LED Rosso 3.1mm Intensità Luminosa 180-400mcd - Tensione 2.4V - Potenza 75mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche di un LED rosso ad alta efficienza e basso consumo, alloggiato in un contenitore a foro passante da 3.1mm di diametro. Il dispositivo utilizza un chip AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) come sorgente luminosa, incapsulato in una lente trasparente. È progettato per un montaggio versatile su circuiti stampati (PCB) o pannelli e si caratterizza per la compatibilità con i circuiti integrati grazie ai bassi requisiti di corrente. Le principali applicazioni includono spie luminose di uso generale in varie apparecchiature elettroniche dove è richiesta una segnalazione visibile e affidabile.

1.1 Vantaggi Principali

• Alta Intensità Luminosa:Fornisce un'uscita tipica di 400 millicandele (mcd) con una corrente diretta di 20mA, garantendo un'elevata visibilità.
• Efficienza Energetica:Caratterizzato da bassa dissipazione di potenza e funzionamento efficiente alle correnti di pilotaggio standard.
• Compatto e Versatile:Il contenitore da 3.1mm consente un'integrazione flessibile in progetti con spazio limitato.
• Compatibilità con i Driver:Adatto per il pilotaggio diretto da circuiti logici a bassa corrente, semplificando la progettazione del sistema.

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 in queste condizioni non è garantito.

• Dissipazione di Potenza (P_D):Massimo 75 mW. Questa è la potenza totale che il contenitore del LED può gestire, calcolata come Tensione Diretta (V_F) × Corrente Diretta (I_F).
• Corrente Diretta:Una corrente diretta continua (I_F) di 30 mA non deve essere superata. Una corrente di picco diretta più alta di 90 mA è ammissibile solo in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza dell'impulso 0.1ms).
• Derating Termico:La massima corrente diretta continua ammissibile deve essere ridotta linearmente di 0.4 mA per ogni grado Celsius di aumento della temperatura ambiente (T_A) al di sopra dei 50°C.
• Tensione Inversa (V_R):5 V. Superare questa tensione in polarizzazione inversa può causare il breakdown della giunzione.
• Intervalli di Temperatura:Il dispositivo può operare da -40°C a +100°C ed essere conservato da -55°C a +100°C.
• Temperatura di Saldatura:I terminali possono resistere a 260°C per 5 secondi quando misurati a 1.6mm dal corpo del LED.

2.2 Caratteristiche Elettriche & Ottiche

Questi parametri sono misurati a una temperatura ambiente (T_A) di 25°C e definiscono le prestazioni tipiche del dispositivo.

• Intensità Luminosa (I_V):Varia da un minimo di 180 mcd a un tipico 400 mcd a I_F= 20mA. La misurazione segue la curva di risposta fotopica dell'occhio CIE.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):45 gradi. Questo è l'angolo totale a cui l'intensità luminosa scende alla metà del suo valore assiale di picco.
• Lunghezza d'Onda:La lunghezza d'onda di emissione di picco (λ_P) è tipicamente 632 nm. La lunghezza d'onda dominante (λ_d), che definisce il colore percepito, è tipicamente 624 nm. La larghezza di banda spettrale (Δλ) è di 20 nm.
• Tensione Diretta (V_F):Tipicamente 2.4V, con un massimo di 2.4V a I_F= 20mA.
• Corrente Inversa (I_R):Massimo 100 µA quando viene applicata una tensione inversa (V_R) di 5V.
• Capacità (C):Tipicamente 40 pF misurata a polarizzazione zero e frequenza 1MHz.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

I LED sono suddivisi in bin in base a parametri ottici chiave per garantire la coerenza all'interno di un lotto di produzione. Il numero di parte LTL1CHJETNN contiene i codici di bin.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

Le unità sono in mcd misurate a 20mA. La tolleranza per ogni limite di bin è ±15%.

