Scheda Tecnica LED Arancione LTL403FDBK - Lampada a Foro Passante - 5mm Rotondo - 2.4V - 20mA - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTL403FDBK è una lampada LED a montaggio a foro passante progettata per applicazioni generiche di segnalazione. Utilizza un materiale semiconduttore AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) per produrre un'emissione luminosa di colore arancione. Questo dispositivo è caratterizzato da un'affidabilità allo stato solido, una lunga vita operativa e una compatibilità con i livelli di pilotaggio dei circuiti integrati, rendendolo adatto per essere utilizzato come indicatore di livello o luce di stato in varie apparecchiature elettroniche.

Il prodotto è fabbricato come componente privo di piombo (Pb) ed è conforme alla direttiva RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose). Il suo package principale è lo standard rotondo da 5mm con lente trasparente, che fornisce un ampio angolo di visione per una visibilità da più direzioni.

1.1 Vantaggi Principali

• Conformità Ambientale:Costruzione priva di piombo e conforme RoHS.
• Alta Affidabilità:Il design allo stato solido garantisce una lunga durata operativa e robustezza.
• Facilità d'Integrazione:Compatibile con i livelli logici standard degli IC, semplificando la progettazione del circuito.
• Prestazioni Ottiche:La lente trasparente garantisce una buona emissione luminosa e un angolo di visione definito.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Il funzionamento in queste condizioni non è garantito.

• Dissipazione di Potenza (P_D):Massimo 72 mW. Questa è la potenza totale che il dispositivo può dissipare in sicurezza sotto forma di calore.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):Massimo 60 mA, in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms).
• Corrente Diretta Continua (I_F):Massimo 20 mA in corrente continua.
• Intervallo di Temperatura Operativa (T_A):Da -40°C a +85°C. Il dispositivo è classificato per ambienti a temperatura industriale.
• Intervallo di Temperatura di Stoccaggio (T_stg):Da -40°C a +100°C.
• Temperatura di Saldatura dei Terminali:260°C per 5 secondi, misurata a 2.0 mm dal corpo del LED.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi parametri sono specificati a una temperatura ambiente (T_A) di 25°C e una corrente diretta (I_F) di 10 mA, salvo diversa indicazione.

• Intensità Luminosa (I_v):50 mcd (Min), 140 mcd (Tip), 240 mcd (Max). Questa è la luminosità percepita del LED. La garanzia include una tolleranza di ±15%.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):40 gradi (Tipico). Questo è l'angolo totale a cui l'intensità luminosa scende alla metà del valore assiale (sull'asse).
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_p):611 nm (Tipico). Questa è la lunghezza d'onda alla quale l'emissione spettrale è più forte.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):598.0 nm (Min), 605.0 nm (Tip), 613.5 nm (Max). Questa è la singola lunghezza d'onda che definisce il colore percepito del LED, derivata dal diagramma di cromaticità CIE.
• Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ):17 nm (Tipico). Questo indica la purezza spettrale o la larghezza di banda della luce emessa.
• Tensione Diretta (V_F):1.9 V (Min), 2.4 V (Tip). La caduta di tensione ai capi del LED quando conduce la corrente diretta specificata.
• Corrente Inversa (I_R):Massimo 100 μA a una tensione inversa (V_R) di 5V. Il dispositivo non è progettato per funzionamento inverso; questo parametro è solo per scopi di test.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

I LED sono suddivisi in bin in base a parametri ottici chiave per garantire coerenza all'interno di un'applicazione. La tolleranza di binning si applica ai limiti di ciascun bin.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

Unità: mcd @ 10mA. Tolleranza per limite di bin: ±15%.

• Bin CD:Minimo 50 mcd, Massimo 85 mcd.
• Bin EF:Minimo 85 mcd, Massimo 140 mcd.
• Bin GH:Minimo 140 mcd, Massimo 240 mcd.

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

Unità: nm @ 10mA. Tolleranza per limite di bin: ±1 nm.

• Bin H22:Da 598.0 nm a 600.0 nm.
• Bin H23:Da 600.0 nm a 603.0 nm.
• Bin H24:Da 603.0 nm a 606.5 nm.
• Bin H25:Da 606.5 nm a 610.0 nm.
• L'intensità luminosa è approssimativamente proporzionale alla corrente diretta entro un certo intervallo. Non è consigliabile operare al di sopra della corrente continua massima assoluta (20mA) poiché può portare a un degrado accelerato, una riduzione della durata e potenziali guasti catastrofici. La relazione può diventare sub-lineare a correnti molto elevate a causa degli effetti termici.Da 610.0 nm a 613.5 nm.

