LTST-S110KRKT Scheda Tecnica LED SMD - Vista Laterale - Rosso - 20mA - 2.4V - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTST-S110KRKT è un diodo a emissione luminosa (LED) a montaggio superficiale (SMD) progettato per applicazioni che richiedono una sorgente luminosa a emissione laterale. La sua applicazione principale è nei moduli di retroilluminazione LCD dove lo spazio è limitato e la luce deve essere diretta lateralmente. Il dispositivo utilizza un chip semiconduttore Ultra Bright AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio), noto per l'alta efficienza e luminosità nello spettro del colore rosso. L'involucro è trasparente, consentendo la massima emissione luminosa senza alterazioni cromatiche dovute al materiale della lente.

I vantaggi chiave di questo LED includono la conformità alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose), che lo rende un "Prodotto Verde" ecologico. È confezionato su nastro da 8mm avvolto su bobine da 7 pollici di diametro, compatibile con l'imballaggio standard EIA (Electronic Industries Alliance) e le attrezzature automatiche di pick-and-place. Questa compatibilità garantisce una produzione efficiente e di alto volume. Il dispositivo è inoltre progettato per resistere ai comuni processi di saldatura, inclusi la rifusione a infrarossi (IR) e in fase di vapore, standard nell'assemblaggio elettronico moderno.

2. Valori Massimi Assoluti

I valori massimi assoluti definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Questi valori sono specificati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C. La corrente diretta continua (DC) massima è 30 mA. Per il funzionamento in impulsi, è consentita una corrente diretta di picco di 80 mA in condizioni specifiche: ciclo di lavoro 1/10 e larghezza dell'impulso di 0.1 ms. La dissipazione di potenza massima è 75 mW. Per garantire un funzionamento affidabile a temperature più elevate, viene applicato un fattore di derating di 0.4 mA/°C in modo lineare da 50°C in su. Ciò significa che la corrente diretta ammissibile diminuisce all'aumentare della temperatura oltre i 50°C.

Il dispositivo può sopportare una tensione inversa fino a 5 V. L'intervallo di temperatura di funzionamento e conservazione è specificato da -55°C a +85°C, indicando l'idoneità per un'ampia gamma di condizioni ambientali. Per la saldatura, il LED può tollerare la saldatura a onda a 260°C per 5 secondi, la rifusione a infrarossi a 260°C per 5 secondi e la rifusione in fase di vapore a 215°C per 3 minuti. Il rispetto di questi limiti è cruciale per mantenere l'integrità del dispositivo durante il processo di assemblaggio.

3. Caratteristiche Elettro-Ottiche

Le caratteristiche elettro-ottiche sono misurate a Ta=25°C e una corrente di funzionamento (IF) di 20 mA, che è la condizione di test standard. L'intensità luminosa (Iv), una misura della luminosità percepita, ha un valore tipico di 54.0 millicandele (mcd) con un minimo di 18.0 mcd. L'angolo di visione (2θ1/2), definito come l'angolo totale in cui l'intensità scende alla metà del valore assiale, è di 130 gradi, fornendo un fascio molto ampio adatto alla retroilluminazione.

La lunghezza d'onda di picco di emissione (λP) è 639 nanometri (nm), collocandola nella regione rossa dello spettro visibile. La lunghezza d'onda dominante (λd), che definisce il colore percepito, è 631 nm. La semilarghezza della linea spettrale (Δλ) è 20 nm, indicando la purezza spettrale della luce emessa. La tensione diretta (VF) misura tipicamente 2.4 V con un massimo di 2.4 V a 20 mA. La corrente inversa (IR) è al massimo di 10 microampere (μA) a una tensione inversa (VR) di 5 V. La capacità del dispositivo (C) è 40 picofarad (pF) misurata a polarizzazione zero e una frequenza di 1 MHz.

4. Sistema di Binning

L'intensità luminosa dei LED è categorizzata in bin per garantire coerenza nella luminosità per le applicazioni di produzione. Il binning si basa sui valori minimo e massimo di intensità luminosa misurati a 20 mA. I codici bin e i loro intervalli corrispondenti sono i seguenti: Bin M (18.0-28.0 mcd), Bin N (28.0-45.0 mcd), Bin P (45.0-71.0 mcd), Bin Q (71.0-112.0 mcd) e Bin R (112.0-180.0 mcd). A ogni bin di intensità viene applicata una tolleranza di +/- 15%. Questo sistema consente ai progettisti di selezionare LED con un intervallo di luminosità garantito per la loro applicazione specifica, assicurando un'illuminazione uniforme quando vengono utilizzati più LED.

5. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

5.1 Profili di Rifusione

La scheda tecnica fornisce profili di rifusione a infrarossi (IR) suggeriti sia per processi di saldatura standard (stagno-piombo) che senza piombo (Pb-free). Per il processo senza piombo, che tipicamente utilizza pasta saldante SnAgCu, il profilo deve rimanere tra la linea di assemblaggio e la linea di resistenza al calore del componente. L'aderenza a questi profili temperatura-tempo è critica per prevenire danni termici all'involucro del LED, come delaminazione o crepe, garantendo al contempo la corretta formazione del giunto saldato.

