Scheda Tecnica LED SMD a Montaggio Inverso - Colore Arancione - Corrente Diretta 5mA - Tensione Diretta 2.3V - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche di un LED SMD (Surface-Mount Device) ad alta luminosità a montaggio inverso. Il dispositivo utilizza un chip semiconduttore in Fosfuro di Alluminio Indio Gallio (AlInGaP), noto per la sua elevata efficienza luminosa e l'ottima purezza del colore, in particolare nello spettro dall'arancione al rosso. L'applicazione principale è come spia compatta e affidabile in vari assemblaggi elettronici dove lo spazio è limitato e la configurazione a montaggio inverso è vantaggiosa per motivi di design o estetici.

I vantaggi principali di questo componente includono la conformità alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose), rendendolo una scelta rispettosa dell'ambiente. È confezionato su nastro standard da 8 mm avvolto su bobine da 7 pollici, garantendo compatibilità con le attrezzature automatiche di pick-and-place ad alta velocità. Inoltre, il dispositivo è progettato per resistere ai processi standard di rifusione a infrarossi (IR) comunemente utilizzati nella moderna produzione elettronica, facilitando l'integrazione negli assemblaggi di schede a circuito stampato (PCB).

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

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 non devono essere superati in nessuna condizione operativa.

• Dissipazione di Potenza (Pd):75 mW. Questa è la massima quantità di potenza che il package del LED può dissipare come calore senza degradare le prestazioni o l'affidabilità.
• Corrente Diretta di Picco (I_F(peak)):80 mA. Questa è la massima corrente diretta istantanea ammissibile, tipicamente specificata in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza dell'impulso 0.1ms) per prevenire il surriscaldamento della giunzione semiconduttrice.
• Corrente Diretta Continua (I_F):30 mA DC. Questa è la massima corrente in regime stazionario che può essere applicata in modo continuativo.
• Tensione Inversa (V_R):5 V. L'applicazione di una tensione inversa superiore a questo valore può causare la rottura e il guasto del LED.
• Temperatura di Funzionamento e Conservazione:-30°C a +85°C (funzionamento), -40°C a +85°C (conservazione). Questi intervalli garantiscono l'integrità meccanica ed elettrica del LED.
• Temperatura di Saldatura:Resiste a 260°C per 10 secondi, conforme ai profili di saldatura senza piombo (Pb-free).

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi parametri sono misurati in condizioni di prova standard a una temperatura ambiente (T_a) di 25°C e una corrente diretta (I_F) di 5 mA, salvo diversa indicazione.

• Intensità Luminosa (I_V):Varia da un minimo di 11.2 millicandele (mcd) a un massimo di 71.0 mcd. Il valore effettivo per un'unità specifica dipende dal suo codice di bin assegnato (vedi Sezione 3).
• Angolo di Visione (2θ_1/2):130 gradi. Questo è l'angolo totale a cui l'intensità luminosa è la metà di quella misurata sull'asse centrale (0°). Un ampio angolo di visione come questo è tipico per LED con lente trasparente, fornendo un pattern di luce ampio e diffuso adatto per applicazioni di indicazione.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λ_P):Tipicamente 611 nanometri (nm). Questa è la lunghezza d'onda alla quale l'emissione spettrale di potenza è massima.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):Tipicamente 605 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 chiave per la specifica del colore.
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ):Tipicamente 17 nm. Questa è la larghezza a metà altezza (FWHM) dello spettro di emissione, che indica la purezza del colore. Una larghezza di banda più piccola indica una sorgente luminosa più monocromatica.
• Tensione Diretta (V_F):Varia da 1.9V (min) a 2.3V (max) a 5 mA. Questa è la caduta di tensione ai capi del LED quando è in conduzione. I progettisti devono assicurarsi che il circuito di pilotaggio possa fornire una tensione sufficiente.
• Corrente Inversa (I_R):Massimo 10 µA a una tensione inversa di 5V. Questa è la piccola corrente di dispersione che scorre quando il LED è polarizzato inversamente entro il suo limite di sicurezza.
• Capacità (C):Tipicamente 40 pF misurata a polarizzazione 0V e 1 MHz. Questa capacità parassita può essere una considerazione nelle applicazioni di commutazione ad alta frequenza.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per gestire le variazioni naturali del processo di produzione dei semiconduttori, i LED vengono suddivisi in bin di prestazione. Ciò garantisce coerenza all'interno di un lotto di produzione. Per questo prodotto, il binning si basa principalmente sull'intensità luminosa.

