LED a Foro Passante 3.1mm Super Rosso 639nm - 2.4V 20mA - 400mcd - Scheda Tecnica Italiana

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche di una lampada LED a foro passante ad alte prestazioni con diametro di 3.1mm. Il dispositivo utilizza la tecnologia AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) per produrre una luce Super Rossa. È progettato per applicazioni di indicazione e illuminazione generiche in varie apparecchiature elettroniche, offrendo un equilibrio tra alta intensità luminosa, basso consumo energetico e funzionamento affidabile.

I vantaggi principali di questo LED includono la sua alta efficienza, che consente un'uscita luminosa brillante con correnti di pilotaggio relativamente basse, rendendolo compatibile con i circuiti integrati. Il suo package versatile consente un montaggio semplice su circuiti stampati (PCB) o pannelli. I mercati target principali sono l'elettronica di consumo, i controlli industriali, i dispositivi di comunicazione e le apparecchiature per ufficio dove sono richiesti indicatori visivi chiari e affidabili.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

I limiti operativi del dispositivo sono definiti per garantire un'affidabilità a lungo termine. La massima dissipazione di potenza continua è di 75 mW a una temperatura ambiente (T_A) di 25°C. La corrente diretta continua non deve superare i 30 mA. Per il funzionamento in impulsi, è consentita una corrente diretta di picco di 90 mA in condizioni specifiche: ciclo di lavoro 1/10 e larghezza dell'impulso di 0.1ms. La massima tensione inversa nominale è di 5 V. Gli intervalli di temperatura di funzionamento e di stoccaggio vanno da -40°C a +100°C. Per la saldatura, i terminali possono resistere a 260°C per 5 secondi quando misurati a 1.6mm dal corpo del LED. Si applica un fattore di derating di 0.4 mA/°C per la corrente diretta al di sopra dei 50°C di temperatura ambiente.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

I parametri di prestazione chiave sono misurati a T_A=25°C e I_F=20mA. L'intensità luminosa (I_V) ha un valore tipico di 400 millicandele (mcd), con un minimo di 140 mcd. La distribuzione della luce è caratterizzata da un angolo di visione di 45 gradi (2θ_1/2), definito come l'angolo fuori asse in cui l'intensità scende alla metà del valore assiale.

Le caratteristiche spettrali includono una lunghezza d'onda di emissione di picco (λ_P) di 639 nm e una lunghezza d'onda dominante (λ_d) di 631 nm, che definisce il colore percepito. La semilarghezza della linea spettrale (Δλ) è di 20 nm. Dal punto di vista elettrico, la tensione diretta (V_F) misura tipicamente 2.4 V, con un massimo di 2.4 V a 20mA. La corrente inversa (I_R) è al massimo di 100 µA a 5 V di polarizzazione inversa, e la capacità di giunzione (C) è di 40 pF misurata a 0V e 1MHz.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nelle applicazioni, i LED vengono suddivisi in bin in base a parametri chiave.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

L'intensità luminosa è classificata in bin denotati da codici a due lettere. Ad esempio, il bin 'GH' copre intensità da 140 mcd a 240 mcd, 'JK' da 240 mcd a 400 mcd, e 'LM' da 400 mcd a 680 mcd, tutti misurati a 20mA. Si applica una tolleranza di ±15% a ciascun limite del bin. Il codice bin specifico è stampato su ogni sacchetto di imballaggio per la tracciabilità.

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

Anche la lunghezza d'onda dominante, che definisce il punto colore, viene suddivisa in bin. Codici come H29 a H33 rappresentano intervalli specifici di lunghezza d'onda in nanometri (es. H31: 629.0 – 633.0 nm). La tolleranza per ciascun limite del bin è di ±1 nm. Questo binning preciso consente ai progettisti di selezionare LED con una coerenza di colore molto stretta per i loro progetti.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento a curve di prestazione tipiche, fondamentali per l'analisi di progetto. Queste curve, tracciate in funzione della temperatura ambiente salvo diversa indicazione, rappresentano visivamente la relazione tra parametri chiave. Sebbene i grafici specifici non siano riprodotti nel testo, includono tipicamente:

• Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta:Mostra come l'uscita luminosa aumenti con la corrente, spesso in modo non lineare, evidenziando il punto di massima efficienza.
• Tensione Diretta vs. Corrente Diretta:Illustra la caratteristica I-V del diodo, essenziale per calcolare i valori delle resistenze in serie e la dissipazione di potenza.
• Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Dimostra il derating termico dell'uscita luminosa, critico per applicazioni in ambienti ad alta temperatura.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico dell'intensità relativa rispetto alla lunghezza d'onda, che mostra la concentrazione dell'uscita luminosa attorno al picco di 639 nm e la semilarghezza di 20 nm.