Questo binning consente ai progettisti di selezionare LED con punti colore molto specifici, il che è fondamentale per applicazioni che richiedono abbinamento cromatico o specifici requisiti estetici.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento a curve di prestazione tipiche, essenziali per comprendere il comportamento del dispositivo in condizioni variabili. Sebbene i grafici specifici non siano riprodotti nel testo, le loro implicazioni sono analizzate di seguito.

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

La caratteristica I-V è non lineare, tipica di un diodo. La tensione diretta specificata (V_F) di 2.4V a 10mA è un parametro di progettazione chiave. All'aumentare della corrente, V_Faumenterà leggermente a causa della resistenza in serie del semiconduttore e dei terminali. Questa curva è cruciale per progettare la resistenza limitatrice di corrente nel circuito di pilotaggio.

4.2 Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta

Luminous intensity is approximately proportional to the forward current over a certain range. Operating above the absolute maximum DC current (20mA) is not recommended as it can lead to accelerated degradation, reduced lifetime, and potential catastrophic failure. The relationship may become sub-linear at very high currents due to heating effects.

4.3 Distribuzione Spettrale

La curva di emissione spettrale mostra un picco attorno a 611 nm (arancione) con una tipica larghezza a mezza altezza di 17 nm. La lunghezza d'onda dominante, utilizzata per il binning, è calcolata da questo spettro per definire il punto colore. La stretta larghezza di banda è caratteristica della tecnologia AlInGaP, fornendo una buona saturazione del colore.

4.4 Dipendenza dalla Temperatura

Le prestazioni del LED sono sensibili alla temperatura. Tipicamente, la tensione diretta (V_F) ha un coefficiente di temperatura negativo (diminuisce all'aumentare della temperatura), mentre l'intensità luminosa diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Operare entro l'intervallo di temperatura specificato è fondamentale per mantenere prestazioni e affidabilità.

5. Informazioni Meccaniche e di Imballaggio

5.1 Dimensioni del Package

Il dispositivo è un LED standard rotondo da 5mm a foro passante. Note dimensionali chiave includono:

• Tutte le dimensioni sono in millimetri (pollici forniti per riferimento).
• La tolleranza standard è ±0.25mm (±0.010\") salvo diversa specifica.
• La sporgenza massima della resina sotto la flangia è di 1.0mm (0.04\").
• La distanza tra i terminali è misurata nel punto in cui essi emergono dal corpo del package.

5.2 Identificazione della Polarità

Per i LED a foro passante, il catodo è tipicamente identificato da un punto piatto sul bordo della lente o dal terminale più corto. Per la marcatura di polarità specifica di questo numero di parte, consultare la scheda tecnica. La polarità corretta è essenziale per il funzionamento.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Formatura dei Terminali

• La piegatura deve essere eseguita in un punto ad almeno 3mm dalla base della lente del LED.
• La base del telaio dei terminali non deve essere utilizzata come fulcro durante la piegatura.
• La formatura dei terminali deve essere eseguita a temperatura ambiente normale eprimadel processo di saldatura.
• Durante l'assemblaggio del PCB, utilizzare la forza di serraggio minima necessaria per evitare di imporre stress meccanici eccessivi sul package del LED.

6.2 Processo di Saldatura

• Deve essere mantenuta una distanza minima di 2mm tra la base della lente e il punto di saldatura.
• Evitare di immergere la lente nella lega di saldatura.
• Non applicare stress esterni ai terminali mentre il LED è a temperatura elevata a causa della saldatura.

Condizioni di Saldatura Consigliate:

• Saldatore a Stagno:Temperatura massima 350°C, tempo massimo 3 secondi (una sola volta).
• Saldatura a Onda:
  • Preriscaldamento: Massimo 100°C per un massimo di 60 secondi.
  • Onda di Saldatura: Massimo 260°C per un massimo di 5 secondi.

Nota Importante:La saldatura a rifusione a infrarossi (IR) non è un processo adatto per questa lampada LED a foro passante. Temperature o tempi eccessivi possono causare deformazione della lente o guasto del dispositivo.

