Scheda Tecnica LED SMD a Montaggio Inverso LTST-C230TGKT - Verde 530nm - 3.2V - 76mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche di un diodo a emissione luminosa (LED) ad alta luminosità, a montaggio superficiale (SMD) e a montaggio inverso. Il componente utilizza un chip semiconduttore InGaN (Indio Gallio Nitruro) per produrre luce verde. È progettato per processi di assemblaggio automatizzati ed è compatibile con la saldatura a rifusione a infrarossi (IR), rendendolo adatto alla produzione elettronica di alto volume. Il LED è confezionato su nastro da 8mm avvolto su bobine da 7 pollici, aderendo allo standard di imballaggio EIA (Electronic Industries Alliance) per una manipolazione e un posizionamento uniformi.

1.1 Caratteristiche e Vantaggi Principali

• Conforme RoHS & Prodotto Ecologico:Prodotto senza l'uso di sostanze pericolose come piombo, mercurio e cadmio, in conformità con le normative ambientali.
• Design a Montaggio Inverso:Il package è progettato per il montaggio in cui la superficie emissiva è rivolta verso il circuito stampato (PCB), consentendo specifici design ottici o layout che risparmiano spazio.
• Chip InGaN Ultra-Luminoso:Il sistema di materiali InGaN consente un'elevata efficienza luminosa e una ben definita emissione di colore verde.
• Compatibilità con l'Automazione:L'imballaggio a nastro e bobina e l'impronta standardizzata garantiscono la compatibilità con le attrezzature automatiche ad alta velocità di prelievo e posizionamento (pick-and-place).
• Saldabile a Rifusione (Reflow):Resiste ai profili standard di saldatura a rifusione a infrarossi utilizzati nelle linee di assemblaggio della tecnologia a montaggio superficiale (SMT).

2. Approfondimento delle Specifiche Tecniche

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Il funzionamento in queste condizioni non è garantito.

• Dissipazione di Potenza (Pd):76 mW
• Corrente Diretta di Picco (I_F(peak)):100 mA (con ciclo di lavoro 1/10, larghezza di impulso 0.1ms)
• Corrente Diretta Continua (I_F):20 mA
• Intervallo di Temperatura Operativa (T_opr):-20°C a +80°C
• Intervallo di Temperatura di Conservazione (T_stg):-30°C a +100°C
• Condizioni di Saldatura a Infrarossi:Temperatura di picco di 260°C per un massimo di 10 secondi.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi sono i parametri di prestazione tipici misurati a una temperatura ambiente (T_a) di 25°C in condizioni di test specificate.

• Intensità Luminosa (I_V):Varia da un minimo di 71.0 mcd a un massimo di 450.0 mcd a una corrente diretta (I_F) di 20 mA. 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 suo valore di picco (sull'asse).
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_P):530 nm. La lunghezza d'onda alla quale la potenza spettrale in uscita è massima.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):525 nm (tipico). Questa è l'unica lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano che definisce il colore del LED, derivata dal diagramma di cromaticità CIE.
• Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ):35 nm (tipico). Indica la purezza spettrale; un valore più piccolo significa una sorgente luminosa più monocromatica.
• Tensione Diretta (V_F):Tipicamente 3.20V, con un intervallo da 2.80V a 3.60V a I_F= 20 mA.
• Corrente Inversa (I_R):Massimo 10 μA quando viene applicata una tensione inversa (V_R) di 5V.Importante:Questo LED non è progettato per funzionare in polarizzazione inversa; questo parametro di test è solo per la caratterizzazione della dispersione (leakage).

2.3 Precauzioni per le Scariche Elettrostatiche (ESD)

Il LED è sensibile alle scariche elettrostatiche e ai sovratensioni. Sono obbligatorie adeguate misure di controllo ESD durante la manipolazione, inclusi l'uso di braccialetti collegati a terra, guanti antistatici e l'assicurazione che tutte le apparecchiature siano correttamente messe a terra per prevenire guasti latenti o catastrofici.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza di colore e luminosità nella produzione, i LED vengono suddivisi in bin di prestazione. Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfino requisiti applicativi specifici.

3.1 Binning della Tensione Diretta (Unità: V @ 20mA)

La tolleranza su ciascun bin è di ±0.1V.

• D7:2.80 – 3.00V
• D8:3.00 – 3.20V
• D9:3.20 – 3.40V
• D10:3.40 – 3.60V

3.2 Binning dell'Intensità Luminosa (Unità: mcd @ 20mA)

La tolleranza su ciascun bin è di ±15%.