• Bin HJ:180 mcd (Min) a 310 mcd (Max). Il numero di parte indica che questo LED proviene dal bin HJ.
• Bin KL: 310 mcd a 520 mcd.
• Bin MN: 520 mcd a 880 mcd.

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

Le unità sono in nm misurate a 20mA. La tolleranza per ogni limite di bin è ±1nm. Il numero di parte non specifica un bin di lunghezza d'onda, quindi il dispositivo utilizza il valore tipico di 624 nm.

• Bin H27: 613.5 nm a 617.0 nm
• Bin H28: 617.0 nm a 621.0 nm
• Bin H29: 621.0 nm a 625.0 nm
• Bin H30: 625.0 nm a 629.0 nm
• Bin H31: 629.0 nm a 633.0 nm

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento a curve caratteristiche tipiche che illustrano graficamente la relazione tra i parametri chiave. Queste sono essenziali per la progettazione.

• Curva I-V (Corrente vs. Tensione):Mostra la relazione esponenziale tra tensione diretta e corrente. Il tipico V_Fdi 2.4V a 20mA è un punto su questa curva.
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta:Dimostra come l'uscita luminosa aumenti con la corrente, tipicamente in una relazione quasi lineare all'interno dell'intervallo operativo.
• Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Illustra la diminuzione dell'uscita luminosa all'aumentare della temperatura di giunzione, evidenziando l'importanza della gestione termica.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico dell'intensità relativa rispetto alla lunghezza d'onda, che mostra il picco a ~632 nm e la mezza larghezza di 20 nm, confermando il colore rosso puro.

5. Informazioni Meccaniche & di Imballaggio

5.1 Dimensioni del Contenitore

Il LED è alloggiato in un contenitore cilindrico con un diametro di 3.1mm. Le note dimensionali chiave includono:

• Tutte le dimensioni sono in millimetri (i pollici sono forniti tra parentesi).
• Si applica una tolleranza generale di ±0.25mm (±0.010\") se non diversamente specificato.
• La massima sporgenza della resina sotto la flangia è di 1.0mm (0.04\").
• La distanza tra i terminali è misurata nel punto in cui i terminali escono dal corpo del contenitore.

5.2 Identificazione della Polarità

Per i LED a foro passante, il terminale più lungo indica tipicamente l'anodo (positivo). Il catodo (negativo) è spesso indicato da un bordo piatto sulla lente del LED o da un terminale più corto. Per la marcatura di polarità specifica di questo componente, consultare il diagramma nella scheda tecnica.

6. Linee Guida per Saldatura & Assemblaggio

6.1 Formatura dei Terminali

• La piegatura deve avvenire ad almeno 3mm dalla base della lente del LED.
• La base del telaio dei terminali non deve essere utilizzata come fulcro.
• La formatura deve essere eseguita a temperatura ambiente eprimadel processo di saldatura.
• Durante l'assemblaggio su PCB, utilizzare la minima forza di serraggio per evitare stress meccanici.

6.2 Processo di Saldatura

• Mantenere una distanza minima di 2mm tra la base della lente e il punto di saldatura.
• Evitare di immergere la lente nella saldatura.
• Non sollecitare i terminali mentre il LED è caldo per la saldatura.
• Condizioni di Saldatura Consigliate:
  • Saldatore a Stagno:Temperatura massima 300°C, tempo massimo 3 secondi (una sola volta).
  • Saldatura a Onda:Preriscaldamento a max 100°C per max 60 sec; onda di saldatura a max 260°C per max 10 sec.
• Avvertenza:Temperature o tempi eccessivi possono deformare la lente o causare guasti catastrofici.

6.3 Conservazione & Manipolazione

• Conservazione:Ambiente consigliato non superiore a 30°C e 70% di umidità relativa.
• Durata di Conservazione:I LED rimossi dalla confezione originale dovrebbero essere utilizzati entro tre mesi. Per conservazioni più lunghe, utilizzare un contenitore sigillato con essiccante o un ambiente di azoto.
• Pulizia:Se necessario, utilizzare solventi a base alcolica come l'alcol isopropilico.