7. Imballaggio e Informazioni d'Ordine

7.1 Specifica d'Imballaggio

I LED sono confezionati su più livelli per la gestione in blocco:

• Confezione Primaria:1000, 500, 200 o 100 pezzi per sacchetto di imballaggio.
• Scatola Interna:10 sacchetti di imballaggio per scatola interna, per un totale di 10.000 pezzi.
• Scatola Esterna:8 scatole interne per scatola esterna, per un totale di 80.000 pezzi.

8. Raccomandazioni per l'Applicazione

8.1 Uso Previsto e Limitazioni

Questo LED è destinato a normali apparecchiature elettroniche, inclusi apparecchi per ufficio, dispositivi di comunicazione e applicazioni domestiche. Non è progettato per applicazioni che richiedono un'affidabilità eccezionale, in particolare dove un guasto potrebbe mettere in pericolo la vita o la salute (es. aviazione, sistemi medici, dispositivi di sicurezza critici). Per tali applicazioni ad alta affidabilità è necessaria la consultazione con il fornitore.

8.2 Progettazione del Circuito di Pilotaggio

I LED sono dispositivi pilotati in corrente. Per garantire una luminosità uniforme quando più LED sono collegati in parallelo, èfortemente raccomandatoutilizzare una resistenza limitatrice di corrente individuale in serie con ciascun LED (Modello Circuito A).

Evitare di collegare i LED direttamente in parallelo senza resistenze individuali (Modello Circuito B). Piccole variazioni nella caratteristica della tensione diretta (V_F) tra singoli LED possono causare uno squilibrio significativo della corrente, portando a luminosità non uniforme e potenziale sovracorrente in alcuni dispositivi.

Il valore della resistenza in serie (R_s) può essere calcolato utilizzando la Legge di Ohm: R_s= (V_{alimentazione}- V_F) / I_F, dove V_Fè la tensione diretta del LED (utilizzare il valore tipico o massimo per il margine di progetto) e I_Fè la corrente diretta desiderata (es. 10mA).

8.3 Protezione dalle Scariche Elettrostatiche (ESD)

I LED sono suscettibili ai danni da scariche elettrostatiche. Precauzioni raccomandate includono:

• Utilizzare braccialetti conduttivi o guanti antistatici durante la manipolazione.
• Assicurarsi che tutte le apparecchiature, le postazioni di lavoro e gli scaffali di stoccaggio siano correttamente messi a terra.
• Utilizzare ionizzatori per neutralizzare la carica statica che potrebbe accumularsi sulla lente di plastica.

9. Stoccaggio e Manipolazione

• Ambiente di Stoccaggio:Non deve superare i 30°C e il 70% di umidità relativa.
• Durata di Conservazione:I LED rimossi dalla loro confezione originale dovrebbero essere utilizzati entro tre mesi.
• Stoccaggio a Lungo Termine:Per lo stoccaggio prolungato fuori dalla confezione originale, conservare in un contenitore sigillato con essiccante o in un essiccatore purgato con azoto.
• Pulizia:Se necessario, pulire solo con solventi a base alcolica come l'alcol isopropilico.

10. Confronto Tecnico e Considerazioni

10.1 Tecnologia del Materiale: AlInGaP

L'uso del Fosfuro di Alluminio Indio Gallio (AlInGaP) come materiale semiconduttore attivo offre vantaggi per i LED arancioni, rossi e gialli. Rispetto alle tecnologie più vecchie, l'AlInGaP fornisce tipicamente una maggiore efficienza luminosa, una migliore stabilità termica e una vita operativa più lunga. La lunghezza d'onda di picco di 611 nm e la stretta larghezza spettrale sono risultati diretti di questo sistema di materiali.

10.2 Foro Passante vs. Montaggio Superficiale

Questo è un dispositivo a foro passante, il che significa che è progettato per essere inserito in fori placcati su un PCB e saldato sul lato opposto. Questa tecnologia offre un'elevata resistenza meccanica ed è spesso preferita per prototipi, kit didattici o applicazioni in cui si prevede un assemblaggio o una riparazione manuale. Viene sempre più sostituita dai package a Montaggio Superficiale (SMD) nella produzione automatizzata ad alto volume a causa delle dimensioni ridotte e del profilo più basso degli SMD.

11. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D1: Posso pilotare questo LED a 20mA in modo continuo?
R1: Sì, 20mA è il valore massimo assoluto della corrente diretta continua. Per un funzionamento affidabile a lungo termine, è pratica comune deratare questo valore. Operare alla condizione di test tipica di 10mA o leggermente superiore (es. 15-18mA) prolungherà la durata e migliorerà la stabilità.

