LTST-S110KFKT - Scheda Tecnica LED SMD Arancione a Vista Laterale - Chip AlInGaP - 20mA - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche per un diodo a emissione luminosa (LED) a montaggio superficiale (SMD) ad alta luminosità e a vista laterale. L'applicazione principale di questo componente è la retroilluminazione di display LCD, dove il suo profilo di emissione laterale è particolarmente vantaggioso. Il LED utilizza un chip semiconduttore in Fosfuro di Alluminio, Indio e Gallio (AlInGaP), noto per produrre luce arancione efficiente e brillante. Il dispositivo è confezionato su nastro da 8mm avvolto in bobine da 7 pollici di diametro, risultando pienamente compatibile con i sistemi di assemblaggio automatico pick-and-place utilizzati nella produzione elettronica di alto volume.

Il prodotto è progettato per essere conforme alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose), classificandolo come "Prodotto Verde". È ingegnerizzato per la compatibilità con i processi standard di saldatura a rifusione a infrarossi (IR) e in fase di vapore, comuni nell'assemblaggio di schede a circuito stampato (PCB). Le sue caratteristiche elettriche sono inoltre compatibili con i livelli logici dei circuiti integrati (IC), semplificando la progettazione del circuito di pilotaggio.

2. Valori Massimi Assoluti

La seguente tabella elenca i limiti di stress che non devono essere superati in nessuna condizione operativa. Superare questi valori può causare danni permanenti al dispositivo. Tutti i valori sono specificati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C.

• Dissipazione di Potenza (Pd):75 mW. Questa è la massima quantità di potenza che il package del LED può dissipare in sicurezza sotto forma di calore.
• Corrente Diretta di Picco (IFP):80 mA. Questa è la massima corrente diretta istantanea ammissibile, tipicamente specificata in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms) per prevenire il surriscaldamento.
• Corrente Diretta Continua (IF):30 mA. Questa è la massima corrente diretta continua che può essere applicata al LED.
• Fattore di Derating:La corrente diretta continua deve essere ridotta linearmente di 0.4 mA per ogni grado Celsius di aumento della temperatura ambiente oltre i 50°C.
• Tensione Inversa (VR):5 V. Applicare una tensione inversa superiore a questa può danneggiare la giunzione semiconduttrice del LED.
• Intervallo di Temperatura Operativa e di Conservazione:-55°C a +85°C. Il dispositivo può essere conservato e operato in questo intervallo completo di temperature.
• Tolleranza alla Temperatura di Saldatura:Il LED può resistere alla saldatura a onda o a infrarossi a 260°C per un massimo di 5 secondi, o alla saldatura in fase di vapore a 215°C per un massimo di 3 minuti.

3. Caratteristiche Elettro-Ottiche

I seguenti parametri definiscono le prestazioni del LED in condizioni operative tipiche a Ta=25°C. "Tip." indica i valori tipici, mentre "Min." e "Max." definiscono i limiti garantiti per parametri specifici.

• Intensità Luminosa (Iv):45.0 mcd (Min.), 90.0 mcd (Tip.) a una corrente diretta (IF) di 20mA. L'intensità è misurata utilizzando un sensore filtrato per corrispondere alla risposta fotopica dell'occhio umano (curva CIE).
• Angolo di Visione (2θ1/2):130 gradi (Tip.). Questo è l'angolo totale a cui l'intensità luminosa scende alla metà del valore misurato sull'asse centrale.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λP):611 nm (Tip.). Questa è la lunghezza d'onda alla quale la potenza ottica in uscita è massima.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd):605 nm (Tip.). Derivata dalle coordinate cromatiche sul diagramma di cromaticità CIE, questa singola lunghezza d'onda rappresenta al meglio il colore percepito della luce.
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ):17 nm (Tip.). Questa è la larghezza totale a metà altezza (FWHM) dello spettro di emissione, che indica la purezza del colore.
• Tensione Diretta (VF):2.0 V (Min.), 2.4 V (Tip.) a IF=20mA. Questa è la caduta di tensione ai capi del LED quando conduce corrente.
• Corrente Inversa (IR):10 μA (Max.) a VR=5V. Questa è la piccola corrente di dispersione che scorre quando il LED è polarizzato inversamente.
• Capacità (C):40 pF (Tip.) misurata a polarizzazione 0V e frequenza 1MHz. Questa è la capacità di giunzione del LED.

