Scheda Tecnica LED SMD Arancione LTST-C170KFKT - Dimensioni Package - Tensione Diretta 2.4V - Intensità Luminosa 90mcd - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento fornisce le specifiche tecniche complete per un LED Arancione ad alte prestazioni per montaggio superficiale. Il dispositivo utilizza un chip Ultra Bright in AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio), noto per la sua elevata efficienza luminosa e l'ottima purezza del colore nello spettro arancio-rosso. È progettato come prodotto ecologico conforme alla direttiva RoHS, garantendo la sicurezza ambientale. Il LED è fornito su nastro da 8mm standard del settore, avvolto su bobine da 7 pollici di diametro, risultando pienamente compatibile con le attrezzature automatiche pick-and-place utilizzate nella produzione elettronica di alto volume. Il suo design è compatibile con i processi di saldatura a rifusione a infrarossi (IR) e in fase di vapore, standard per le moderne linee di assemblaggio PCB.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

I limiti operativi del dispositivo sono definiti a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C. Superare questi valori può causare danni permanenti. La massima corrente diretta continua in DC è di 30 mA. Per il funzionamento in impulso, è ammessa una corrente di picco diretta di 80 mA con un ciclo di lavoro di 1/10 e una larghezza d'impulso di 0.1 ms. La massima dissipazione di potenza è di 75 mW. Il dispositivo può sopportare una tensione inversa fino a 5 V. L'intervallo di temperatura di funzionamento e di stoccaggio è specificato da -55°C a +85°C, indicando l'idoneità per un'ampia gamma di condizioni ambientali. Sono definite anche le condizioni critiche di saldatura: saldatura a onda e a infrarossi a 260°C per 5 secondi, e saldatura in fase di vapore a 215°C per 3 minuti.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

I parametri prestazionali chiave sono misurati a Ta=25°C e una corrente diretta (IF) di 20 mA. L'intensità luminosa (Iv) ha un valore tipico di 90.0 millicandele (mcd) con un minimo di 45.0 mcd. L'angolo di visione (2θ1/2), definito come l'angolo totale in cui l'intensità scende alla metà del valore assiale, è di 130 gradi, fornendo un pattern di emissione ampio. La lunghezza d'onda di picco di emissione (λP) è tipicamente 611 nm, e la lunghezza d'onda dominante (λd) è 605 nm, posizionando saldamente l'emissione nella regione del colore arancione. La semilarghezza della linea spettrale (Δλ) è di 17 nm, indicando una banda spettrale relativamente stretta. La tensione diretta (VF) varia da 2.0 V a 2.4 V a 20 mA. La corrente inversa (IR) è al massimo di 100 µA a VR=5V, e la capacità di giunzione (C) è tipicamente di 40 pF misurata a 0V e 1 MHz.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Il prodotto utilizza un sistema di binning per classificare le unità in base all'intensità luminosa. Ciò garantisce la coerenza della luminosità per applicazioni che richiedono un'illuminazione uniforme. I codici bin e i loro corrispondenti intervalli di intensità a IF=20mA sono: Bin P (45.0 - 71.0 mcd), Bin Q (71.0 - 112.0 mcd), Bin R (112.0 - 180.0 mcd) e Bin S (180.0 - 280.0 mcd). A ogni bin di intensità viene applicata una tolleranza di +/-15%. I progettisti devono specificare il codice bin richiesto all'ordine per garantire il livello di luminosità desiderato per la loro applicazione.

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. Queste curve includono tipicamente la relazione tra corrente diretta (IF) e tensione diretta (VF), mostrando la caratteristica esponenziale di accensione del diodo. La relazione tra intensità luminosa e corrente diretta è cruciale per la selezione della corrente di pilotaggio. Le curve che descrivono la variazione dell'intensità luminosa e della lunghezza d'onda dominante con la temperatura ambiente sono fondamentali per la gestione termica e l'analisi della stabilità del colore nei progetti esposti a fluttuazioni di temperatura. Il pattern di distribuzione angolare dell'intensità è implicito nella specifica dell'angolo di visione, mostrando come la luce viene emessa attraverso il cono di 130 gradi.

5. Informazioni Meccaniche e di Imballaggio

5.1 Dimensioni del Package

Il LED è conforme a un profilo standard EIA per package a montaggio superficiale. Tutte le dimensioni critiche per il progetto dell'impronta PCB sono fornite in millimetri, con una tolleranza generale di ±0.10 mm salvo diversa specifica. La lente è descritta come "Water Clear" (trasparente), tipica per LED ad alta intensità non diffusi. I disegni meccanici dettagliati mostrerebbero lunghezza, larghezza, altezza del corpo, spaziatura dei terminali e geometria della lente.

5.2 Layout dei Piazzole di Saldatura e Polarità

Viene fornito un layout suggerito per le dimensioni delle piazzole di saldatura per garantire la formazione affidabile del giunto di saldatura e il corretto allineamento durante la rifusione. Il progetto delle piazzole tiene conto dello smaltimento termico e della formazione del filetto di saldatura. La polarità del LED (anodo e catodo) è chiaramente indicata nel disegno del package, tipicamente da una marcatura sul corpo o da un design asimmetrico delle piazzole, fondamentale per un corretto assemblaggio PCB.

