Scheda Tecnica LED SMD LTST-C230TBKT-5A - Montaggio Inverso - Blu (InGaN) - 2.65-3.15V - 76mW - Documento Tecnico Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTST-C230TBKT-5A è un diodo a emissione luminosa (LED) a montaggio superficiale (SMD) progettato per i moderni processi di assemblaggio elettronico. Il suo componente principale è un chip semiconduttore ultra-luminoso in nitruro di gallio e indio (InGaN), che emette luce blu. Una caratteristica distintiva chiave di questo componente è il suo design a montaggio inverso, il che significa che l'emissione luminosa principale avviene attraverso il lato del substrato del package. Questo è indicato dalla descrizione della lente "Water Clear" (trasparente), che tipicamente consente un angolo di visione più ampio o più specifico rispetto alle lenti diffuse. Il dispositivo è confezionato su nastro da 8mm avvolto su bobine da 7 pollici, rendendolo pienamente compatibile con le attrezzature automatiche pick-and-place ad alta velocità utilizzate nella produzione di massa.

Il prodotto è classificato come prodotto verde, il che significa che è conforme alla direttiva sulla restrizione delle sostanze pericolose (RoHS). È inoltre progettato per essere compatibile con i circuiti integrati (IC) e può resistere ai processi standard di rifusione a infrarossi (IR), essenziali per l'assemblaggio di schede a circuito stampato (PCB) senza piombo (Pb-free).

2. Parametri Tecnici: Interpretazione Oggettiva Approfondita

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Sono specificati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C.

• Dissipazione di Potenza (Pd):76 mW. Questa è la massima quantità di potenza che il LED può dissipare sotto forma di calore senza degradare le sue prestazioni o la sua durata. Superare questo limite, specialmente a temperature ambiente più elevate, può portare a una rapida diminuzione del flusso luminoso e a potenziali guasti.
• Corrente Diretta di Picco (I_F(PEAK)):100 mA. Questa è la massima corrente diretta istantanea ammissibile, ma solo in condizioni di impulso con un rigoroso ciclo di lavoro di 1/10 e una larghezza di impulso di 0,1 ms. Non è per funzionamento continuo.
• Corrente Diretta Continua (I_F):20 mA. Questa è la massima corrente diretta continua raccomandata per un funzionamento affidabile a lungo termine. La maggior parte delle caratteristiche elettriche e ottiche è misurata a una corrente di prova standard di 5 mA.
• Temperatura di Funzionamento e Conservazione:Il dispositivo può funzionare in ambienti da -20°C a +80°C e può essere conservato da -30°C a +85°C.
• Condizioni di Saldatura a Infrarossi:Il package può resistere a una temperatura di picco di 260°C per un massimo di 10 secondi durante la rifusione, in linea con i requisiti comuni dei processi senza piombo.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi parametri sono misurati a Ta=25°C e I_F=5 mA, salvo diversa indicazione, e definiscono le prestazioni del LED.

• Intensità Luminosa (I_V):Varia da un minimo di 11,2 millicandele (mcd) a un massimo di 45,0 mcd. Il valore tipico non è specificato, indicando che le prestazioni sono gestite attraverso la classificazione in bin (vedi Sezione 3). L'intensità è misurata utilizzando un sensore filtrato per corrispondere alla risposta fotopica dell'occhio umano (curva CIE).
• Angolo di Visione (2θ_1/2):130 gradi. Questo è l'angolo totale in cui l'intensità luminosa scende alla metà del valore misurato sull'asse (0 gradi). Un ampio angolo di visione come questo è caratteristico dei LED a montaggio inverso o side-view ed è adatto per applicazioni di retroilluminazione e indicatori che richiedono un'illuminazione ampia.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λ_P):468 nanometri (nm). Questa è la lunghezza d'onda alla quale l'uscita di potenza spettrale è massima.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):Varia da 465,0 nm a 476,5 nm. Questa è l'unica lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano che definisce il colore della luce, derivata dal diagramma di cromaticità CIE. È il parametro più rilevante per la specifica del colore rispetto alla lunghezza d'onda di picco.
• Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ):25 nm. Questo indica la purezza spettrale o la larghezza di banda della luce emessa, misurata come la larghezza a metà dell'intensità massima.
• Tensione Diretta (V_F):Varia da 2,65V a 3,15V a 5 mA. Questa è la caduta di tensione ai capi del LED quando è percorso da corrente. È un parametro critico per la progettazione del circuito di pilotaggio.
• Corrente Inversa (I_R):Massimo 10 μA a una tensione inversa (V_R) di 5V. Questo LED non è progettato per funzionare in polarizzazione inversa; questo parametro è solo per il test della corrente di dispersione. Applicare tensione inversa in circuito può danneggiare il dispositivo.

