Scheda Tecnica LED LTL42FKGD a Montaggio Through-Hole - Diametro 5mm - Tensione Diretta 2.6V - Colore Verde - Potenza 81mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTL42FKGD è un LED a montaggio through-hole progettato per l'indicazione di stato e l'illuminazione in un'ampia gamma di applicazioni elettroniche. Presenta un package da 5mm di diametro con lente diffusa verde, garantendo un ampio angolo di visione e una distribuzione uniforme della luce. Il dispositivo utilizza la tecnologia a semiconduttore AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) per l'emettitore, nota per l'alta efficienza e la buona purezza del colore nello spettro verde. Questo LED è costruito per essere privo di piombo e pienamente conforme alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose), rendendolo adatto ai requisiti della moderna produzione elettronica.

1.1 Vantaggi Principali

• Elevata Emissione Luminosa:Fornisce un'intensità luminosa tipica di 240 mcd con una corrente di pilotaggio standard di 20mA, garantendo una visibilità brillante e nitida.
• Efficienza Energetica:Caratterizzato da un basso consumo di energia con una tensione diretta tipica di 2.6V, contribuendo al risparmio energetico complessivo del sistema.
• Flessibilità di Progettazione:Disponibile in un package through-hole standard da 5mm, che consente un montaggio versatile su circuiti stampati (PCB) o pannelli. L'ampio angolo di visione di 60 gradi assicura una buona visibilità da varie angolazioni.
• Compatibilità:Il basso requisito di corrente lo rende compatibile con le uscite dei circuiti integrati (IC) senza la necessità di circuiti di pilotaggio complessi in molte applicazioni.
• Affidabilità:Progettato per un intervallo di temperatura operativa da -40°C a +85°C, adatto all'uso in diverse condizioni ambientali.

1.2 Applicazioni Target

Questo LED è progettato per un'ampia applicabilità in più settori industriali. La sua funzione principale è l'indicazione di stato, ma la sua luminosità consente anche un'illuminazione limitata di aree. I settori applicativi chiave includono:

• Apparecchiature di Comunicazione:Spie di alimentazione, attività di rete e stato del sistema su router, switch e modem.
• Periferiche Informatiche:Indicatori di alimentazione e attività su computer desktop, laptop, dischi esterni e tastiere.
• Elettronica di Consumo:Spie di stato su apparecchi audio/video, elettrodomestici, giocattoli e dispositivi portatili.
• Elettrodomestici:Indicatori operativi su lavatrici, microonde, forni e altri elettrodomestici bianchi.
• Controlli Industriali:Indicatori su pannelli per macchinari, sistemi di controllo, apparecchiature di test e strumentazione.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

La seguente sezione fornisce un'interpretazione dettagliata e oggettiva dei principali parametri elettrici, ottici e termici specificati per il LED LTL42FKGD. Comprendere questi parametri è cruciale per una corretta progettazione del circuito e un funzionamento affidabile.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Non è consigliabile operare a o vicino a questi limiti, poiché influenzerebbe negativamente l'affidabilità.

• Dissipazione di Potenza (Pd):Massimo 81 mW. Questa è la potenza totale (Tensione Diretta * Corrente Diretta) che può essere dissipata in sicurezza come calore dal package del LED a una temperatura ambiente (TA) di 25°C.
• Corrente Diretta Continua (IF):Massimo 30 mA di corrente continua. Superare questo valore genererà calore eccessivo, portando a una rapida riduzione del flusso luminoso e potenzialmente a un guasto catastrofico.
• Corrente Diretta di Picco:Massimo 60 mA, ma solo in condizioni pulsate con un ciclo di lavoro del 10% o inferiore e una larghezza di impulso di 10 microsecondi o inferiore. Questo valore è rilevante per brevi lampi ad alta intensità.
• Derating:La massima corrente diretta continua ammissibile deve essere ridotta linearmente di 0.57 mA per ogni grado Celsius di aumento della temperatura ambiente sopra i 50°C. Questa è una considerazione critica di progettazione per ambienti ad alta temperatura.
• Temperatura Operativa e di Stoccaggio:Il dispositivo può funzionare da -40°C a +85°C e può essere stoccato da -40°C a +100°C.
• Temperatura di Saldatura dei Terminali:260°C per un massimo di 5 secondi, misurata a 2.0mm (0.079 pollici) dal corpo del LED. Questo definisce la finestra di processo per la saldatura manuale o a onda.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi sono i parametri di prestazione tipici misurati in condizioni di test standard (TA=25°C). I progettisti dovrebbero utilizzare i valori tipici o massimi appropriati per i loro margini di progetto.