4. Sistema di Binning

Per garantire coerenza nelle applicazioni, i LED vengono suddivisi in bin in base alla loro intensità luminosa misurata. Il codice di bin fa parte dell'identificazione del prodotto. La seguente struttura di binning si applica al LTST-S110KFKT a IF=20mA:

• Codice Bin P:Intervallo di Intensità Luminosa da 45.0 mcd a 71.0 mcd.
• Codice Bin Q:Intervallo di Intensità Luminosa da 71.0 mcd a 112.0 mcd.
• Codice Bin R:Intervallo di Intensità Luminosa da 112.0 mcd a 180.0 mcd.
• Codice Bin S:Intervallo di Intensità Luminosa da 180.0 mcd a 280.0 mcd.

Una tolleranza di +/-15% è applicata ai valori di intensità all'interno di ciascun bin. Questo sistema di binning consente ai progettisti di selezionare LED con il livello di luminosità richiesto per la loro applicazione specifica, garantendo uniformità visiva quando più LED sono utilizzati insieme.

5. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

5.1 Profili di Saldatura a Rifusione

Il LED è progettato per resistere ai processi standard di rifusione per SMD. Vengono forniti due profili di rifusione a infrarossi (IR) suggeriti: uno per processi di saldatura standard stagno-piombo (SnPb) e un altro per processi di saldatura senza piombo (Pb-free), tipicamente utilizzando leghe SAC (Sn-Ag-Cu). Il profilo senza piombo richiede una temperatura di picco più elevata, tipicamente fino a 260°C, ma con velocità di riscaldamento e raffreddamento attentamente controllate per prevenire shock termici al componente e al PCB.

5.2 Pulizia

Se è necessaria la pulizia dopo la saldatura, devono essere utilizzati solo solventi specificati. Prodotti chimici non specificati potrebbero danneggiare la lente in plastica o il package. Il metodo consigliato è immergere il LED in alcol etilico o isopropilico a temperatura ambiente per meno di un minuto. La pulizia aggressiva o a ultrasuoni non è raccomandata a meno che non sia specificamente validata.

5.3 Conservazione e Manipolazione

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, i componenti dovrebbero idealmente essere saldati entro una settimana. Per una conservazione più lunga al di fuori della busta originale, devono essere conservati in un contenitore sigillato con essiccante o in atmosfera di azoto. Se conservati non confezionati per più di una settimana, è necessario un trattamento di "bake-out" a circa 60°C per almeno 24 ore prima dell'assemblaggio per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire il fenomeno del "popcorning" durante la rifusione.

6. Informazioni sul Package e Meccaniche

Il LED è conforme a un package SMD standard del settore. Nel datasheet sono forniti disegni dimensionati dettagliati, incluse le dimensioni del corpo, quelle dei terminali e il pattern di piazzole (pad) PCB raccomandato. Il design a vista laterale significa che l'emissione luminosa principale è parallela al piano del PCB, aspetto critico per applicazioni di illuminazione laterale come i pannelli LCD. Il dispositivo è fornito su nastro portante goffrato, largo 8mm, avvolto su bobine da 7 pollici. Ogni bobina contiene 3000 pezzi. L'imballaggio segue gli standard ANSI/EIA 481-1-A.