3. Spiegazione del Sistema di Classificazione (Binning)

Per garantire la coerenza nella produzione di massa, i LED vengono suddivisi in classi di prestazione (bin). Il LTST-C230TBKT-5A utilizza un sistema di classificazione tridimensionale.

3.1 Classificazione della Tensione Diretta (Forward Voltage)

I bin sono etichettati da 1 a 5, ciascuno copre un intervallo di 0,1V da 2,65V a 3,15V a 5 mA. La tolleranza all'interno di ogni bin è di ±0,1V. Ciò consente ai progettisti di selezionare LED con V_Fsimili per la condivisione della corrente in array paralleli.

3.2 Classificazione dell'Intensità Luminosa

I bin sono etichettati L1, L2, M1, M2, N1, N2, con intensità minime che vanno da 11,2 mcd a 35,5 mcd. La tolleranza su ogni bin è del ±15%. Ciò consente la selezione in base ai requisiti di luminosità dell'applicazione.

3.3 Classificazione della Lunghezza d'Onda Dominante

Sono definiti due bin: AC (465,0-470,0 nm) e AD (470,0-476,5 nm). La tolleranza è di ±1 nm. Ciò garantisce la coerenza del colore all'interno di un lotto di LED, fondamentale per applicazioni come display multi-segmento o retroilluminazione a colori misti.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene i dati grafici specifici siano menzionati ma non forniti nell'estratto del testo, le curve tipiche per tali LED includerebbero:

• Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta (I_Vvs. I_F):Mostra come l'uscita luminosa aumenta con la corrente, tipicamente in modo sub-lineare a correnti più elevate a causa del riscaldamento e del calo di efficienza (efficiency droop).
• Tensione Diretta vs. Corrente Diretta (V_Fvs. I_F):Dimostra la caratteristica esponenziale I-V del diodo. La tensione aumenta con la corrente e diminuisce con l'aumentare della temperatura di giunzione.
• Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Illustra l'effetto di quenching termico, dove l'uscita luminosa diminuisce all'aumentare della temperatura ambiente (e quindi di giunzione). Una corretta gestione termica è fondamentale per mantenere una luminosità stabile.
• Distribuzione della Potenza Spettrale:Un grafico che mostra l'intensità della luce emessa attraverso lo spettro delle lunghezze d'onda, centrato attorno alla lunghezza d'onda di picco di 468 nm con una caratteristica larghezza a mezza altezza.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il LED è conforme a un profilo standard del package EIA. Le tolleranze dimensionali chiave sono di ±0,10 mm salvo diversa specifica. L'impronta esatta e l'altezza del componente sono definite nei disegni dimensionali a cui si fa riferimento nella scheda tecnica.

5.2 Identificazione della Polarità e Progetto dei Pad di Saldatura

Per i LED a montaggio inverso, l'identificazione della polarità (catodo/anodo) è tipicamente segnata sulla parte superiore del package o indicata da una forma specifica del pad o da una differenza di dimensione nel disegno dell'impronta. La scheda tecnica include le dimensioni suggerite per i pad di saldatura per garantire un giunto di saldatura affidabile e un corretto allineamento durante la rifusione. Seguire queste raccomandazioni è fondamentale per la stabilità meccanica e le prestazioni termiche.