• Q:71.0 – 112.0 mcd
• R:112.0 – 180.0 mcd
• S:180.0 – 280.0 mcd
• T:280.0 – 450.0 mcd

3.3 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante (Unità: nm @ 20mA)

La tolleranza per ciascun bin è di ±1nm.

• AP:520.0 – 525.0 nm
• AQ:525.0 – 530.0 nm
• AR:530.0 – 535.0 nm

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento a curve di prestazione tipiche (ad es., intensità luminosa relativa vs. corrente diretta, tensione diretta vs. temperatura, distribuzione spettrale). Queste curve sono essenziali per comprendere il comportamento del dispositivo in condizioni non standard.

• Curve I-V/L-I:Mostrano la relazione tra corrente diretta (I_F), tensione diretta (V_F) e uscita luminosa (Intensità Luminosa). L'uscita luminosa è generalmente proporzionale alla corrente, ma l'efficienza può diminuire a correnti molto elevate a causa del riscaldamento.
• Dipendenza dalla Temperatura:La tensione diretta tipicamente diminuisce con l'aumentare della temperatura di giunzione, mentre anche l'intensità luminosa diminuisce. I progettisti devono tenere conto della gestione termica per mantenere una luminosità costante.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico che mostra la potenza luminosa in uscita attraverso le lunghezze d'onda, centrato attorno alla lunghezza d'onda di picco di 530 nm con una tipica larghezza a mezza altezza di 35 nm.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il LED è fornito in un package SMD standard. Tutte le dimensioni sono in millimetri con una tolleranza generale di ±0.10 mm salvo diversa specificazione. Il disegno include misure chiave come lunghezza totale, larghezza, altezza e dimensioni/posizione dei pad del catodo/anodo.

5.2 Layout Consigliato per i Pads di Saldatura

Viene fornito un modello di piazzola PCB consigliato (footprint) per garantire la formazione affidabile del giunto di saldatura durante la rifusione. Rispettare questo modello aiuta a prevenire l'effetto "tombstoning" (componente che si solleva) e garantisce un corretto allineamento.

5.3 Identificazione della Polarità

Il componente presenta una marcatura o una caratteristica fisica (ad es., una tacca, un angolo smussato o un punto) per identificare il catodo. La polarità corretta deve essere osservata durante il layout del PCB e l'assemblaggio.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione (Reflow)

Viene fornito un profilo di rifusione a infrarossi suggerito per processi di saldatura senza piombo (Pb-free). I parametri chiave includono:

• Preriscaldamento:150–200°C per un massimo di 120 secondi per riscaldare gradualmente il circuito e attivare il flussante.
• Temperatura di Picco:Massimo 260°C.
• Tempo Sopra il Liquido (TAL):Il componente dovrebbe essere esposto alla temperatura di picco per un massimo di 10 secondi. La rifusione non dovrebbe essere eseguita più di due volte.

Il profilo si basa sugli standard JEDEC per garantire un montaggio affidabile senza danneggiare il package del LED.

6.2 Saldatura Manuale (Se Necessaria)

Se è richiesta la saldatura manuale, utilizzare un saldatore a temperatura controllata:

• Temperatura del Saldatore:Massimo 300°C.
• Tempo di Saldatura:Massimo 3 secondi per pad. Limitare a un solo ciclo di saldatura.

6.3 Pulizia

Se è necessaria una pulizia post-saldatura, utilizzare solo solventi specificati per evitare di danneggiare la lente in plastica e il package. Gli agenti consigliati sono alcol etilico o alcol isopropilico a temperatura ambiente normale. Il tempo di immersione dovrebbe essere inferiore a un minuto. Non utilizzare la pulizia a ultrasuoni a meno che non sia esplicitamente verificato come sicuro per questo componente.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e del Rullo (Tape and Reel)

• Larghezza del Nastro Portante:8 mm.
• Diametro del Rullo:7 pollici.
• Quantità per Rullo:3000 pezzi.
• Quantità Minima d'Ordine (MOQ):500 pezzi per quantità residue.
• Sigillatura delle Tasche:Le tasche vuote sono sigillate con nastro di copertura.
• Componenti Mancanti:È consentito un massimo di due LED mancanti consecutivi secondo la specifica (ANSI/EIA 481).