L'elenco dei codici bin definisce quattro gruppi distinti:

• Bin L:Intensità luminosa da 11.2 mcd a 18.0 mcd.
• Bin M:Intensità luminosa da 18.0 mcd a 28.0 mcd.
• Bin N:Intensità luminosa da 28.0 mcd a 45.0 mcd.
• Bin P:Intensità luminosa da 45.0 mcd a 71.0 mcd.

Una tolleranza di +/-15% è applicata ai valori di intensità all'interno di ciascun bin. I progettisti dovrebbero selezionare il bin appropriato in base alla luminosità richiesta per la loro applicazione, comprendendo che le unità di un bin superiore (es. P) saranno più luminose di quelle di un bin inferiore (es. L) quando pilotate nelle stesse condizioni.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene nel datasheet siano referenziate curve grafiche specifiche (es. Figura 1 per la distribuzione spettrale, Figura 5 per l'angolo di visione), i dati testuali consentono l'analisi delle relazioni chiave.

Corrente Diretta vs. Intensità Luminosa:L'intensità luminosa è specificata a I_F= 5mA. In generale, per i LED AlInGaP, l'intensità luminosa aumenta in modo super-lineare con la corrente a livelli inferiori e tende poi a saturarsi a correnti più elevate a causa del droop termico e di efficienza. Un funzionamento significativamente al di sopra della corrente di prova può produrre un'uscita più alta, ma deve essere gestito con attenzione entro i valori massimi assoluti per corrente e dissipazione di potenza.

Corrente Diretta vs. Tensione Diretta:L'intervallo di V_Fè dato a 5mA. La tensione diretta ha un coefficiente di temperatura negativo, il che significa che diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Aumenta anche in modo logaritmico con la corrente.

Dipendenza dalla Temperatura:L'emissione luminosa dei LED diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Questa caratteristica è cruciale per le applicazioni in cui il LED può operare a temperature ambiente elevate o dove l'autoriscaldamento dovuto a correnti di pilotaggio elevate è significativo. L'intervallo di temperatura operativa specificato di -30°C a +85°C definisce l'ambiente in cui il LED funzionerà entro le sue specifiche pubblicate.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

Il dispositivo è conforme a un profilo di package standard EIA (Electronic Industries Alliance). Essendo di tipo a montaggio inverso, il LED è destinato a essere montato sul lato opposto del PCB rispetto a quello da cui si osserva la luce, con l'emissione luminosa che avviene attraverso un foro o un'apertura nella scheda. Ciò crea un aspetto elegante e a filo sul lato rivolto all'utente.

Le dimensioni dettagliate del package, inclusi lunghezza, larghezza, altezza del corpo e posizioni dei terminali, sono fornite nei disegni del datasheet. Queste misure critiche sono necessarie per progettare l'impronta sul PCB, inclusi il foro per la lente e il layout delle piazzole di saldatura.

Identificazione della Polarità:Il catodo è tipicamente contrassegnato, spesso da una tacca, un punto verde o una diversa lunghezza/forma del terminale. La polarità corretta deve essere osservata durante l'assemblaggio, poiché l'applicazione di una tensione inversa superiore a 5V può danneggiare il dispositivo.

Dimensioni Consigliate per le Piazzole di Saldatura:Il datasheet include un land pattern consigliato (geometria della piazzola di saldatura) per il design del PCB. Rispettare queste raccomandazioni favorisce la formazione affidabile del giunto saldato durante la rifusione, un corretto allineamento e una buona resistenza meccanica.