7. Imballaggio & Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche di Imballaggio

I LED sono confezionati in sacchetti anti-statici per prevenire danni da ESD.

• Sacchetto di Confezionamento: 1000, 500 o 250 pezzi per sacchetto.
• Scatola Interna: 10 sacchetti di confezionamento, per un totale di 10.000 pezzi.
• Scatola Esterna: 8 scatole interne, per un totale di 80.000 pezzi per lotto di spedizione. L'ultima confezione in un lotto potrebbe non essere completa.

8. Raccomandazioni per la Progettazione Applicativa

8.1 Progettazione del Circuito di Pilotaggio

I LED sono dispositivi pilotati a corrente. Per garantire una luminosità uniforme, specialmente quando si collegano più LED in parallelo, è necessario utilizzare una resistenza limitatrice di corrente in serie con ciascun LED.

• Circuito Consigliato (Modello A):Ogni LED ha la propria resistenza in serie. Questo compensa le variazioni nella tensione diretta (V_F) tra i singoli LED, garantendo che ciascuno riceva la stessa corrente e quindi emetta la stessa luminosità.
• Circuito Non Consigliato (Modello B):Sconsigliato collegare più LED in parallelo con una singola resistenza condivisa. Piccole differenze in V_Fpossono causare uno squilibrio significativo della corrente, portando a una luminosità non uniforme.

Il valore della resistenza in serie (R_S) si calcola utilizzando la Legge di Ohm: R_S= (V_{Alimentazione}- V_F) / I_F. Utilizzando il tipico V_Fdi 2.4V e una I_Fdesiderata di 20mA con un'alimentazione di 5V: R_S= (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 Ω. Una resistenza standard da 130Ω o 150Ω sarebbe adatta.

8.2 Protezione dalle Scariche Elettrostatiche (ESD)

Il LED è sensibile alle scariche elettrostatiche. Le misure preventive sono obbligatorie:

• Il personale deve indossare braccialetti collegati a terra o guanti anti-statici.
• Tutte le attrezzature, i banchi di lavoro e gli scaffali di stoccaggio devono essere correttamente messi a terra.
• Utilizzare un ionizzatore per neutralizzare la carica statica che può accumularsi sulla lente di plastica.
• Implementare una lista di controllo per la certificazione ESD del personale e una segnaletica adeguata nelle aree di lavoro.

8.3 Ambito Applicativo & Avvertenze

Questo LED è destinato a apparecchiature elettroniche ordinarie (ufficio, comunicazioni, domestico). Per applicazioni in cui un guasto potrebbe mettere in pericolo la vita o la salute (aviazione, medico, sistemi di sicurezza), è richiesta una consultazione e un'approvazione specifica prima dell'uso. Ciò evidenzia l'idoneità del componente per l'indicazione di uso generale, ma non per ruoli critici per la sicurezza senza ulteriore qualificazione.

9. Confronto Tecnico & Differenziazione

Rispetto alle tecnologie più vecchie come i LED rossi in GaAsP (Fosfuro di Gallio Arseniuro), questo dispositivo AlInGaP offre un'efficienza luminosa significativamente più alta, risultando in un'uscita più luminosa a parità di corrente. Il contenitore da 3.1mm è uno standard industriale comune, che garantisce un'ampia compatibilità con i layout PCB esistenti e i fori dei pannelli. Il dettagliato sistema di binning fornisce ai progettisti parametri di prestazione prevedibili, un vantaggio rispetto a componenti non classificati o specificati in modo approssimativo. L'insieme completo di cautele applicative (ESD, saldatura, metodo di pilotaggio) contenuto in questa scheda tecnica è il segno di un componente ben documentato, mirato a garantire l'affidabilità sul campo.

