Scheda Tecnica LED SMD LTST-C230KRKT - Montaggio Inverso - Colore Rosso - Corrente Diretta 20mA - Tensione Diretta 2.4V - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche tecniche per un LED SMD ad alta luminosità di tipo chip a montaggio inverso. Il dispositivo utilizza un materiale semiconduttore avanzato AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio), noto per produrre un'elevata efficienza luminosa e un'ottima purezza del colore, in particolare nello spettro del rosso. La caratteristica di progettazione principale è la sua configurazione a montaggio inverso, che lo rende adatto per applicazioni in cui il LED è montato sul lato opposto del PCB rispetto alla direzione di emissione della luce. Questo package è conforme agli standard EIA, progettato per la compatibilità con apparecchiature automatiche pick-and-place ed è qualificato per l'uso in processi di rifusione a infrarossi senza piombo. Viene fornito su nastro standard da 8 mm montato su bobine da 7 pollici per l'efficienza nella produzione di grandi volumi.

2. Approfondimento Specifiche Tecniche

2.1 Valori Massimi Assoluti

I valori massimi assoluti definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Questi valori sono specificati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C. La massima dissipazione di potenza continua è di 75 mW. La corrente diretta continua non deve superare i 30 mA in condizioni operative normali. Per il funzionamento in impulsi, è consentita una corrente diretta di picco di 80 mA con un rigoroso ciclo di lavoro di 1/10 e una larghezza di impulso di 0,1 ms. Il dispositivo può sopportare una tensione inversa fino a 5 V. L'intervallo di temperatura operativa è compreso tra -30°C e +85°C, mentre l'intervallo di temperatura di conservazione è leggermente più ampio, da -40°C a +85°C. Il dispositivo è classificato per resistere alla rifusione a infrarossi a una temperatura di picco di 260°C per una durata di 10 secondi, in linea con i profili di assemblaggio senza piombo comuni.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

I parametri di prestazione chiave sono misurati a Ta=25°C con una corrente diretta (IF) di 20 mA, che è la condizione di prova standard. L'intensità luminosa (Iv) ha un valore tipico di 54,0 millicandele (mcd) con un valore minimo specificato di 18,0 mcd. Questa intensità è misurata utilizzando una combinazione di sensore e filtro che approssima la curva di risposta fotopica (CIE) dell'occhio umano. Il dispositivo presenta un angolo di visione molto ampio (2θ1/2) di 130 gradi, definito come l'angolo completo in cui l'intensità luminosa scende alla metà del suo valore assiale (sull'asse). La lunghezza d'onda di emissione di picco (λP) è tipicamente di 639 nanometri (nm), mentre la lunghezza d'onda dominante (λd), che definisce percettivamente il colore, è tipicamente di 631 nm. La semilarghezza della linea spettrale (Δλ) è di 20 nm, indicando una larghezza di banda spettrale relativamente stretta caratteristica della tecnologia AlInGaP. La tensione diretta (VF) misura tipicamente 2,4 V con un massimo di 2,4 V a 20 mA. La corrente inversa (IR) è limitata a un massimo di 10 μA quando viene applicata una polarizzazione inversa di 5 V.

3. Spiegazione Sistema di Binning

Per garantire la coerenza della luminosità tra i lotti di produzione, i LED vengono suddivisi in bin di intensità. Il binning si basa sull'intensità luminosa misurata a 20 mA. L'elenco dei codici bin fornito include diverse categorie: Bin M (18,0-28,0 mcd), Bin N (28,0-45,0 mcd), Bin P (45,0-71,0 mcd), Bin Q (71,0-112,0 mcd) e Bin R (112,0-180,0 mcd). A ciascun bin viene applicata una tolleranza di +/-15% sull'intensità. Questo sistema consente ai progettisti di selezionare il grado di luminosità appropriato per la loro applicazione, garantendo uniformità visiva nei prodotti che utilizzano più LED.

4. Analisi Curve di Prestazione

Sebbene nel datasheet vengano menzionate curve grafiche specifiche (ad es. Fig.1 per la distribuzione spettrale, Fig.5 per il diagramma dell'angolo di visione), i loro punti dati non sono forniti nel testo. Tipicamente, tali curve illustrerebbero la relazione tra corrente diretta e intensità luminosa (mostrando un aumento quasi lineare fino alla saturazione), l'effetto della temperatura ambiente sull'intensità luminosa (mostrando una diminuzione con l'aumento della temperatura) e la dettagliata distribuzione della potenza spettrale con picco intorno ai 639 nm. Queste curve sono cruciali per comprendere il comportamento del dispositivo in condizioni operative non standard e per la progettazione precisa di sistemi ottici.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