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 di saldatura senza piombo (Pb-free). I parametri chiave di questo profilo includono:

• Zona di Pre-riscaldamento:Rampa fino a 150-200°C.
• Tempo di Soak/Pre-riscaldamento:Massimo 120 secondi per consentire la stabilizzazione della temperatura su tutto il PCB.
• Temperatura di Picco:Massimo 260°C. Il LED è classificato per resistere a questa temperatura per un massimo di 10 secondi.
• Tempo Sopra il Liquido (TAL):Il tempo in cui la saldatura è fusa deve essere controllato per garantire una corretta formazione del giunto senza sottoporre il LED a stress termico eccessivo.

Il profilo si basa sugli standard JEDEC, garantendo compatibilità con le linee di assemblaggio standard SMT (Surface-Mount Technology). È fondamentale caratterizzare il profilo specifico per un dato design PCB, considerando spessore della scheda, densità dei componenti e tipo di pasta saldante.

6.2 Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale, è necessario prestare estrema attenzione:

• La temperatura del saldatore non deve superare i 300°C.
• Il tempo di saldatura deve essere limitato a un massimo di 3 secondi per terminale.
• Questa operazione dovrebbe essere eseguita una sola volta per evitare danni termici al package plastico e ai bonding interni.

6.3 Pulizia

Dovrebbero essere utilizzati solo agenti di pulizia specificati. I solventi consigliati includono alcol etilico o alcol isopropilico (IPA). Il LED dovrebbe essere immerso a temperatura ambiente normale per meno di un minuto. Prodotti chimici aggressivi o non specificati possono danneggiare la lente epossidica e il materiale del package, portando a scolorimento, crepe o delaminazione.

6.4 Conservazione e Manipolazione

• Precauzioni ESD (Scarica Elettrostatica):I LED sono sensibili all'elettricità statica. Sono obbligatori controlli ESD adeguati, inclusi l'uso di braccialetti collegati a terra, tappetini antistatici e contenitori conduttivi.
• Sensibilità all'Umidità:Il package ha un Livello di Sensibilità all'Umidità (MSL). Per i dispositivi rimossi dalla loro confezione originale a tenuta d'umidità (con essiccante), si raccomanda di completare la saldatura a rifusione IR entro 672 ore (28 giorni) in condizioni di conservazione non superiori a 30°C e 60% di umidità relativa. Se questo intervallo viene superato, è necessario un trattamento di "baking" a circa 60°C per almeno 20 ore prima della saldatura per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire il fenomeno del "popcorning" (crepe del package) durante la rifusione.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

Il prodotto è fornito in formato nastro-e-bobina compatibile con le attrezzature di assemblaggio automatico.

• Larghezza del Nastro:8 mm.
• Diametro della Bobina:7 pollici.
• Quantità per Bobina:3000 pezzi.
• Quantità Minima d'Ordine (MOQ):500 pezzi per quantità residue.
• Standard di Imballaggio:Conforme alle specifiche ANSI/EIA-481. Le tasche del nastro sono sigillate con un nastro di copertura superiore. Il numero massimo consentito di tasche vuote consecutive (componenti mancanti) è due.

Il numero di parteLTST-C230KFKT-5Aidentifica in modo univoco questa specifica variante: montaggio inverso, lente trasparente, chip AlInGaP, colore arancione.

8. Note Applicative e Considerazioni di Progettazione

Applicazioni Tipiche:Questo LED è adatto per scopi di indicazione generale in elettronica di consumo, apparecchiature per ufficio, dispositivi di comunicazione ed elettrodomestici. Il suo design a montaggio inverso è ideale per pannelli frontali, interfacce di controllo e display di stato dove si desidera un aspetto pulito e basato su foro.

Limitazione di Corrente:Un resistore esterno di limitazione della corrente è quasi sempre necessario quando si pilota un LED da una sorgente di tensione. Il valore del resistore (R) può essere calcolato usando la Legge di Ohm: R = (V_sorgente- V_F) / I_F. Utilizzare la V_Fmassima dal datasheet (2.3V) per garantire una corrente di pilotaggio sufficiente in tutte le condizioni. Ad esempio, per pilotare il LED a 5mA da un'alimentazione di 5V: R = (5V - 2.3V) / 0.005A = 540 Ohm. Un resistore standard da 560 Ohm sarebbe una scelta sicura.

