una tensione stabilizzata di 5V. L'obiettivo è avere un indicatore ambrato sempre acceso e chiaramente visibile.

1. Selezione della Corrente:Scegliere I_F= 20mA (corrente di test standard, garantisce buona luminosità e longevità).
2. Calcolo della Resistenza:Utilizzando la V_F massima (2.4V) per un progetto conservativo garantisce la luminosità anche con parti a V_F più alta. R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 Ohm. Il valore standard più vicino è 130Ω o 120Ω.
3. Potenza Nominale della Resistenza:P = I²R = (0.02)²* 130 = 0.052W. Una resistenza standard da 1/8W (0.125W) o 1/4W è più che sufficiente.
4. Layout del PCB:Posizionare il LED vicino al foro del pannello. Assicurarsi che il diametro del foro accetti la lente da 3.1mm con gioco. Seguire la regola della distanza minima di 2mm tra saldatura e corpo nella progettazione dell'impronta.
5. Assemblaggio:Inserire il LED, assicurandosi della polarità corretta. Utilizzare il profilo di saldatura a onda consigliato, avendo cura di non surriscaldare il componente.

12. Principio di Funzionamento

Un LED è un diodo a semiconduttore. Quando viene applicata una tensione diretta che supera la sua tensione di banda proibita, elettroni e lacune si ricombinano nella regione attiva (lo strato di AlInGaP in questo caso). Questa ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica composizione del materiale (Al, In, Ga, P) determina l'energia della banda proibita e quindi la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa. Una lente epossidica diffusa incapsula il die del semiconduttore, fornendo protezione meccanica, modellando il fascio luminoso in uscita e migliorando l'estrazione della luce.

13. Tendenze Tecnologiche

La tendenza generale nei LED indicatori è verso un'efficienza ancora maggiore e la miniaturizzazione. Sebbene i package through-hole come questa lampada da 3.1mm rimangano popolari per la loro robustezza e facilità di assemblaggio manuale, i LED a montaggio superficiale (SMD) stanno dominando i nuovi progetti grazie alle dimensioni ridotte, all'idoneità per l'assemblaggio automatizzato pick-and-place e al profilo più basso. Tuttavia, i LED through-hole mantengono vantaggi nelle applicazioni che richiedono elevata luminosità puntuale, dissipazione del calore superiore tramite i terminali o dove la resistenza meccanica per il montaggio sul pannello frontale è critica. La tecnologia del materiale AlInGaP sottostante continua a essere ottimizzata per efficienza e affidabilità.