5.3 Specifiche del Nastro e della Bobina

Il dispositivo è confezionato in nastro portante goffrato da 8mm di larghezza avvolto su bobine da 7 pollici (178mm) di diametro. La quantità standard per bobina è di 3000 pezzi. L'imballaggio segue le specifiche ANSI/EIA 481-1-A-1994. Le dimensioni chiave del nastro includono passo delle tasche, dimensione delle tasche e specifiche del nastro coprente. Le note specificano che le tasche vuote sono sigillate, che la quantità minima di imballaggio per i resti è di 500 pezzi e che il numero massimo di componenti mancanti consecutivi è due.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profili di Rifusione Consigliati

Vengono forniti due profili suggeriti per la saldatura a rifusione a infrarossi (IR): uno per il processo standard con saldatura stagno-piombo (SnPb) e uno per il processo senza piombo (Pb-free), tipicamente utilizzando lega SAC (Sn-Ag-Cu). Il profilo senza piombo richiede una temperatura di picco più alta, intorno a 260°C, come indicato dai valori massimi assoluti. I profili definiscono parametri critici: temperatura e tempo di preriscaldamento, velocità di riscaldamento, tempo sopra il liquidus (TAL), temperatura di picco e velocità di raffreddamento. Il rispetto di questi profili è necessario per prevenire danni termici al package plastico del LED e ai bonding interni.

6.2 Condizioni di Stoccaggio

I LED devono essere conservati in un ambiente non superiore a 30°C e al 70% di umidità relativa. Una volta rimossi dalla loro confezione originale a barriera di umidità, si raccomanda di completare il processo di saldatura a rifusione IR entro 672 ore (28 giorni). Per una conservazione più lunga al di fuori della busta originale, i LED devono essere conservati in un contenitore sigillato con essiccante o in un essiccatore purgato con azoto. I componenti conservati oltre le 672 ore devono essere sottoposti a baking a circa 60°C per almeno 24 ore prima della saldatura per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire il fenomeno del "popcorning" durante la rifusione.

6.3 Pulizia

Se è necessaria la pulizia dopo la saldatura, devono essere utilizzati solo solventi specificati. Prodotti chimici non specificati potrebbero danneggiare la lente epossidica o il package del LED. Il metodo consigliato è immergere il LED in alcol etilico o isopropilico a temperatura ambiente normale per meno di un minuto. Non sono consigliate pulizie aggressive o ad ultrasuoni.

7. Raccomandazioni Applicative

7.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo LED SMD Arancione ad alta luminosità è adatto per un'ampia gamma di applicazioni che richiedono spie indicatori visibili e nitide. Usi comuni includono indicatori di stato su elettronica di consumo (router, stampanti, caricabatterie), retroilluminazione per piccoli display o icone, illuminazione interna automobilistica, segnaletica e indicatori per pannelli generici. La sua compatibilità con il posizionamento automatico lo rende ideale per la produzione di alto volume e costo-efficace.

7.2 Progetto del Circuito di Pilotaggio

I LED sono dispositivi pilotati in corrente. Per garantire una luminosità uniforme quando si pilotano più LED in parallelo, si raccomanda vivamente di utilizzare una resistenza limitatrice di corrente in serie con ciascun singolo LED (Modello di Circuito A). Pilotare più LED in parallelo direttamente da una singola sorgente di corrente (Modello di Circuito B) è sconsigliato perché piccole variazioni nella caratteristica della tensione diretta (Vf) di ciascun LED possono causare differenze significative nella ripartizione della corrente e, di conseguenza, nella luminosità percepita. La resistenza in serie stabilizza la corrente attraverso ciascun LED.

7.3 Protezione dalle Scariche Elettrostatiche (ESD)

Il LED è sensibile alle scariche elettrostatiche. I danni da ESD possono manifestarsi come elevata corrente inversa di dispersione, bassa tensione diretta o mancata accensione a correnti basse. Devono essere implementate misure preventive durante la manipolazione e l'assemblaggio: il personale deve indossare braccialetti a terra o guanti antistatici; tutte le attrezzature, i banchi di lavoro e gli scaffali di stoccaggio devono essere correttamente messi a terra; e deve essere utilizzato un ionizzatore per neutralizzare la carica statica che può accumularsi sulla lente plastica a causa dell'attrito durante la manipolazione. Verificare l'accensione e la Vf a bassa corrente può aiutare a identificare le unità danneggiate da ESD.

8. Confronto e Differenziazione Tecnica

Il principale elemento di differenziazione di questo LED è l'utilizzo di un materiale semiconduttore AlInGaP, che offre un'efficienza superiore e una maggiore stabilità del colore rispetto alle tecnologie più datate come il GaP standard per i colori arancione/rosso. L'ampio angolo di visione di 130 gradi lo rende adatto per applicazioni che richiedono un'ampia visibilità, a differenza dei LED a fascio stretto. La sua conformità a rigorosi profili di saldatura a rifusione (sia IR che in fase di vapore) indica una costruzione robusta del package in grado di resistere allo stress termico standard dell'assemblaggio SMT. Il dettagliato sistema di binning fornisce ai progettisti un controllo preciso sull'uniformità della luminosità nei loro prodotti.