• Intensità Luminosa (Iv):Varia da un minimo di 85 mcd a un massimo di 400 mcd a IF=20mA, con un valore tipico di 240 mcd. Il valore effettivo per un'unità specifica è determinato dal suo codice di bin (vedi Sezione 4). La misurazione utilizza un sensore filtrato per corrispondere alla curva di risposta fotopica (occhio umano) (CIE). Una tolleranza di test del ±15% è applicata ai limiti del bin.
• Angolo di Visione (2θ1/2):60 gradi. Questo è l'angolo totale a cui l'intensità luminosa scende alla metà del suo valore misurato sull'asse centrale (0 gradi). Un angolo di 60 gradi fornisce un buon equilibrio tra luminosità focalizzata e ampia visibilità.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λP):574 nm. Questa è la lunghezza d'onda alla quale la distribuzione di potenza spettrale della luce emessa è al massimo.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd):Varia da 563 nm a 573 nm, definendo il colore verde percepito del LED. È derivata dalle coordinate di cromaticità CIE e rappresenta la singola lunghezza d'onda che meglio corrisponde al colore del LED.
• Larghezza a Mezza Altezza della Linea Spettrale (Δλ):20 nm. Questo indica la purezza spettrale; un valore più piccolo significa una luce più monocromatica (colore puro). Una larghezza di 20nm è tipica per i LED verdi AlInGaP.
• Tensione Diretta (VF):Tipicamente 2.6V a IF=20mA, con un massimo di 2.6V. Il minimo è 2.1V. Questo parametro ha una distribuzione; i progettisti devono tenere conto del VF massimo quando calcolano i valori della resistenza in serie per garantire un'adeguata limitazione della corrente.
• Corrente Inversa (IR):Massimo 100 μA quando viene applicata una tensione inversa (VR) di 5V.Nota Importante:Questo LED non è progettato per funzionare in polarizzazione inversa. Questa condizione di test è solo per caratterizzazione. Applicare una tensione inversa continua può danneggiare il dispositivo.

3. Specifica del Sistema di Binning

Per garantire coerenza nella luminosità e nel colore per le applicazioni di produzione, i LED vengono suddivisi in bin di prestazione. Il LTL42FKGD utilizza un sistema di binning bidimensionale.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

Le unità vengono classificate in base alla loro intensità luminosa misurata a 20mA. Il codice del bin è indicato sulla confezione.

• Bin EF:85 mcd (Min) a 140 mcd (Max)
• Bin GH:140 mcd (Min) a 240 mcd (Max)
• Bin JK:240 mcd (Min) a 400 mcd (Max)

La tolleranza su ciascun limite del bin è ±15%.

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

Le unità vengono anche classificate per la loro lunghezza d'onda dominante, che si correla direttamente con la tonalità di verde.

• Bin H05:563.0 nm (Min) a 566.0 nm (Max)
• Bin H06:566.0 nm (Min) a 568.0 nm (Max)
• Bin H07:568.0 nm (Min) a 570.0 nm (Max)
• Bin H08:570.0 nm (Min) a 573.0 nm (Max)

La tolleranza su ciascun limite del bin è ±1 nm.

Un ordine completo di prodotto sarà specificato sia con un codice di bin di intensità (es. GH) che con un codice di bin di lunghezza d'onda (es. H07) per garantire sia la coerenza della luminosità che del colore all'interno del lotto.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene dati grafici specifici siano referenziati nella scheda tecnica, le relazioni tipiche tra i parametri chiave sono descritte di seguito. Queste curve sono essenziali per comprendere il comportamento del dispositivo in condizioni non standard.