Queste curve consentono agli ingegneri di prevedere il comportamento del dispositivo in condizioni non standard (correnti, temperature diverse) e sono fondamentali per un robusto design del circuito.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

Il LED è alloggiato in un package rotondo da 3.1mm di diametro con lente trasparente. Le note dimensionali chiave includono: tutte le dimensioni sono in millimetri (con equivalenti in pollici), con una tolleranza standard di ±0.25mm salvo diversa specifica. La resina sotto la flangia può sporgere fino a un massimo di 1.0mm. La spaziatura dei terminali è misurata nel punto in cui i terminali emergono dal corpo del package. Un disegno dimensionale dettagliato mostrerebbe tipicamente il diametro del corpo, la forma della lente, la lunghezza e il diametro dei terminali, critici per il design dell'impronta sul PCB e la dimensione del foro sul pannello.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Formatura dei Terminali

Se i terminali devono essere piegati, ciò deve essere fatto prima della saldatura e a temperatura ambiente normale. La piega deve essere effettuata in un punto ad almeno 3mm di distanza dalla base della lente del LED. Fondamentalmente, la base del telaio dei terminali stesso non deve essere usata come fulcro durante la piegatura, poiché ciò può sollecitare l'attacco interno del chip.

6.2 Parametri di Saldatura

Deve essere mantenuta una distanza minima di 2mm tra la base della lente e il punto di saldatura. La lente non deve mai essere immersa nella lega di saldatura. Le condizioni consigliate sono:

• Saldatura Manuale (Saldatore):Temperatura massima 300°C, tempo massimo 3 secondi per terminale (una sola volta).
• Saldatura a Onda:Temperatura di pre-riscaldo massima 100°C per un massimo di 60 secondi. Temperatura dell'onda di saldatura massima 260°C con un tempo di contatto massimo di 10 secondi.

Superare questi limiti di temperatura o tempo può causare deformazioni della lente o guasti catastrofici del LED.

6.3 Stoccaggio e Manipolazione

Per lo stoccaggio a lungo termine al di fuori della confezione originale, si consiglia di posizionare i LED in un contenitore sigillato con essiccante o in atmosfera di azoto. I componenti fuori dalla loro confezione originale dovrebbero idealmente essere utilizzati entro tre mesi. L'ambiente di stoccaggio non deve superare i 30°C e il 70% di umidità relativa. Per la pulizia, dovrebbero essere utilizzati solo solventi a base alcolica come l'alcool isopropilico.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

La specifica di imballaggio standard è a livelli: 1000, 500 o 250 pezzi per sacchetto anti-statico. Dieci di questi sacchetti sono posti in una scatola interna, per un totale di 10.000 pezzi. Otto scatole interne sono poi imballate in una scatola esterna master, risultando in una quantità di spedizione standard di 80.000 pezzi per lotto. Si nota che all'interno di un lotto di spedizione, solo la confezione finale può contenere una quantità non piena. Il numero di parte specifico elencato è LTL1CHKRKNN.

8. Raccomandazioni per l'Applicazione

8.1 Circuiti di Applicazione Tipici

I LED sono dispositivi pilotati in corrente. Per garantire una luminosità uniforme quando più LED sono collegati in parallelo, si raccomanda vivamente di utilizzare una resistenza di limitazione della corrente individuale in serie con ciascun LED. L'alternativa, collegare più LED in parallelo direttamente a una singola resistenza (Circuito B nella scheda tecnica), è sconsigliata perché piccole variazioni nella caratteristica della tensione diretta (V_F) di ciascun LED possono causare differenze significative nella ripartizione della corrente e, di conseguenza, nella luminosità percepita.

8.2 Protezione da ESD (Scarica Elettrostatica)

Questo LED è suscettibile ai danni da scarica elettrostatica. Dovrebbe essere implementato un programma completo di controllo ESD durante la manipolazione e l'assemblaggio. Ciò include: utilizzare braccialetti o guanti antistatici collegati a terra; assicurarsi che tutte le attrezzature, le postazioni di lavoro e gli scaffali di stoccaggio siano correttamente messi a terra; e impiegare ionizzatori per neutralizzare la carica statica che può accumularsi sulla superficie della lente di plastica a causa dell'attrito durante la manipolazione.

8.3 Ambito di Applicazione e Avvertenze

Questo LED è destinato a apparecchiature elettroniche ordinarie. Per applicazioni che richiedono un'affidabilità eccezionale dove un guasto potrebbe mettere in pericolo la vita o la salute (es. aviazione, dispositivi medici, sistemi di sicurezza critici), sono necessarie consultazioni e qualifiche specifiche prima dell'uso.