8. Conservazione e Manipolazione

• Confezione Sigillata:Conservare a ≤30°C e ≤90% di Umidità Relativa (UR). La durata di conservazione è di un anno quando conservato nella busta barriera all'umidità originale con essiccante.
• Confezione Aperta:Per i componenti rimossi dalla busta sigillata, l'ambiente di conservazione non deve superare i 30°C e il 60% di UR. Si raccomanda di completare la saldatura a rifusione IR entro 672 ore (28 giorni, MSL 2a) dall'esposizione. Per una conservazione più lunga al di fuori della busta originale, utilizzare un contenitore sigillato con essiccante o un essiccatore a azoto. I componenti esposti per più di 672 ore dovrebbero essere sottoposti a "baking" a circa 60°C per almeno 20 ore prima dell'assemblaggio per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire l'effetto "popcorning" durante la rifusione.

9. Note Applicative e Considerazioni di Progetto

9.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo LED verde ad alta luminosità è adatto per un'ampia gamma di applicazioni che richiedono indicazione di stato, retroilluminazione o illuminazione decorativa, tra cui:

• Elettronica di consumo (ad es., indicatori su elettrodomestici, apparecchi audio).
• Pannelli di controllo industriali e interfacce uomo-macchina (HMI).
• Illuminazione interna automobilistica (applicazioni non critiche, soggette a ulteriore qualifica).
• Insegne e strisce luminose decorative.

Nota Critica:Questo prodotto è destinato a apparecchiature elettroniche ordinarie. Per applicazioni in cui un guasto potrebbe mettere in pericolo la vita o la salute (aviazione, dispositivi medici, sistemi di sicurezza), è essenziale consultare il produttore per l'idoneità e i requisiti di affidabilità aggiuntivi prima dell'integrazione nel progetto (design-in).

9.2 Progettazione del Circuito

• Limitazione di Corrente:Un LED è un dispositivo guidato in corrente. Utilizzare sempre una resistenza di limitazione in serie o un circuito driver a corrente costante per evitare di superare la corrente diretta continua massima (20 mA). Il valore della resistenza può essere calcolato utilizzando la Legge di Ohm: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F.
• Selezione della Tensione:Tenere conto del bin della tensione diretta (D7-D10) nel proprio progetto per garantire una corretta regolazione della corrente su tutte le unità, specialmente quando si collegano più LED in serie.
• Protezione dalla Tensione Inversa:Poiché il dispositivo non è progettato per il funzionamento inverso, assicurarsi che i progetti del circuito impediscano l'applicazione di qualsiasi polarizzazione inversa attraverso il LED. Nei circuiti in cui è possibile una tensione inversa (ad es., accoppiamento AC o carichi induttivi), considerare l'aggiunta di un diodo di protezione in parallelo (polarizzato inversamente rispetto al LED).

9.3 Gestione Termica

Sebbene la dissipazione di potenza sia relativamente bassa (76 mW), un'efficace gestione termica sul PCB è cruciale per mantenere l'affidabilità a lungo termine e un'uscita luminosa costante. Assicurare un'adeguata area di rame attorno ai pad di saldatura per fungere da dissipatore di calore, specialmente quando si opera ad alte temperature ambiente o vicino alla corrente massima.

10. Confronto Tecnico e Differenziazione

Questo LED a montaggio inverso offre vantaggi specifici:

• vs. LED Standard a Emissione Superiore:Il design a montaggio inverso consente soluzioni ottiche innovative in cui la luce è diretta attraverso il PCB o riflessa da esso, permettendo design di prodotto più sottili o guide luminose specifiche.
• vs. Package Non Compatibili con l'Automazione:L'imballaggio a nastro e bobina e la robusta costruzione SMD offrono significativi vantaggi in termini di costo e affidabilità nell'assemblaggio automatizzato di alto volume rispetto ai LED a foro passante o ai componenti confezionati sfusi.
• vs. LED con Angolo di Visione più Ampio:L'angolo di visione di 130 gradi fornisce un buon equilibrio tra ampia visibilità e intensità diretta. Per applicazioni che richiedono un fascio molto stretto, sarebbe più adatta una versione con lente o un package diverso.

11. Domande Frequenti (FAQ)

11.1 Qual è la differenza tra Lunghezza d'Onda di Picco e Lunghezza d'Onda Dominante?

Lunghezza d'Onda di Picco (λ_P):La specifica lunghezza d'onda alla quale il LED emette la massima potenza ottica. È una misura fisica dallo spettro.
Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):L'unica lunghezza d'onda che l'occhio umano percepisce come il colore della luce. Viene calcolata dalle coordinate colore CIE. Per un LED verde monocromatico, questi valori sono spesso vicini, come in questo caso (530 nm vs. 525 nm).