D2: Perché c'è una tolleranza di ±15% sui limiti dei bin di intensità luminosa?
R2: Questo tiene conto delle variazioni del sistema di misurazione e garantisce che il processo di binning sia praticamente realizzabile. Significa che un LED etichettato nel bin \"EF\" (85-140 mcd) potrebbe effettivamente misurare fino a 72.25 mcd o fino a 161 mcd agli estremi della tolleranza. I progettisti devono tenere conto di questa dispersione nei loro progetti ottici.

D3: Cosa succede se saldo troppo vicino al corpo del LED?
R3: Il calore eccessivo condotto lungo i terminali può danneggiare i fili di connessione interni, degradare il chip semiconduttore o fondere/deformare la lente di plastica. Ciò può causare un guasto immediato o ridurre significativamente la durata del LED. Mantenere sempre la distanza minima di 2mm.

D4: Posso usarlo per dispositivi alimentati a batteria?
R4: Sì, la sua tensione diretta tipica di 2.4V a 10mA lo rende adatto al funzionamento con una batteria a bottone da 3V (come CR2032) o due batterie AA/AAA in serie (3V). Una resistenza in serie è obbligatoria per limitare la corrente dalla tensione della batteria più alta.

12. Studio di Caso di Progettazione

Scenario:Progettazione di un pannello con quattro indicatori di stato arancioni per un prodotto di elettronica di consumo alimentato da un'alimentazione a 5V DC.

Passaggi di Progettazione:

1. Selezione della Corrente:Scegliere una corrente diretta (I_F) di 15mA per un buon equilibrio tra luminosità e longevità, ben al di sotto del massimo di 20mA.
2. Riferimento di Tensione:Utilizzare la tensione diretta massima (V_F) dalla scheda tecnica per un progetto conservativo. Sebbene il valore tipico sia 2.4V, utilizzare un valore come 2.6V fornisce un margine.
3. Calcolo della Resistenza: R_s= (V_{alimentazione}- V_F) / I_F= (5V - 2.6V) / 0.015A = 160 Ohm. Il valore standard E24 più vicino è 160Ω o 150Ω.
4. Potenza Nominale della Resistenza: P_R= I_F²* R_s= (0.015)²* 160 = 0.036W. Una resistenza standard da 1/8W (0.125W) o 1/10W è più che sufficiente.
5. Layout del Circuito:Utilizzare quattro circuiti indipendenti (LED + resistenza da 160Ω) collegati in parallelo all'alimentazione a 5V. Non collegare i quattro LED a una singola resistenza condivisa.
6. Layout del PCB:Assicurarsi che i fori di montaggio del LED mantengano la distanza di piegatura dei terminali di 3mm e che le piazzole di saldatura siano posizionate a >2mm dal contorno del corpo del LED sul PCB.

13. Principio di Funzionamento

I Diodi Emettitori di Luce (LED) sono dispositivi a giunzione p-n semiconduttori. Quando viene applicata una tensione diretta che supera il potenziale interno della giunzione, gli elettroni dalla regione di tipo n e le lacune dalla regione di tipo p vengono iniettati nella regione attiva dove si ricombinano. In questo specifico LED AlInGaP, l'energia rilasciata durante questa ricombinazione elettrone-lacuna è principalmente sotto forma di fotoni (luce) con un'energia corrispondente alla parte arancione dello spettro visibile (~611 nm di lunghezza d'onda). La lente epossidica trasparente serve a proteggere il chip semiconduttore, modellare il fascio luminoso in uscita e migliorare l'estrazione della luce dal materiale.

14. Tendenze Tecnologiche

La tendenza generale nel packaging dei LED è verso fattori di forma più piccoli e la tecnologia a montaggio superficiale (SMD) per l'assemblaggio automatizzato. Tuttavia, i LED a foro passante come il package rotondo da 5mm rimangono rilevanti per il mercato degli hobbisti, scopi didattici, supporto di prodotti legacy e applicazioni che richiedono una resistenza del legame meccanico molto elevata. I progressi nei materiali semiconduttori AlInGaP e III-V correlati continuano a spingere i limiti dell'efficienza (lumen per watt) e dell'affidabilità. Inoltre, c'è uno sviluppo continuo nelle tecnologie a conversione di fosfori per ottenere una gamma più ampia di colori da un singolo materiale semiconduttore, sebbene per i LED monocromatici arancioni, l'AlInGaP a emissione diretta rimanga la tecnologia dominante e più efficiente.