Gestione Termica:Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa, il funzionamento continuo a correnti elevate (es. vicino al massimo di 30mA) in un'ambiente ad alta temperatura può aumentare la temperatura di giunzione. Ciò riduce l'emissione luminosa e può influire sull'affidabilità a lungo termine. Assicurare un'adeguata area di rame sul PCB o via termiche attorno alle piazzole di saldatura per aiutare a dissipare il calore, specialmente per progetti che utilizzano più LED o che pilotano i LED in modo intensivo.

Progettazione Ottica:L'angolo di visione di 130 gradi fornisce un'ampia dispersione. Per applicazioni che richiedono un fascio più focalizzato, sarebbero necessarie ottiche secondarie (come una lente montata sopra l'apertura del PCB). La lente trasparente non diffonde la luce internamente, quindi il pattern luminoso sarà definito dalla geometria del chip e dalla lente primaria del package.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

La caratteristica distintiva principale di questo componente è la sua configurazione amontaggio inverso. Rispetto ai LED SMD standard a emissione superiore, questo design consente al PCB stesso di fungere da guida della luce e da cornice, offrendo un'estetica unica e potenzialmente risparmiando spazio verticale dietro il pannello.

L'uso della tecnologia semiconduttriceAlInGaPè un altro significativo vantaggio per i colori arancione/rosso. I LED AlInGaP generalmente offrono una maggiore efficienza luminosa e una migliore stabilità termica rispetto a tecnologie più datate come il Fosfuro di Arseniuro di Gallio (GaAsP). Ciò si traduce in un'emissione luminosa più brillante e un colore più consistente durante la vita del dispositivo e nell'intervallo di temperatura operativa.

La sua compatibilità con la standardrifusione IRe ilposizionamento automaticolo rende facile da assemblare come qualsiasi altro componente SMD, minimizzando la complessità produttiva nonostante il suo stile di montaggio specializzato.

10. Domande Frequenti (FAQ)

D: Cosa significa "montaggio inverso"?

R: Un LED a montaggio inverso è progettato per essere installato sul lato del PCB opposto a quello di visione. La luce emette attraverso un foro nel PCB, consentendo al corpo del LED di essere nascosto dietro il pannello per un aspetto uniforme.

D: Posso pilotare questo LED senza un resistore di limitazione della corrente?

R: No. Collegare un LED direttamente a una sorgente di tensione superiore alla sua tensione diretta causerà un flusso di corrente eccessivo, distruggendo rapidamente il dispositivo. Utilizzare sempre un resistore in serie o un driver a corrente costante.

D: L'intensità luminosa ha un ampio intervallo (da 11.2 a 71.0 mcd). Come faccio a sapere cosa otterrò?

R: L'intensità specifica è determinata dal codice di bin (L, M, N, P). È necessario specificare il bin richiesto al momento dell'ordine. Se non viene ordinato un bin specifico, si potrebbero ricevere unità da qualsiasi bin all'interno della gamma del prodotto.

D: Questo LED è adatto per uso esterno?

R: L'intervallo di temperatura operativa è -30°C a +85°C, che copre molti ambienti. Tuttavia, il datasheet non specifica un grado di protezione IP contro polvere e acqua. Per uso esterno, sarebbe necessaria una sigillatura aggiuntiva (rivestimento conformale, guarnizioni) per proteggere il LED e i suoi giunti saldati da umidità e contaminanti.

D: Come identifico l'anodo e il catodo?

R: Fare riferimento al diagramma di marcatura del package nel datasheet. Tipicamente, il catodo è contrassegnato. In caso di dubbio, utilizzare un multimetro in modalità test diodi; il LED si illuminerà debolmente quando polarizzato direttamente (morsetto positivo sull'anodo, negativo sul catodo).