Il dispositivo è conforme a un profilo di package EIA standard. Le dimensioni dettagliate del package sono fornite nei disegni del datasheet, inclusi lunghezza, larghezza, altezza e dimensioni dei pad degli elettrodi, tutti specificati in millimetri con una tolleranza tipica di ±0,10 mm. La designazione "montaggio inverso" è fondamentale per il layout del PCB; il componente deve essere orientato correttamente in modo che la luce emetta attraverso la scheda. Il datasheet include le dimensioni suggerite per i pad di saldatura per garantire una giunzione saldata affidabile e un corretto allineamento durante il processo di rifusione. La polarità è indicata dalla marcatura sul package o dal design del pad.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Rifusione a Infrarossi

Viene fornito un profilo di rifusione a infrarossi suggerito per processi senza piombo. I parametri chiave includono una temperatura della zona di pre-riscaldamento compresa tra 150°C e 200°C, un tempo di pre-riscaldamento massimo fino a 120 secondi, una temperatura massima del corpo non superiore a 260°C e un tempo sopra i 260°C limitato a un massimo di 10 secondi. Si raccomanda che il profilo aderisca agli standard JEDEC e sia caratterizzato per il design specifico del PCB, la pasta saldante e il forno utilizzati in produzione.

6.2 Manipolazione e Conservazione

Il LED è sensibile alle scariche elettrostatiche (ESD). Durante la manipolazione sono obbligatorie adeguate precauzioni ESD, come l'uso di braccialetti collegati a terra e postazioni di lavoro antistatiche. Per la conservazione, se la busta originale antipolvere con essiccante non è stata aperta, il dispositivo deve essere conservato a ≤30°C e ≤90% di Umidità Relativa (UR) e utilizzato entro un anno. Una volta aperta la busta, l'ambiente di conservazione non deve superare i 30°C e il 60% di UR. I componenti esposti alle condizioni ambientali per più di 672 ore (28 giorni, MSL 2a) devono essere essiccati a circa 60°C per almeno 20 ore prima della saldatura per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire il "popcorning" durante la rifusione.

6.3 Pulizia

Se è necessaria la pulizia dopo la saldatura, devono essere utilizzati solo solventi a base alcolica specificati come alcol etilico o alcol isopropilico. Il LED deve essere immerso a temperatura ambiente per meno di un minuto. L'uso di detergenti chimici non specificati o aggressivi può danneggiare il materiale del package del LED.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

Il prodotto è fornito in formato nastro e bobina compatibile con apparecchiature di assemblaggio automatico. La larghezza del nastro è di 8 mm. Le bobine hanno un diametro di 7 pollici e tipicamente contengono 3000 pezzi per bobina piena. Per quantità inferiori a una bobina piena, si applica una quantità minima di imballaggio di 500 pezzi per lotti rimanenti. L'imballaggio segue le specifiche ANSI/EIA-481. Il nastro è sigillato con un nastro di copertura sopra le tasche vuote e il numero massimo consentito di componenti mancanti consecutivi nel nastro è due.

8. Raccomandazioni Applicative

8.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo LED a montaggio inverso è ideale per applicazioni di retroilluminazione dove è richiesto un profilo sottile, come in interruttori a membrana, indicatori del pannello frontale e retroilluminazioni LCD dove il LED è montato sul retro del PCB. Il suo ampio angolo di visione lo rende adatto per l'illuminazione di aree o indicatori di stato che devono essere visibili da un'ampia gamma di angoli. L'alta luminosità e il colore rosso stabile lo rendono applicabile anche nell'illuminazione interna automobilistica, nelle luci di stato dell'elettronica di consumo e negli indicatori per apparecchiature industriali.

8.2 Considerazioni di Progettazione

Metodo di Pilotaggio:I LED sono dispositivi pilotati in corrente. Per garantire luminosità e colore costanti e prevenire la fuga termica, devono essere pilotati da una sorgente di corrente costante o attraverso una resistenza limitatrice di corrente. I parametri del datasheet si basano su 20mA; pilotare a correnti diverse influenzerà intensità, tensione e durata.
Gestione Termica:Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa, mantenere la temperatura di giunzione entro i limiti è cruciale per l'affidabilità a lungo termine. Assicurare un'adeguata area di rame sul PCB o via termiche se si opera ad alte temperature ambientali o vicino alla corrente massima.
Progettazione Ottica:L'ampio angolo di visione di 130 gradi fornisce un pattern di luce diffusa. Per una luce più focalizzata, potrebbero essere necessarie lenti esterne o guide luminose. Il design a montaggio inverso richiede un'apertura di dimensioni adeguata nel PCB o nel pannello frontale per l'emissione della luce.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

Rispetto ai LED tradizionali a foro passante o ai LED SMD standard a emissione superiore, il differenziatore chiave di questo dispositivo è la sua capacità di montaggio inverso, che consente un'integrazione meccanica unica. L'uso della tecnologia AlInGaP offre vantaggi rispetto ai vecchi LED GaAsP o GaP, tra cui un'efficienza luminosa significativamente più alta (più luce emessa per unità di potenza elettrica), una migliore stabilità del colore e dell'output in temperatura e un'affidabilità a lungo termine superiore. La combinazione di alta luminosità, ampio angolo di visione e compatibilità con processi di rifusione automatici ad alta temperatura lo rende una soluzione moderna ed economica per assemblaggi elettronici prodotti in serie.