4.1 Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V)

Il LED presenta una caratteristica I-V non lineare tipica di un diodo. La tensione diretta (VF) ha un coefficiente di temperatura positivo, il che significa che diminuisce leggermente all'aumentare della temperatura di giunzione per una data corrente. La curva mostra che la tensione di soglia (dove la corrente inizia a fluire significativamente) è intorno a 1.8V-2.0V per i LED verdi AlInGaP, salendo al tipico 2.6V a 20mA.

4.2 Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta

L'emissione luminosa (intensità luminosa) è approssimativamente proporzionale alla corrente diretta nell'intervallo operativo normale (es. fino a 30mA). Tuttavia, l'efficienza (lumen per watt) può raggiungere il picco a una corrente inferiore al valore massimo nominale. Pilotare il LED a correnti più elevate aumenta l'output ma genera anche più calore, il che può ridurre l'efficienza e l'affidabilità a lungo termine.

4.3 Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente

L'emissione luminosa di un LED diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Sebbene il materiale AlInGaP sia più stabile alla temperatura rispetto ad altri tipi di LED, è prevista una riduzione dell'output man mano che la temperatura ambiente si avvicina al limite operativo massimo. Questo è il motivo per cui la gestione termica (es. non superare le correnti nominali) è importante per mantenere una luminosità costante.

4.4 Distribuzione Spettrale

La curva di output spettrale è centrata attorno alla lunghezza d'onda di picco di 574 nm con una larghezza a mezza altezza caratteristica di 20 nm. La lunghezza d'onda dominante (λd), che definisce il punto colore, è calcolata da questo spettro. La curva ha generalmente una forma gaussiana.

5. Informazioni Meccaniche e di Package

5.1 Dimensioni di Contorno

Il LED è conforme alle dimensioni standard del package through-hole rotondo da 5mm. Le specifiche meccaniche chiave includono:

• Diametro dei terminali: Standard 0.6mm.
• Distanza tra i terminali: 2.54mm (0.1 pollice) nominale, misurata dove i terminali escono dal corpo del package.
• Diametro del corpo: 5.0mm nominale.
• Altezza totale: Circa 8.6mm dalla base dei terminali alla sommità della lente a cupola, sebbene possa variare leggermente.
• Tolleranza: ±0.25mm sulla maggior parte delle dimensioni lineari salvo diversa specifica.
• La resina sporgente sotto la flangia è al massimo di 1.0mm. Questo è importante per il layout del PCB per garantire che il LED sia a filo con la scheda.

5.2 Identificazione della Polarità

Il LED ha due terminali assiali. Il terminale più lungo è l'anodo (positivo, A+), e il terminale più corto è il catodo (negativo, K-). Inoltre, il lato catodo della flangia del LED (il bordo piatto alla base della lente) spesso presenta una piccola area piatta o un intaglio. Verificare sempre la polarità prima della saldatura per prevenire una connessione inversa, che può danneggiare il dispositivo.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

Una manipolazione e una saldatura corrette sono fondamentali per prevenire danni meccanici o termici al LED.

6.1 Condizioni di Stoccaggio

Per lo stoccaggio a lungo termine, conservare i LED nella loro confezione originale a barriera all'umidità. L'ambiente di stoccaggio raccomandato è ≤30°C e ≤70% di umidità relativa. Se rimossi dalla confezione originale, utilizzare i LED entro tre mesi. Per lo stoccaggio prolungato fuori dalla busta originale, conservarli in un contenitore sigillato con essiccante o in un essiccatore purgato con azoto per prevenire l'assorbimento di umidità, che può causare "popcorning" durante la saldatura.

6.2 Formatura dei Terminali

Se i terminali devono essere piegati per il montaggio, ciò deve essere fattoprimadella saldatura e a temperatura ambiente. Piegare i terminali in un punto ad almeno 3mm dalla base della lente del LED. Non utilizzare il corpo del LED o il telaio dei terminali come fulcro. Applicare la forza minima necessaria per evitare sollecitazioni ai bond interni dei fili.

