Scheda Tecnica LED SMD Arancione LTST-S270KFKT - Vista Laterale - 2.0-2.4V - 30mA - 75mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento fornisce le specifiche tecniche complete per un LED a montaggio superficiale ad alta luminosità e a vista laterale. Il dispositivo utilizza un chip semiconduttore avanzato in AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) per produrre una vivace luce arancione. Progettato per processi di assemblaggio automatizzati, è confezionato su nastro da 8mm e fornito su bobine da 7 pollici, rendendolo adatto alla produzione di grandi volumi. Il prodotto è conforme alle direttive RoHS ed è classificato come prodotto ecologico.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

I vantaggi principali di questo LED includono l'output ultra-luminoso grazie alla tecnologia AlInGaP, la compatibilità con i processi di rifusione a infrarossi e il design a emissione laterale, ideale per applicazioni che richiedono illuminazione dal lato del componente. Il suo package standard EIA garantisce ampia compatibilità. Questo LED è destinato ad applicazioni nell'elettronica di consumo, indicatori industriali, illuminazione interna automobilistica e retroilluminazione dove è richiesto un indicatore arancione compatto, affidabile e luminoso.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

I limiti operativi del dispositivo sono definiti a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C. Superare questi valori può causare danni permanenti.

• Dissipazione di Potenza (Pd):75 mW. Questa è la potenza massima che il package può dissipare sotto forma di calore.
• Corrente Diretta di Picco (I_F(peak)):80 mA. Questo valore è consentito solo in condizioni pulsate con un ciclo di lavoro di 1/10 e una larghezza di impulso di 0.1ms.
• Corrente Diretta Continua (I_F):30 mA DC. Questa è la corrente massima raccomandata per il funzionamento continuo.
• Tensione Inversa (V_R):5 V. Applicare una tensione inversa oltre questo limite può danneggiare la giunzione del LED.
• Intervallo di Temperatura Operativa (T_opr):-30°C a +85°C.
• Intervallo di Temperatura di Conservazione (T_stg):-40°C a +85°C.
• Condizione di Saldatura a Infrarossi:Resiste a 260°C per 10 secondi, tipico per i processi di rifusione senza piombo (Pb-free).

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

I parametri di prestazione chiave sono misurati a Ta=25°C e una corrente diretta (I_F) di 20 mA, salvo diversa specifica.

• Intensità Luminosa (I_V):45.0 - 90.0 mcd (tipico). L'intensità effettiva è suddivisa in bin (vedi Sezione 3). Misurata con un sensore/filtro che approssima la curva di risposta fotopica dell'occhio CIE.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):130 gradi (tipico). Questo ampio angolo di visione è caratteristico del design della lente a vista laterale.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_P):611 nm (tipico). La lunghezza d'onda alla quale l'output spettrale è massimo.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):605 nm (tipico a I_F=20mA). Questa è la singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano, derivata dal diagramma di cromaticità CIE.
• Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ):17 nm (tipico). Una misura della purezza spettrale della luce emessa.
• Tensione Diretta (V_F):2.0 - 2.4 V (tipico a I_F=20mA). La caduta di tensione ai capi del LED quando è in conduzione.
• Corrente Inversa (I_R):10 μA (massimo a V_R=5V). La piccola corrente di dispersione quando il LED è polarizzato inversamente.

Attenzione ESD:Il dispositivo è sensibile alle scariche elettrostatiche (ESD). Sono obbligatorie procedure di manipolazione adeguate, inclusi l'uso di braccialetti collegati a terra e attrezzature antistatiche, per prevenire danni.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

L'intensità luminosa dei LED è suddivisa in bin per garantire coerenza all'interno di un lotto di produzione. Il codice bin definisce l'intervallo minimo e massimo di intensità.

• Codice Bin P:45.0 - 71.0 mcd
• Codice Bin Q:71.0 - 112.0 mcd
• Codice Bin R:112.0 - 180.0 mcd
• Codice Bin S:180.0 - 280.0 mcd

A ogni bin di intensità viene applicata una tolleranza di +/-15%. Questo sistema consente ai progettisti di selezionare il grado di luminosità appropriato per la loro applicazione, bilanciando costi e prestazioni.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene nel datasheet siano referenziate curve grafiche specifiche (ad es., Figura 1 per l'output spettrale, Figura 6 per l'angolo di visione), le relazioni tipiche possono essere descritte:

• Curva I-V (Corrente-Tensione):La tensione diretta (V_F) mostra una relazione logaritmica con la corrente diretta (I_F). È relativamente costante nel normale intervallo operativo ma aumenta con la corrente.
• Intensità Luminosa vs. Corrente:L'output luminoso è approssimativamente proporzionale alla corrente diretta fino alla corrente massima nominale. Operare al di sopra della corrente nominale porta a un aumento super-lineare del calore e a una potenziale riduzione dell'efficienza (droop).
• Dipendenza dalla Temperatura:La tensione diretta tipicamente diminuisce con l'aumentare della temperatura di giunzione (coefficiente di temperatura negativo). L'intensità luminosa generalmente diminuisce all'aumentare della temperatura, una considerazione chiave per la gestione termica in applicazioni ad alta potenza o ad alta temperatura ambiente.
• Distribuzione Spettrale:Lo spettro della luce emessa è centrato attorno a 611 nm (picco) con una larghezza a mezza altezza relativamente stretta di 17 nm, indicando un colore arancione saturo.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package e Polarità