10. Domande Frequenti (FAQ)

D: Cosa significa "montaggio inverso"?
R: Significa che il LED è progettato per essere saldato sul PCB con la superficie emissiva rivolta verso il basso, verso la scheda. La luce esce attraverso un'apertura nel PCB o viene riflessa, consentendo un'installazione a profilo molto basso.

D: Posso pilotare questo LED direttamente da un'uscita logica a 3,3V o 5V?
R: Non direttamente senza una resistenza in serie. La tensione diretta tipica è di 2,4V a 20mA. Una resistenza limitatrice di corrente deve essere calcolata in base alla tensione di alimentazione (Valim), alla tensione diretta del LED (Vf) e alla corrente desiderata (If): R = (Valim - Vf) / If. Ad esempio, con alimentazione a 5V: R = (5V - 2,4V) / 0,020A = 130 Ohm (utilizzare il valore standard più vicino).

D: Come interpreto il codice bin?
R: Il codice bin (es. N, P, Q) sull'etichetta della bobina indica l'intervallo garantito di intensità luminosa minima e massima per i LED su quella bobina. Selezionare un codice bin più alto (come Q o R) garantisce LED più luminosi ma può comportare un costo più elevato.

D: L'essiccazione è sempre richiesta prima della saldatura?
R: L'essiccazione è richiesta se i componenti sono stati esposti alle condizioni ambientali (al di fuori della loro busta asciutta) per un periodo superiore alla vita utile specificata, che è di 672 ore (28 giorni) per MSL 2a. Ciò previene la rottura del package indotta dall'umidità durante il processo di rifusione ad alta temperatura.

11. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Caso: Progettazione di un Pannello Indicatore a Profilo Sottile
Un progettista sta creando un pannello di controllo con più indicatori di stato. Lo spazio dietro il pannello frontale è estremamente limitato. Utilizzando il LED a montaggio inverso, possono posizionare i LED sul retro del PCB di controllo principale. Il PCB ha fori praticati con precisione in ogni posizione dell'indicatore. Una volta assemblato, la luce del LED brilla attraverso questi fori, illuminando icone traslucide sul pannello frontale. Ciò elimina la necessità di supporti LED separati o guide luminose, riducendo il numero di parti, il tempo di assemblaggio e lo spessore complessivo del prodotto. Il progettista utilizza un driver IC a corrente costante per alimentare tutti i LED, garantendo una luminosità uniforme nonostante lievi variazioni della tensione diretta. Specificano LED di Bin P o Q per garantire una luminosità sufficiente anche quando diffusa attraverso l'icona del pannello.

12. Introduzione al Principio Tecnologico

Il LED si basa su materiale semiconduttore AlInGaP cresciuto su un substrato. Quando una tensione diretta viene applicata attraverso la giunzione P-N, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva dove si ricombinano. Questo processo di ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La composizione specifica degli atomi di Alluminio, Indio, Gallio e Fosforo nel reticolo cristallino determina l'energia del bandgap, che determina direttamente la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa - in questo caso, rosso intorno a 631-639 nm. Il chip viene quindi incapsulato in un package plastico che serve a proteggere il die semiconduttore, fornire stabilità meccanica e spesso include una lente per modellare il pattern di emissione luminosa, ottenendo l'ampio angolo di visione di 130 gradi.

13. Tendenze di Sviluppo Tecnologico

La tendenza generale nella tecnologia LED è verso una maggiore efficienza (più lumen per watt), una maggiore densità di potenza, un miglioramento della resa cromatica e un'affidabilità superiore. Per LED indicatori come questo, la miniaturizzazione continua mentre si mantiene o aumenta l'output luminoso. C'è anche una forte attenzione all'ampliamento della gamma di colori disponibili e al miglioramento della coerenza del colore (binning più stretto). I progressi nella tecnologia del packaging mirano a una migliore prestazione termica per supportare correnti di pilotaggio più elevate e a una maggiore compatibilità con condizioni ambientali severe e processi di assemblaggio impegnativi come la rifusione su doppia faccia.