6.3 Pulizia

Se è necessaria la pulizia dopo la saldatura, utilizzare solo solventi a base alcolica come l'alcool isopropilico (IPA). Evitare pulizie aggressive o ad ultrasuoni che potrebbero danneggiare la lente epossidica o la struttura interna.

6.4 Parametri del Processo di Saldatura

Saldatura Manuale (Saldatore):

• Temperatura Massima del Saldatore: 350°C
• Tempo Massimo di Saldatura: 3 secondi per terminale
• Distanza Minima dalla Base della Lente: 2.0mm. Il giunto di saldatura non deve risalire il terminale più vicino di così al corpo in plastica.
• Non immergere la lente nella saldatura.

Saldatura a Onda:

• Temperatura Massima di Pre-riscaldo: 100°C
• Tempo Massimo di Pre-riscaldo: 60 secondi
• Temperatura Massima dell'Onda di Saldatura: 260°C
• Tempo Massimo di Contatto: 5 secondi
• Posizione di Immersione Minima: Non inferiore a 2mm dalla base della lente epossidica.

Nota Critica:La saldatura a rifusione a infrarossi (IR) ènon adattaper questo prodotto LED through-hole. La lente epossidica non può resistere alle alte temperature di un profilo di forno a rifusione. Una temperatura o un tempo di saldatura eccessivi possono causare deformazione, crepe o guasti interni della lente.

7. Confezionamento e Informazioni d'Ordine

7.1 Specifica di Confezionamento

I LED sono confezionati in buste antistatiche per prevenire danni da ESD. La gerarchia di confezionamento standard è:

1. Busta di Confezionamento:Contiene 1000, 500, 200 o 100 pezzi. La busta è etichettata con il numero di parte, la quantità e i codici di bin (Intensità e Lunghezza d'onda).
2. Scatola Interna:Contiene 10 buste di confezionamento. La quantità totale per scatola interna è tipicamente di 10.000 pezzi (quando si utilizzano buste da 1000 pezzi).
3. Scatola Master/Esterna:Contiene 8 scatole interne. La quantità totale per scatola master è tipicamente di 80.000 pezzi.

Per i lotti di spedizione, solo la confezione finale può contenere una quantità non piena.

8. Raccomandazioni per la Progettazione Applicativa

8.1 Progettazione del Circuito di Pilotaggio

Un LED è un dispositivo pilotato a corrente. La sua luminosità è controllata dalla corrente diretta (IF), non dalla tensione. L'elemento di progettazione più critico è la resistenza limitatrice di corrente.

Circuito Raccomandato (Circuito A):Utilizzare una resistenza in serie per ogni LED. Il valore della resistenza (R) è calcolato usando la Legge di Ohm: R = (Valimentazione - VF_LED) / IF. Utilizzare il VF massimo dalla scheda tecnica (2.6V) per un progetto conservativo che garantisca che la corrente non superi mai la IF desiderata anche con variazioni tra LED.

Esempio:Per un'alimentazione di 5V e una IF target di 20mA: R = (5V - 2.6V) / 0.020A = 120 Ohm. Scegliere il valore standard più vicino (es. 120Ω o 150Ω), e la sua potenza nominale deve essere sufficiente (P = I²R).

Circuito da Evitare (Circuito B):Non collegare più LED direttamente in parallelo da una singola resistenza limitatrice di corrente. Piccole variazioni nella caratteristica della tensione diretta (VF) tra i singoli LED causeranno uno squilibrio severo della corrente. Un LED con un VF leggermente inferiore assorbirà una quantità sproporzionatamente maggiore di corrente, portando a luminosità non uniforme e potenziale sovraccarico di quel LED.