6. Linee Guida per la Saldatura e l'Assemblaggio

6.1 Profilo di Rifusione (Reflow)

Viene fornito un profilo di rifusione a infrarossi (IR) suggerito per processi senza piombo. I parametri chiave includono una zona di pre-riscaldamento (150-200°C), una rampa controllata fino a una temperatura di picco non superiore a 260°C e un tempo sopra il liquido (TAL) che garantisca la corretta formazione del giunto di saldatura senza esporre il LED a stress termici eccessivi. Il componente può resistere a questa temperatura di picco per un massimo di 10 secondi. Il profilo si basa sugli standard JEDEC per garantire l'affidabilità.

6.2 Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale con un saldatore, la temperatura della punta non deve superare i 300°C e il tempo di contatto deve essere limitato a un massimo di 3 secondi per una singola operazione.

6.3 Pulizia

Se è richiesta la pulizia dopo la saldatura, devono essere utilizzati solo solventi specificati. Si consiglia di immergere il LED in alcol etilico o isopropilico a temperatura ambiente per meno di un minuto. Prodotti chimici non specificati potrebbero danneggiare il package in plastica o la lente.

6.4 Conservazione e Manipolazione

• Precauzioni ESD:I LED sono sensibili alle scariche elettrostatiche (ESD). La manipolazione deve prevedere l'uso di braccialetti, guanti antistatici e attrezzature correttamente messe a terra.
• Sensibilità all'Umidità:Il package è sensibile all'umidità. Quando sigillato con essiccante, deve essere conservato a ≤30°C e ≤90% UR e utilizzato entro un anno. Una volta aperto, l'ambiente di conservazione non deve superare i 30°C e il 60% UR. I componenti esposti oltre 672 ore (livello MSL 2a) devono essere sottoposti a baking a circa 60°C per almeno 20 ore prima della saldatura per prevenire il fenomeno del "popcorning" durante la rifusione.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

L'imballaggio standard è nastro portante in rilievo da 8mm su bobine da 7 pollici (178mm) di diametro. Ogni bobina contiene 3000 pezzi. Le tasche vuote nel nastro sono sigillate con un nastro di copertura superiore. L'imballaggio segue le specifiche ANSI/EIA-481. Per quantità inferiori a una bobina intera, si applica una quantità minima di imballaggio di 500 pezzi per i resti.

8. Suggerimenti per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

Il design a montaggio inverso e l'ampio angolo di visione rendono questo LED adatto per:

• Retroilluminazione Edge-lit:Per display LCD in elettronica di consumo, elettrodomestici e interni automobilistici, dove la luce viene iniettata lateralmente in una lastra guida-luce.
• Indicatori di Stato:Sui pannelli frontali delle apparecchiature dove un ampio angolo di visione è vantaggioso.
• Illuminazione Decorativa:In insegne o luci di accento dove è richiesta l'emissione laterale.

8.2 Considerazioni di Progetto

• Pilotaggio della Corrente:Utilizzare un driver a corrente costante o una resistenza limitatrice di corrente in serie con il LED per mantenere una luminosità stabile e prevenire la fuga termica (thermal runaway). Il punto di funzionamento standard è 5-20 mA in continua.
• Gestione Termica:Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa, assicurare un buon percorso termico dai pad del LED al rame del PCB aiuta a mantenere le prestazioni e la longevità, specialmente a temperature ambiente o correnti di pilotaggio più elevate.
• Progetto Ottico:La lente trasparente produce un fascio luminoso più focalizzato rispetto a una lente diffusa. Considerare questo aspetto nella progettazione della guida-luce o del diffusore per applicazioni di retroilluminazione.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

La principale differenziazione di questo LED risiede nella suaarchitettura a montaggio inverso. A differenza dei LED a emissione superiore, la luce viene emessa attraverso il substrato, il che spesso consente un'installazione a profilo più basso e un angolo di visione molto ampio, ideale per l'iniezione laterale nelle guide-luce. L'uso di unchip InGaNfornisce alta efficienza e luminosità nello spettro blu. La conformità agli standard diposizionamento automaticoerifusione IRlo rende un componente plug-and-play per le moderne linee di assemblaggio SMT ad alto volume, distinguendolo dai LED più vecchi a foro passante o per assemblaggio manuale.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Posso pilotare questo LED a 20 mA in modo continuo?