9. Domande Frequenti (FAQ)

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

R: La lunghezza d'onda di picco (λP) è la singola lunghezza d'onda alla quale la potenza ottica emessa è massima. La lunghezza d'onda dominante (λd) è derivata dal diagramma di cromaticità CIE e rappresenta la singola lunghezza d'onda che meglio corrisponde al colore percepito della luce. Per una sorgente monocromatica come questo LED, sono vicine, ma λd è più rilevante per la specifica del colore.

D: Posso pilotare questo LED alla sua massima corrente continua di 30mA in modo continuativo?

R: Sebbene possibile, non è raccomandato per una durata e affidabilità ottimali. Operare a o vicino ai valori massimi assoluti aumenta la temperatura di giunzione e accelera il degrado. I progettisti dovrebbero utilizzare la condizione operativa tipica di 20mA o inferiore per un migliore equilibrio tra luminosità e longevità.

D: Perché è necessario un processo di baking prima della saldatura se i componenti sono stati conservati troppo a lungo?

R: I package SMD in plastica possono assorbire umidità dall'atmosfera. Durante il processo ad alta temperatura della saldatura a rifusione, questa umidità intrappolata può vaporizzarsi rapidamente, creando una pressione interna che può crepare il package o delaminare le interfacce interne ("popcorning"). Il baking rimuove questa umidità assorbita.

D: Come seleziono il valore corretto della resistenza limitatrice di corrente?

R: Utilizza la Legge di Ohm: R = (V_alimentazione - Vf_LED) / I_LED. Per un'alimentazione di 5V, un Vf tipico di 2.4V e una corrente desiderata di 20mA: R = (5 - 2.4) / 0.02 = 130 Ohm. Utilizza sempre il Vf massimo dalla scheda tecnica (2.4V) per questo calcolo per garantire che la corrente non superi il valore desiderato in tutte le condizioni.

10. Caso di Studio di Progettazione

Si consideri la progettazione di un pannello indicatore di stato per uno switch di rete con dieci indicatori LED arancioni identici. Per garantire una luminosità uniforme, il progettista specifica il Bin Q (71-112 mcd) al fornitore. Viene progettato un circuito di pilotaggio utilizzando una linea a 5V. Calcolando la resistenza in serie utilizzando il Vf massimo di 2.4V e una corrente target di 18mA (leggermente inferiore al tipico per un margine) si ottiene R = (5V - 2.4V) / 0.018A ≈ 144 Ohm. Viene selezionata una resistenza standard da 150 Ohm, tolleranza 1%. Dieci circuiti identici sono disposti sul PCB, ciascuno con la propria resistenza. L'impronta PCB segue le dimensioni consigliate delle piazzole. La ditta di assemblaggio utilizza il profilo di rifusione senza piombo fornito. Dopo l'assemblaggio, tutti e dieci i LED mostrano una luminosità coerente all'interno dell'intervallo atteso del Bin Q, convalidando l'approccio progettuale di utilizzare singole resistenze limitatrici di corrente e una selezione accurata del bin.

11. Principio di Funzionamento

Questo LED funziona secondo il principio dell'elettroluminescenza in una giunzione p-n semiconduttore. La regione attiva è composta da AlInGaP. Quando viene applicata una tensione diretta che supera la tensione di soglia del diodo (circa 2.0V), gli elettroni dalla regione di tipo n e le lacune dalla regione di tipo p vengono iniettati nella regione attiva. Quando questi portatori di carica si ricombinano, rilasciano energia sotto forma di fotoni (luce). La composizione specifica della lega AlInGaP determina l'energia del bandgap, che a sua volta determina direttamente la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa—in questo caso, arancione intorno a 605-611 nm. La lente "water clear" permette alla luce di uscire dal package con una dispersione minima, risultando in un'elevata intensità assiale.

12. Tendenze Tecnologiche

L'uso di materiali AlInGaP rappresenta una tecnologia consolidata e ad alta efficienza per LED ambra, arancioni e rossi. Le tendenze in corso nel settore includono la continua spinta verso un'efficienza luminosa più elevata (più luce emessa per watt elettrico), che migliora l'efficienza energetica. C'è anche un focus sul miglioramento della stabilità del colore in funzione della temperatura e della durata operativa. Le tendenze nel packaging mirano a fattori di forma più piccoli mantenendo o migliorando le prestazioni termiche per gestire correnti di pilotaggio più elevate. Inoltre, l'integrazione con driver intelligenti e lo sviluppo di LED compatibili con processi di saldatura senza piombo a temperature ancora più elevate rimangono aree di sviluppo attive per soddisfare le normative ambientali e le esigenze produttive in evoluzione.