8.2 Protezione dalle Scariche Elettrostatiche (ESD)

Il LED è sensibile alle scariche elettrostatiche. Devono essere seguite le precauzioni standard ESD durante la manipolazione e l'assemblaggio:

• Gli operatori dovrebbero indossare braccialetti a terra o guanti antistatici.
• Tutte le postazioni di lavoro, gli strumenti e le attrezzature devono essere correttamente messi a terra.
• Utilizzare tappetini conduttivi o dissipativi sulle superfici di lavoro.
• Stoccare e trasportare i LED in confezioni protettive ESD.
• Considerare l'uso di un ionizzatore per neutralizzare le cariche statiche che possono accumularsi sulla lente in plastica durante la manipolazione.

8.3 Considerazioni Termiche

Sebbene sia un dispositivo a bassa potenza, la gestione termica è comunque importante per la longevità. Non superare i valori massimi assoluti per la dissipazione di potenza e la corrente diretta. Rispettare la curva di derating sopra i 50°C ambiente. Assicurare un'adeguata spaziatura tra i LED su un PCB per consentire la dissipazione del calore ed evitare la creazione di punti caldi locali.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Il LTL42FKGD, come LED verde AlInGaP standard da 5mm, occupa una posizione consolidata nel mercato. I suoi differenziatori chiave sono definiti dai suoi specifici bin di prestazione.

• vs. LED Verdi a Minore Luminosità:Le unità classificate nell'intervallo JK (240-400 mcd) offrono un'intensità luminosa significativamente più alta rispetto ai LED verdi "standard" generici, rendendoli adatti per applicazioni che richiedono alta visibilità o utilizzate dietro lenti/diffusori leggermente colorati.
• vs. Altre Tecnologie Verdi:Rispetto ai vecchi LED verdi al Fosfuro di Gallio (GaP), la tecnologia AlInGaP fornisce una maggiore efficienza e un colore verde più saturo e "vero" (lunghezza d'onda dominante nell'intervallo 560-570nm vs. 555nm per GaP).
• vs. LED "Verdi" a Base Blu/Gialla:Alcuni LED bianchi o verdi utilizzano un chip blu con fosforo giallo, che può avere una qualità spettrale diversa (spettro più ampio) e potenzialmente una purezza del colore inferiore rispetto a un LED verde AlInGaP ad emissione diretta.
• Vantaggio Principale:Il suo vantaggio principale è una combinazione di affidabilità collaudata, facilità d'uso (through-hole), buona efficienza e la disponibilità di un binning stretto di luminosità e colore per un aspetto coerente nelle serie di produzione.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D1: Posso pilotare questo LED direttamente da un pin di un microcontrollore a 3.3V o 5V?

R: No, non direttamente. Sebbene la tensione diretta (~2.6V) sia inferiore a queste tensioni di alimentazione, un LED deve essere limitato in corrente. Collegarlo direttamente tenterebbe di assorbire una corrente eccessiva, potenzialmente danneggiando sia il LED che il pin del microcontrollore. Utilizzare sempre una resistenza in serie come descritto nella Sezione 8.1.

D2: Quale valore di resistenza dovrei usare per un'alimentazione di 12V?

R: Usando la formula R = (12V - 2.6V) / 0.020A = 470 Ohm. La potenza dissipata nella resistenza è P = (0.020A)² * 470Ω = 0.188W, quindi una resistenza standard da 1/4W (0.25W) è sufficiente. Una resistenza da 470Ω o 560Ω sarebbe appropriata.

D3: Perché è elencata una tensione diretta minima (2.1V)?

R: La tensione diretta ha una distribuzione tra le unità di produzione a causa di lievi variazioni nel materiale semiconduttore e nel processo di fabbricazione. Il minimo di 2.1V è l'estremità inferiore di questa distribuzione. Progettare con il valore tipico o massimo garantisce che il circuito funzioni correttamente per tutte le unità.

D4: Posso usare questo LED all'aperto?

R: La scheda tecnica afferma che è adatto per segnaletica interna ed esterna. L'intervallo di temperatura operativa (-40°C a +85°C) supporta l'uso esterno. Tuttavia, per un'esposizione diretta prolungata alle intemperie, considerare una protezione aggiuntiva (rivestimento conformale sul PCB, un involucro sigillato) poiché la lente epossidica potrebbe degradarsi per l'esposizione prolungata ai raggi UV o l'ingresso di umidità nel corso di molti anni.