7. Note Applicative e Considerazioni di Progettazione

7.1 Progettazione del Circuito di Pilotaggio

I LED sono dispositivi pilotati in corrente. Per garantire un funzionamento stabile e una luminosità uniforme, specialmente quando più LED sono utilizzati in parallelo, èfortemente raccomandatoutilizzare una resistenza limitatrice di corrente in serie con ciascun LED. Il valore della resistenza è calcolato in base alla tensione di alimentazione (Vcc), alla tensione diretta del LED (VF) e alla corrente diretta desiderata (IF): R = (Vcc - VF) / IF. Non è raccomandato pilotare più LED in parallelo senza singole resistenze in serie (Modello Circuito B nel datasheet), poiché piccole variazioni nella caratteristica della tensione diretta (VF) tra singoli LED possono causare differenze significative nella ripartizione della corrente e, di conseguenza, luminosità non uniforme.

7.2 Protezione dalle Scariche Elettrostatiche (ESD)

La giunzione semiconduttrice nei LED è sensibile alle scariche elettrostatiche. L'ESD può causare guasti immediati o danni latenti che degradano le prestazioni nel tempo. Per prevenire danni da ESD:

• Il personale dovrebbe indossare braccialetti a terra o guanti antistatici quando maneggia i LED.
• Tutte le postazioni di lavoro, gli strumenti e le attrezzature devono essere correttamente messi a terra.
• Utilizzare ionizzatori per neutralizzare le cariche statiche che possono accumularsi sulla lente in plastica durante la manipolazione.

7.3 Gestione Termica

Sebbene il LED stesso non abbia un dissipatore integrato, un'efficace gestione termica a livello PCB è importante per l'affidabilità a lungo termine. Il derating di 0.4 mA/°C sopra i 50°C evidenzia la necessità di gestire la temperatura ambiente attorno al LED. In array di retroilluminazione ad alta densità, garantire un'adeguata ventilazione o uno smaltimento termico nel layout del PCB può aiutare a mantenere prestazioni e durata.

8. Analisi delle Curve di Prestazione Tipiche

Il datasheet include diversi grafici che descrivono la relazione tra parametri chiave. Sebbene le curve specifiche non siano riprodotte in testo, esse mostrano tipicamente:

• Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta:Questa curva mostra come l'emissione luminosa aumenti con la corrente, solitamente in modo sub-lineare a correnti più elevate a causa degli effetti termici.
• Tensione Diretta vs. Corrente Diretta:Questa mostra la caratteristica I-V del diodo, che è esponenziale a basse correnti e diventa più resistiva alla corrente operativa.
• Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Questa curva dimostra la diminuzione dell'emissione luminosa all'aumentare della temperatura di giunzione, una considerazione chiave per applicazioni che operano in ambienti caldi.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico dell'intensità relativa rispetto alla lunghezza d'onda, che mostra il picco a ~611 nm e la larghezza di banda di ~17 nm, confermando l'emissione di colore arancione.

Queste curve sono essenziali affinché i progettisti possano prevedere le prestazioni in condizioni non standard (correnti o temperature diverse) e ottimizzare i loro circuiti di pilotaggio per efficienza e stabilità.

9. Confronto e Contesto Tecnologico

L'uso di un chip AlInGaP è significativo. Rispetto a tecnologie più datate come il Fosfuro di Arseniuro di Gallio (GaAsP), i LED AlInGaP offrono un'efficienza e una luminosità sostanzialmente superiori per le lunghezze d'onda del rosso, arancione e giallo. Il package a vista laterale differenzia questo prodotto dai LED a emissione superiore. Questo orientamento meccanico non è solo una scelta di packaging ma una funzionale, che consente progetti di display sottili con illuminazione laterale, dove la luce viene accoppiata in una guida luminosa. La combinazione di un materiale per chip ad alte prestazioni con questa specifica geometria di package lo rende un componente specializzato ottimizzato per un'area applicativa dominante: la retroilluminazione di pannelli LCD, in particolare nell'elettronica di consumo come smartphone, tablet e monitor dove lo spazio è prezioso.