R: Sì, 20 mA è la massima corrente diretta continua raccomandata. Per una longevità ottimale e per tenere conto degli effetti termici, è comune operare a o al di sotto di questo valore, come la corrente di prova standard di 5 mA.

D: Cosa indica il codice bin nel numero di parte (es. -5A)?

R: Sebbene non sia esplicitamente dettagliato nell'estratto, i suffissi come "-5A" spesso indicano combinazioni specifiche di bin per tensione diretta, intensità e/o lunghezza d'onda secondo gli elenchi di codici bin forniti. Ciò consente una selezione precisa in base alle esigenze dell'applicazione.

D: È necessario un dissipatore di calore per questo LED?

R: Per il funzionamento a o al di sotto di 20 mA in condizioni ambientali tipiche, il rame del PCB stesso di solito fornisce una dissipazione sufficiente. Per temperature ambiente elevate o se pilotato ai valori massimi assoluti, è consigliabile migliorare la progettazione termica dell'impronta sul PCB.

D: Posso usarlo per l'illuminazione esterna automobilistica?

R: La scheda tecnica afferma che il LED è destinato a equipaggiamenti elettronici ordinari. Per applicazioni con requisiti di affidabilità eccezionali come l'illuminazione esterna automobilistica, è necessaria la consultazione con il produttore per verificarne l'idoneità e ottenere specifiche qualifiche di grado automobilistico.

11. Esempio Pratico di Utilizzo

Caso di Progetto: Retroilluminazione per Display di un Quadro Strumenti di Piccole Dimensioni

Un progettista deve retroilluminare un display LCD monocromatico da 2 pollici con illuminazione uniforme. Sceglie il LTST-C230TBKT-5A per la sua proprietà di emissione laterale. Quattro LED sono posizionati lungo un bordo di una lastra guida-luce (LGP) in acrilico. I LED sono pilotati in serie da un driver a corrente costante impostato a 15 mA per LED, garantendo corrente e luminosità uniformi. L'ampio angolo di visione di 130 gradi accoppia efficientemente la luce nella LGP. Il progettista seleziona LED dallo stesso bin di intensità (es. M1) e bin di lunghezza d'onda (es. AC) per garantire luminosità e colore consistenti su tutto il display. Il layout del PCB segue le dimensioni suggerite per i pad e include connessioni di alleggerimento termico a un piano di massa per la dissipazione del calore.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

L'emissione di luce in questo LED si basa sull'elettroluminescenza in una giunzione p-n semiconduttrice realizzata con materiali InGaN. Quando viene applicata una tensione diretta, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva dove si ricombinano. Nei semiconduttori InGaN, questa ricombinazione rilascia energia principalmente sotto forma di fotoni blu. La lunghezza d'onda specifica (colore blu) è determinata dall'energia del bandgap della lega InGaN. Il design a "montaggio inverso" significa che il chip è montato in modo che lo strato attivo generatore di luce emetta verso il basso attraverso il substrato trasparente del chip, che viene poi modellato e diretto dalla lente epossidica trasparente del package.

13. Tendenze di Sviluppo

La tendenza nei LED SMD come questo continua verso una maggiore efficienza luminosa (più luce in uscita per watt di ingresso elettrico), un miglioramento della coerenza del colore attraverso una classificazione in bin più stretta e un'affidabilità migliorata in condizioni di temperatura e umidità più elevate. La tecnologia del package si sta evolvendo per consentire impronte ancora più piccole mantenendo o aumentando l'uscita luminosa. C'è anche una forte spinta verso un'adozione più ampia di materiali senza piombo e senza alogeni per soddisfare le normative ambientali in evoluzione a livello globale. L'integrazione dei LED nei processi di assemblaggio e ispezione automatizzati rimane un focus chiave, garantendo la compatibilità con le linee di produzione intelligenti dell'Industria 4.0.