11.2 Posso alimentare questo LED direttamente con una tensione di 5V?

No.Collegare una tensione di 5V direttamente ai capi del LED tenterebbe di forzare una corrente molto elevata attraverso di esso, superando quasi certamente il valore massimo assoluto e causando un guasto immediato. È necessario utilizzare sempre un meccanismo di limitazione della corrente, come una resistenza. Ad esempio, con un'alimentazione di 5V e una V_Ftipica di 3.2V a 20 mA, sarebbe necessaria una resistenza in serie di (5V - 3.2V) / 0.02A = 90 Ohm (una resistenza standard da 91 Ohm).

11.3 Perché le condizioni di conservazione dopo l'apertura della busta sono così rigide?

I package SMD possono assorbire umidità dall'atmosfera. Durante il processo di saldatura a rifusione ad alta temperatura, questa umidità intrappolata può vaporizzarsi rapidamente, creando una pressione interna che può delaminare il package o crepare il die (un fenomeno noto come "popcorning" o "stress indotto dall'umidità"). Le condizioni di conservazione specificate e i requisiti di baking sono progettati per mitigare questo rischio.

12. Esempio di Caso di Studio per l'Integrazione (Design-in)

Scenario:Progettazione di un indicatore di stato per un dispositivo medico portatile che richiede un segnale verde chiaro e luminoso. Il PCB è densamente popolato e l'indicatore deve essere montato sul lato inferiore, con la luce convogliata attraverso un piccolo foro nell'involucro.
Soluzione:Il LED a montaggio inverso è una scelta ideale. Può essere posizionato sul fondo del PCB con la superficie emissiva rivolta verso la scheda. Una piccola via o apertura nello strato di rame del PCB direttamente sotto il LED consente alla luce di passare attraverso verso la guida luminosa dell'involucro. L'angolo di visione di 130 gradi garantisce un buon accoppiamento nella guida luminosa. Il progettista seleziona i binAQ(525-530 nm) per un colore verde uniforme eSoTper un'elevata luminosità. Viene utilizzato un driver a corrente costante impostato su 15-18 mA per garantire lunga vita e uscita stabile, tenendo conto della diffusione del bin della tensione diretta. Durante l'assemblaggio vengono seguite rigorose procedure di controllo ESD e umidità.

13. Introduzione al Principio Tecnologico

Questo LED si basa sulla tecnologia semiconduttore InGaN. In un LED, la corrente elettrica scorre attraverso una giunzione p-n formata da diversi materiali semiconduttori (InGaN per la regione attiva). Quando gli elettroni si ricombinano con le lacune in questa regione attiva, l'energia viene rilasciata sotto forma di fotoni (luce). La specifica composizione di Indio, Gallio e Nitruro determina il bandgap del materiale, che definisce direttamente la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa. Un contenuto di indio più alto generalmente sposta l'emissione verso lunghezze d'onda più lunghe (ad es., verde, giallo, rosso), sebbene i LED InGaN verdi rappresentino un significativo risultato tecnico a causa delle sfide materiali. Il chip è incapsulato in un package plastico che include una lente per modellare l'uscita luminosa e proteggere il die semiconduttore.

14. Tendenze del Settore

Il mercato dei LED SMD continua a evolversi con diverse tendenze chiave:

• Aumento dell'Efficienza (lm/W):La ricerca continua su materiali e packaging mira a estrarre più luce (lumen) dalla stessa potenza elettrica in ingresso (watt), riducendo il consumo energetico e il carico termico.
• Miniaturizzazione:I package stanno diventando più piccoli (ad es., dimensioni metriche 0201, 01005) per consentire design di scheda a maggiore densità e nuove applicazioni in dispositivi ultra-compatti.
• Migliore Coerenza di Colore & Binning:I progressi nella crescita epitassiale e nel controllo di produzione portano a distribuzioni di prestazioni più strette, riducendo la necessità di un ampio binning e semplificando le catene di approvvigionamento per applicazioni critiche per il colore.
• Integrazione:C'è una tendenza verso l'integrazione di più chip LED (RGB, RGBW) in un unico package o la combinazione di LED con driver e IC di controllo per creare moduli di illuminazione "intelligenti".
• Affidabilità & Durata:Concentrazione sul miglioramento delle prestazioni in condizioni di alta temperatura e alta corrente per soddisfare le esigenze delle applicazioni automobilistiche, industriali e di illuminazione esterna.

Il componente descritto in questa scheda tecnica rappresenta una soluzione matura, affidabile e ampiamente adottata in questo panorama in evoluzione.