11. Esempio Pratico di Progettazione

Scenario:Progettazione di un indicatore di stato per un router di rete. L'indicatore dovrebbe essere un piccolo punto arancione sul pannello frontale, a filo con la superficie.

1. Layout PCB:Sul lato componenti (inferiore) del PCB, progettare l'impronta utilizzando le dimensioni consigliate per le piazzole di saldatura dal datasheet. Sul lato superiore (rivolto all'utente), creare una piccola apertura (foro) nella maschera saldante e in eventuali sovrapposizioni, allineata con la posizione della lente del LED. Il diametro del foro dovrebbe essere leggermente più grande della lente per evitare di bloccare la luce.
2. Progettazione del Circuito:Il microcontrollore del router opera a 3.3V. Per pilotare il LED a una corrente conservativa di 5mA, calcolare il resistore in serie: R = (3.3V - 2.3V) / 0.005A = 200 Ohm. Utilizzare un resistore standard da 200 Ohm o 220 Ohm posto in serie sullo stesso strato PCB del LED.
3. Assemblaggio:Il PCB viene assemblato utilizzando un processo standard di rifusione senza piombo. Il LED viene posizionato automaticamente dal nastro-e-bobina sulle piazzole sul lato inferiore. Durante la rifusione, viene saldato in posizione.
4. Assemblaggio Finale:Il PCB viene installato nel telaio del router. Il pannello frontale ha una piccola finestra allineata con l'apertura del PCB. Quando alimentato, la luce arancione brilla attraverso l'apertura e la finestra del pannello frontale, creando un indicatore pulito e moderno.

12. Principio Tecnologico

I Diodi Emettitori di Luce (LED) sono dispositivi semiconduttori che emettono luce attraverso un processo chiamato elettroluminescenza. Quando una tensione diretta viene applicata alla giunzione p-n, 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, l'energia viene rilasciata sotto forma di fotoni (luce). La lunghezza d'onda specifica (colore) della luce emessa è determinata dall'energia del bandgap del materiale semiconduttore utilizzato nella regione attiva.

Questo particolare LED utilizza un semiconduttore composto diFosfuro di Alluminio Indio Gallio (AlInGaP). Controllando con precisione i rapporti di alluminio, indio, gallio e fosforo durante la crescita del cristallo, gli ingegneri possono sintonizzare il bandgap per produrre luce nello spettro giallo, arancione e rosso con alta efficienza. Il sistema di materiali AlInGaP è noto per la sua elevata efficienza quantica interna e buone prestazioni a temperature elevate rispetto ad altri materiali per questi colori.

13. Tendenze del Settore

L'industria dei LED continua a evolversi verso una maggiore efficienza, fattori di forma più piccoli e una maggiore integrazione. Per LED di tipo indicatore come questo, le tendenze includono:

• Miniaturizzazione:Sviluppo di dimensioni di package ancora più piccole (es. 0402, 0201 metriche) per risparmiare spazio su PCB in dispositivi sempre più compatti.
• Maggiore Luminosità a Correnti Inferiori:Miglioramenti nel design del chip e nei materiali consentono una luminosità sufficiente a correnti di pilotaggio molto basse (es. 1-2 mA), riducendo il consumo energetico complessivo del sistema, fondamentale per dispositivi IoT alimentati a batteria.
• Migliore Coerenza del Colore:Specifiche di binning più strette e controlli di produzione avanzati portano a minori variazioni di colore e luminosità all'interno di un lotto di produzione, importante per applicazioni che utilizzano più LED (es. barre luminose, array).
• Affidabilità Migliorata:Miglioramenti continui nei materiali del package (epossidica, silicone) per resistere meglio a temperature di rifusione più elevate, condizioni ambientali più severe e fornire una durata operativa più lunga.
• Soluzioni Integrate:Crescita di LED con resistori integrati o circuiti integrati di pilotaggio, semplificando il design del circuito riducendo il numero di componenti esterni.

La configurazione a montaggio inverso stessa fa parte di una tendenza più ampia verso soluzioni di illuminazione più integrate esteticamente e robuste meccanicamente nell'elettronica di consumo e industriale.