9. Confronto e Differenziazione Tecnologica

Rispetto a tecnologie più vecchie come i LED rossi standard in GaAsP (Fosfuro di Gallio Arseniuro), questo LED Super Rosso basato su AlInGaP offre un'efficienza luminosa significativamente più alta. Ciò significa che può ottenere un'uscita luminosa molto maggiore (misurata in mcd) per la stessa corrente di pilotaggio di 20mA, oppure può fornire una luminosità simile a una corrente inferiore, riducendo il consumo energetico complessivo del sistema. Il diametro di 3.1mm è uno standard industriale comune, che garantisce un'ampia compatibilità con i layout PCB esistenti e i fori sui pannelli progettati per LED di dimensione "T-1". La lente trasparente, al contrario di una lente diffusa, fornisce la massima intensità luminosa assiale possibile, rendendola adatta per applicazioni che richiedono un punto di luce brillante e focalizzato.

10. Domande Frequenti (FAQ)

D: Posso pilotare questo LED direttamente da un'uscita logica a 5V?

R: No. Con un V_Ftipico di 2.4V, collegarlo direttamente a 5V causerebbe un flusso di corrente eccessivo, distruggendo il LED. Deve essere sempre utilizzata una resistenza in serie per limitare la corrente al valore desiderato (es. 20mA). Il valore della resistenza è calcolato come R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F.

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

R: La lunghezza d'onda di picco (λ_P) è la singola lunghezza d'onda dove l'uscita spettrale è fisicamente più forte (639 nm qui). La lunghezza d'onda dominante (λ_d) è un valore calcolato (631 nm qui) derivato dalle coordinate cromatiche sul diagramma di cromaticità CIE; rappresenta la singola lunghezza d'onda della luce spettrale pura che sarebbe percepita dall'occhio umano come avente lo stesso colore dell'uscita mista del LED.

D: Come interpreto l'angolo di visione?

R: Un angolo di visione di 45 gradi (2θ_1/2= 45°) significa che il punto di mezza intensità è a 22.5 gradi dall'asse centrale. La luce è visibile oltre questo angolo ma a intensità inferiore. Questo definisce l'ampiezza del fascio del LED.

11. Esempi Pratici di Progettazione e Utilizzo

Esempio 1: Indicatore di Stato su un Alimentatore.Un singolo LED con una resistenza in serie può indicare "alimentazione accesa". Utilizzando il V_Ftipico di 2.4V e una I_Fdesiderata di 20mA da un'alimentazione a 12V, il valore della resistenza sarebbe (12V - 2.4V) / 0.02A = 480 Ohm. Una resistenza standard da 470 Ohm o 510 Ohm sarebbe adatta. La potenza dissipata nella resistenza è (12V-2.4V)*0.02A = 0.192W, quindi una resistenza da 1/4 di watt è sufficiente.

Esempio 2: Display a Barre Multi-LED.Per un display a barre a 10 segmenti, il design raccomandato è utilizzare 10 resistenze di limitazione della corrente separate, ciascuna collegata in serie con il proprio LED. Tutte le coppie LED-resistenza sono poi collegate in parallelo alla sorgente di tensione di pilotaggio. Ciò garantisce che ciascun LED riceva la corrente corretta indipendentemente da piccole variazioni di V_F, garantendo una luminosità uniforme dei segmenti.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

Questo LED è un diodo a semiconduttore basato su materiali AlInGaP. Quando viene applicata una tensione diretta che supera il potenziale di giunzione del diodo (circa 2.0-2.4V), elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva rispettivamente dai materiali di tipo n e di tipo p. Questi portatori di carica si ricombinano, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). La composizione specifica del reticolo cristallino AlInGaP determina l'energia del bandgap, che corrisponde direttamente alla lunghezza d'onda (colore) della luce emessa—in questo caso, nello spettro rosso attorno a 639 nm. La lente epossidica trasparente incapsula il chip semiconduttore, fornisce protezione meccanica e modella il modello di emissione della luce.

13. Tendenze Tecnologiche

Lo sviluppo dei materiali AlInGaP ha rappresentato un progresso significativo rispetto alle precedenti tecnologie dei LED rossi, offrendo un'efficienza e una luminosità notevolmente migliorate. La tendenza generale nei LED indicatori continua verso una maggiore efficienza (più luce in uscita per watt di ingresso elettrico), che consente un minor consumo energetico e una ridotta generazione di calore nei prodotti finali. C'è anche una spinta verso tolleranze di binning più strette sia per il colore che per l'intensità per soddisfare le esigenze di applicazioni che richiedono un'elevata coerenza visiva, come display a colori completi e cluster automobilistici. Sebbene i package a montaggio superficiale (SMD) dominino i nuovi design per la miniaturizzazione, i LED a foro passante come questo rimangono rilevanti per prototipazione, riparazioni, sistemi legacy e applicazioni dove la robustezza meccanica e la facilità di saldatura manuale sono prioritarie.