10. Domande Frequenti (FAQ)

10.1 Quale resistenza devo usare con un'alimentazione di 5V?

Per una corrente diretta tipica di 20mA e una tensione diretta di 2.4V, utilizzare una resistenza da 130Ω. Calcolare sempre in base alla tensione di alimentazione specifica e alla corrente desiderata.

10.2 Posso pilotare più LED con una sola resistenza?

Non è raccomandato. Utilizzare sempre una resistenza limitatrice di corrente separata per ogni LED quando si collegano in parallelo per garantire una luminosità uniforme.

10.3 Perché l'angolo di visione è importante?

L'angolo di visione di 45 gradi indica un fascio relativamente focalizzato. Per un'illuminazione ad ampio angolo, una lente diffusa o un LED con un angolo di visione più ampio (es. 120°) sarebbe più adatto. Questo LED è ideale per l'indicazione direzionale.

10.4 In che modo la temperatura influisce sulle prestazioni?

L'intensità luminosa diminuisce all'aumentare della temperatura. Per una luminosità costante, considerare la gestione termica se il LED opera ad alte temperature ambientali o ad alte correnti. Il fattore di derating di 0.4 mA/°C sopra i 50°C deve essere applicato.

11. Studio di Caso Pratico di Progettazione

Scenario:Progettazione di un pannello indicatore di stato con dieci LED rossi identici che mostrano \"Sistema Attivo\".

Passaggi di Progettazione:

1. Alimentazione:È disponibile una linea DC regolata a 5V.
2. Selezione della Corrente:Scegliere I_F= 20mA per una buona luminosità entro il massimo di 30mA.
3. Topologia del Circuito:Collegare tutti e dieci i LED in parallelo alla linea di 5V.
4. Limitazione di Corrente:Posizionare una resistenza da 130Ω in serie con l'anodo di ciascun singolo LED.
5. Calcolo della Potenza:Potenza per LED: P = V_F× I_F≈ 2.4V × 0.02A = 48mW, ben al di sotto del massimo di 75mW. Corrente totale dall'alimentatore: 10 × 20mA = 200mA.
6. Layout:Durante la progettazione del PCB, assicurare un raggio di curvatura dei terminali di 3mm e una distanza di saldatura di 2mm. Fornire un piano di massa comune e robusto.
7. Assemblaggio:Seguire il profilo di saldatura a onda specificato per prevenire danni termici.

Questo approccio garantisce una luminosità uniforme su tutti gli indicatori e un funzionamento affidabile a lungo termine.

12. Principio di Funzionamento

Un LED è un diodo a semiconduttore. Quando viene applicata una tensione diretta che supera il suo potenziale di giunzione (circa 2.4V per questo dispositivo AlInGaP), elettroni e lacune si ricombinano all'interno della regione attiva del chip semiconduttore. Questo processo di ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica composizione materiale del semiconduttore (AlInGaP) determina la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa, che in questo caso è nello spettro rosso (~624 nm lunghezza d'onda dominante). La lente epossidica trasparente serve a proteggere il die semiconduttore, modellare il fascio luminoso in uscita (angolo di visione 45°) e migliorare l'estrazione della luce dal chip.

13. Tendenze Tecnologiche

L'uso del materiale AlInGaP rappresenta un progresso rispetto alle tecnologie LED più vecchie, offrendo maggiore efficienza e migliore stabilità termica. La tendenza del settore continua verso materiali e contenitori ancora più efficienti. Mentre componenti a foro passante come questo LED da 3.1mm rimangono vitali per prototipazione, riparazione e alcune applicazioni che richiedono un montaggio meccanico robusto, il mercato più ampio si è spostato significativamente verso contenitori per dispositivi a montaggio superficiale (SMD) (es. 0603, 0805, 3528). I LED SMD offrono vantaggi nell'assemblaggio automatizzato, nel risparmio di spazio sulla scheda e nella gestione termica. Tuttavia, i LED a foro passante mantengono rilevanza in contesti educativi, progetti hobbistici e applicazioni in cui si preferisce la saldatura manuale o un'elevata resistenza del legame meccanico.