D5: Come interpreto i codici di bin quando ordino?

R: È necessario specificare sia un Bin di Intensità (es. GH) che un Bin di Lunghezza d'Onda (es. H07) per ottenere un lotto coerente. Se non si specifica, si potrebbe ricevere un mix, portando a differenze visibili di luminosità e colore nel prodotto. Per la maggior parte delle applicazioni, specificare i bin intermedi (GH per intensità, H06/H07 per lunghezza d'onda) è una buona pratica.

11. Esempi di Applicazione Pratica

Esempio 1: Pannello Indicatore di Stato Multi-Canale

In un quadro di controllo industriale, dieci LED LTL42FKGD (bin GH/H07) sono utilizzati su un pannello frontale per indicare lo stato di dieci diversi sensori o stati della macchina. Ogni LED è pilotato da un'uscita separata di un IC buffer logico a 5V (es. 74HC244). Una singola resistenza da 120Ω è posta in serie con ogni LED. Il binning coerente garantisce che tutte e dieci le luci abbiano un colore verde uniforme e una luminosità molto simile, fornendo un aspetto professionale. L'ampio angolo di visione di 60 gradi consente di vedere lo stato da varie posizioni dell'operatore.

Esempio 2: Retroilluminazione per un Pulsante a Membrana

Un singolo LED LTL42FKGD (bin JK per maggiore luminosità) è posizionato dietro un'icona traslucida su una tastiera a membrana. È pilotato da un pin GPIO di un microcontrollore attraverso una resistenza da 150Ω da un'alimentazione di 3.3V. La lente diffusa del LED aiuta a creare un'illuminazione uniforme sotto l'icona. Il basso requisito di corrente (~13mA calcolato: (3.3V-2.6V)/150Ω) è ben entro la capacità del pin GPIO, semplificando la progettazione.

12. Principio di Funzionamento

Il LTL42FKGD è una sorgente luminosa a semiconduttore basata su una giunzione p-n formata da materiali AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio). Quando viene applicata una tensione diretta che supera la soglia del diodo, gli elettroni dalla regione di tipo n e le lacune dalla regione di tipo p vengono iniettati nella regione attiva (la giunzione). Quando questi portatori di carica (elettroni e lacune) si ricombinano, rilasciano energia sotto forma di fotoni (particelle di luce). La composizione specifica della lega AlInGaP determina l'energia della banda proibita del semiconduttore, che determina direttamente la lunghezza d'onda (colore) dei fotoni emessi - in questo caso, luce verde con una lunghezza d'onda dominante intorno a 570 nm. La lente epossidica serve a proteggere il chip semiconduttore, modellare il fascio di luce in uscita (creando l'angolo di visione di 60 gradi) e diffondere la luce per ammorbidirne l'aspetto.

13. Tendenze Tecnologiche

LED through-hole come il LTL42FKGD rappresentano una tecnologia matura e altamente affidabile. La tendenza generale nell'industria dei LED è verso package a montaggio superficiale (SMD) (es. 0603, 0805, 3528) per la maggior parte dei nuovi progetti a causa delle loro dimensioni ridotte, adattabilità all'assemblaggio automatizzato pick-and-place e del profilo più basso. Tuttavia, i LED through-hole mantengono una rilevanza significativa in diverse aree: per prototipazione e uso hobbistico grazie alla facilità di saldatura manuale; in applicazioni che richiedono un'affidabilità molto elevata e una connessione meccanica robusta (resistente alle vibrazioni); per il montaggio su pannelli dove i terminali possono essere fissati direttamente a un telaio; e in contesti educativi. La tecnologia stessa continua a vedere miglioramenti incrementali nell'efficienza (più luce per watt) e nella coerenza del colore attraverso processi avanzati di crescita epitassiale e binning, anche all'interno di formati di package consolidati come la lampada da 5mm.