Il LED presenta un package a vista laterale con lente trasparente. Nel datasheet sono forniti disegni dimensionali dettagliati, con tutte le unità in millimetri (tolleranza ±0.10mm salvo diversa indicazione). Il package è progettato secondo standard EIA per la compatibilità. Il catodo è tipicamente identificato da un marcatore visivo come una tacca, un punto verde o un angolo tagliato sul package. Vengono forniti il layout e l'orientamento consigliati per le piazzole di saldatura per garantire un corretto allineamento e saldatura durante l'assemblaggio del PCB.

5.2 Specifiche del Nastro e della Bobina

I componenti sono forniti su nastro portante goffrato con nastro protettivo di copertura, avvolti su bobine di diametro 7 pollici (178mm).

• Pezzi per Bobina: 4000
• Quantità Minima d'Ordine (MOQ) per Residui:500 pezzi
• Lampade Mancanti Consecutive:Massimo due consentite per bobina.
• L'imballaggio è conforme alle specifiche ANSI/EIA-481.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

6.1 Profilo di Rifusione a Infrarossi

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

• Pre-riscaldo:150–200°C
• Tempo di Pre-riscaldo:Massimo 120 secondi.
• Temperatura di Picco:Massimo 260°C.
• Tempo Sopra il Liquido:10 secondi massimo (profilo consigliato a pagina 3).
• Il profilo dovrebbe essere caratterizzato per il design specifico del PCB, la pasta saldante e il forno utilizzato.

6.2 Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale:

• Temperatura del Saldatore:Massimo 300°C.
• Tempo di Saldatura:Massimo 3 secondi per giunto.
• Limitare a un ciclo di saldatura per prevenire danni termici al package in plastica.

6.3 Pulizia

Dovrebbero essere utilizzati solo agenti di pulizia specificati. I solventi raccomandati sono alcol etilico o alcol isopropilico a temperatura ambiente. Il LED dovrebbe essere immerso per meno di un minuto. Prodotti chimici non specificati potrebbero danneggiare la lente epossidica o il package.

6.4 Condizioni di Conservazione

Una corretta conservazione è fondamentale per mantenere la saldabilità e prevenire l'assorbimento di umidità (che può causare il "popcorning" durante la rifusione).

• Sacca a Barriera di Umidità Sigillata (MBB):Conservare a ≤30°C e ≤90% UR. Utilizzare entro un anno dalla data di sigillatura della sacca.
• Dopo l'Apertura della Sacca:Conservare a ≤30°C e ≤60% UR. Si raccomanda di completare la rifusione IR entro una settimana dall'esposizione.
• Conservazione Prolungata (Aperta):Conservare in un contenitore sigillato con essiccante o in un essiccatore a azoto.
• Essiccazione (Baking):Se esposti per più di una settimana, essiccare a circa 60°C per almeno 20 ore prima della saldatura per rimuovere l'umidità assorbita.

7. Note Applicative e Considerazioni di Progettazione

7.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo LED arancione a vista laterale è ideale per:

• Indicatori di Stato:Su elettronica di consumo, elettrodomestici e apparecchiature di rete dove è necessario un ampio angolo di visione.
• Retroilluminazione:Per pannelli illuminati lateralmente, interruttori a membrana o simboli dove l'emissione laterale è vantaggiosa.
• Illuminazione Interna Automobilistica:Per l'illuminazione del cruscotto o della console.
• Pannelli di Controllo Industriali:Come luci di allarme o di stato su macchinari.

7.2 Considerazioni di Progettazione

• Limitazione di Corrente:Utilizzare sempre una resistenza di limitazione di corrente in serie o un driver a corrente costante. Calcolare il valore della resistenza usando R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Per un'alimentazione di 5V e puntando a I_F=20mA con V_F=2.4V, R = (5 - 2.4) / 0.02 = 130 Ω.
• Gestione Termica:Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa (75mW), assicurare un'adeguata area di rame sul PCB o via termiche se si opera ad alte temperature ambiente o vicino alla corrente massima per mantenere la longevità del LED e un output luminoso stabile.
• Protezione ESD:Incorpora diodi di protezione ESD sulle linee di ingresso sensibili se il LED è in una posizione esposta e segui protocolli rigorosi di manipolazione ESD durante l'assemblaggio.
• Progettazione Ottica:La natura a emissione laterale significa che l'output luminoso principale è parallelo alla superficie del PCB. Considerare guide di luce, riflettori o diffusori per dirigere la luce secondo necessità.

8. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto ai LED standard a emissione superiore o a quelli che utilizzano tecnologie più vecchie come il GaAsP, questo LED a vista laterale in AlInGaP offre vantaggi distinti:

• Maggiore Efficienza (AlInGaP vs. GaAsP):La tecnologia AlInGaP fornisce un'efficienza luminosa significativamente più alta, risultando in un output più luminoso a parità di corrente.
• Superiore Saturazione del Colore:La stretta larghezza a mezza altezza spettrale (17nm) produce un colore arancione più puro e saturo rispetto alle alternative a spettro più ampio.
• Flessibilità di Progettazione (Vista Laterale):Il package consente design ottici unici non possibili con emettitori superiori, risparmiando spazio verticale e abilitando soluzioni di illuminazione laterale.
• Compatibilità con Processi Moderni:Piena compatibilità con la rifusione a infrarossi e le attrezzature automatiche pick-and-place semplifica le moderne linee di assemblaggio SMT.

9. Domande Frequenti (FAQ)

D1: Qual è la differenza tra lunghezza d'onda di picco e lunghezza d'onda dominante?

R1: La lunghezza d'onda di picco (λ_P=611nm) è il punto fisico di massima energia nello spettro. La lunghezza d'onda dominante (λ_d=605nm) è il punto di colore percettivo sul diagramma CIE. λ_dè più rilevante per la specifica del colore.

D2: Posso pilotare questo LED con un'alimentazione da 3.3V senza una resistenza?

R2: No. La tensione diretta è ~2.4V. Collegarlo direttamente a 3.3V causerebbe una corrente eccessiva, potenzialmente superando il limite di 30mA e danneggiando il LED. È sempre necessaria una resistenza di limitazione di corrente.

D3: Perché esiste un sistema di binning per l'intensità luminosa?

R3: Le variazioni di produzione causano lievi differenze nell'output. Il binning suddivide i LED in gruppi di luminosità coerenti, consentendo ai progettisti di scegliere un grado adatto e garantendo prestazioni prevedibili all'interno di un lotto.

D4: Come interpreto l'angolo di visione di 130 gradi?

R4: L'angolo di visione (2θ_1/2) è l'angolo completo in cui l'intensità scende alla metà del suo valore di picco. Un angolo di 130° significa che la luce è emessa su un cono molto ampio, rendendola visibile da molti angoli laterali.

D5: L'essiccazione (baking) è sempre richiesta prima della saldatura?

R5: L'essiccazione è richiesta solo se i LED sono stati esposti a condizioni ambientali al di fuori della loro sacca sigillata originale per più del tempo specificato (es., una settimana a ≤60% UR). Questo previene la rottura del package indotta dall'umidità durante la rifusione.

10. Esempi Pratici di Progettazione e Utilizzo

Esempio 1: Indicatore di Stato Montato su Pannello

In un pannello di controllo, il LED può essere montato sul bordo di un'apertura, con la sua emissione laterale diretta attraverso una guida di luce o una finestra smerigliata. L'ampio angolo di visione garantisce che l'indicatore sia visibile a un operatore da varie posizioni. Un semplice circuito con una resistenza da 150Ω collegata a un pin GPIO di un microcontrollore a 5V fornisce una guida adeguata a ~17mA.

Esempio 2: Illuminazione Sequenziale in un Dispositivo di Consumo

Più LED possono essere posizionati fianco a fianco lungo il bordo dell'involucro di un dispositivo. Controllandoli sequenzialmente tramite un microcontrollore, si può creare un effetto di scansione stile "Knight Rider" o una barra di avanzamento, sfruttando la loro emissione laterale per creare una linea di luce continua.

11. Introduzione al Principio Tecnologico

Questo LED si basa su materiale semiconduttore AlInGaP cresciuto su un substrato. Quando viene applicata una tensione diretta, elettroni e lacune si ricombinano nella regione attiva della giunzione PN, rilasciando energia sotto forma di fotoni. La composizione specifica della lega AlInGaP determina l'energia del bandgap, che corrisponde direttamente alla lunghezza d'onda (colore) della luce emessa—in questo caso, arancione (~605-611 nm). Il package a vista laterale incorpora una lente epossidica modellata che definisce il pattern di emissione della luce, estraendola dal lato del chip piuttosto che dalla parte superiore. Questo design spesso coinvolge cavità riflettenti all'interno del package per reindirizzare la luce.

12. Tendenze e Sviluppi del Settore

La tendenza nei LED indicatori SMD continua verso una maggiore efficienza, package più piccoli e una maggiore integrazione. Mentre l'AlInGaP rimane la tecnologia dominante per LED rossi, arancioni e gialli ad alta efficienza, la ricerca in corso si concentra sul miglioramento dell'efficienza di estrazione e della stabilità termica. C'è anche una spinta verso un binning più preciso e tolleranze più strette per soddisfare le esigenze di applicazioni come l'illuminazione automobilistica e display di alta gamma. La compatibilità con processi di rifusione senza piombo e ad alta temperatura è ormai un requisito standard, guidato dalle normative ambientali globali. Inoltre, la domanda di prestazioni affidabili in ambienti ostili (intervalli di temperatura più ampi, umidità più elevata) continua a spingere i progressi nella sigillatura del package e nella scienza dei materiali.