5.2 Pulizia

La pulizia dei LED dopo la saldatura richiede cautela. Non devono essere utilizzati liquidi chimici non specificati poiché potrebbero danneggiare l'involucro plastico. Se la pulizia è necessaria, si raccomanda di immergere il LED in alcol etilico o isopropilico a temperatura ambiente normale per meno di un minuto. Un'esposizione prolungata o l'uso di solventi aggressivi può degradare il materiale della lente o l'incapsulante epossidico.

5.3 Conservazione e Manipolazione

Per la conservazione a lungo termine, i LED devono essere mantenuti in un ambiente non superiore a 30°C e al 70% di umidità relativa. Se rimossi dalla loro confezione originale a barriera di umidità, i LED devono subire la saldatura a rifusione IR entro una settimana. Per la conservazione oltre una settimana al di fuori della confezione originale, devono essere posti in un contenitore sigillato con essiccante o in atmosfera di azoto. I LED conservati in questo modo per più di una settimana devono essere sottoposti a "baking" 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 Meccaniche e di Imballaggio

Il LED è fornito in formato nastro e bobina compatibile con l'assemblaggio automatico. La larghezza del nastro è 8mm ed è avvolto su una bobina standard da 7 pollici (178mm) di diametro. Ogni bobina contiene 3000 pezzi. Per quantità inferiori a una bobina intera, è specificata una quantità minima di imballaggio di 500 pezzi per i residui. L'imballaggio segue le specifiche ANSI/EIA 481-1-A-1994. Le tasche vuote per componenti sul nastro sono sigillate con un nastro coprente superiore. Il numero massimo consentito di componenti mancanti consecutivi (tasche vuote) è due, garantendo l'affidabilità di alimentazione nelle macchine automatiche. Sono forniti disegni dimensionali dettagliati per il nastro, la bobina e il layout suggerito delle piazzole di saldatura sul PCB per aiutare nella progettazione del PCB e nella configurazione del processo di assemblaggio.

7. Note Applicative e Considerazioni di Progettazione

7.1 Progettazione del Circuito di Pilotaggio

I LED sono dispositivi pilotati a corrente. Per garantire una luminosità uniforme quando si pilotano più LED in parallelo, si raccomanda vivamente di utilizzare una resistenza limitatrice di corrente in serie con ciascun LED (Modello di Circuito A). Non è consigliato pilotare i LED direttamente in parallelo senza resistenze individuali (Modello di Circuito B). Piccole variazioni nella caratteristica della tensione diretta (VF) tra i singoli LED possono causare uno squilibrio significativo della corrente, portando a differenze evidenti nella luminosità e potenzialmente a uno stress eccessivo di alcuni dispositivi.

7.2 Protezione dalle Scariche Elettrostatiche (ESD)

Il LED è sensibile alle scariche elettrostatiche (ESD) e ai sovratensioni, che possono causare danni immediati o latenti. Per prevenire danni da ESD, devono essere seguite le corrette procedure di manipolazione: il personale deve utilizzare braccialetti conduttivi o guanti antistatici. Tutte le attrezzature, i banchi di lavoro e gli scaffali di stoccaggio devono essere correttamente messi a terra. Un ionizzatore (soffiatore ionico) può essere utilizzato per neutralizzare le cariche statiche che possono accumularsi sulla lente plastica a causa dell'attrito durante la manipolazione. I LED danneggiati da ESD possono mostrare comportamenti anomali come ridotta emissione luminosa, aumento della corrente di dispersione o guasto completo.

7.3 Ambito Applicativo e Affidabilità

Questi LED sono destinati all'uso in apparecchiature elettroniche ordinarie, inclusi apparecchi per ufficio, dispositivi di comunicazione ed elettrodomestici. Per applicazioni che richiedono un'affidabilità eccezionale in cui un guasto potrebbe mettere a rischio la vita o la salute—come nell'aviazione, nei trasporti, nei sistemi medici o nei dispositivi di sicurezza—è necessaria una consultazione e una qualificazione aggiuntiva prima dell'uso.

8. Curve di Prestazione e Caratteristiche Tipiche

La scheda tecnica fa riferimento a curve di prestazione tipiche che rappresentano graficamente la relazione tra vari parametri. Queste curve, tipicamente tracciate in funzione della corrente diretta o della temperatura ambiente, includono la tensione diretta (VF) vs. corrente diretta (IF), l'intensità luminosa (Iv) vs. corrente diretta (IF) e l'intensità luminosa vs. temperatura ambiente. L'analisi di queste curve aiuta i progettisti a comprendere il comportamento del dispositivo in diverse condizioni operative. Ad esempio, l'intensità luminosa tipicamente diminuisce all'aumentare della temperatura ambiente, fattore che deve essere considerato nella gestione termica. La tensione diretta ha un coefficiente di temperatura negativo, il che significa che diminuisce leggermente all'aumentare della temperatura di giunzione.

9. Confronto Tecnico e Vantaggi

L'uso della tecnologia AlInGaP per il chip rosso offre vantaggi distinti rispetto alle tecnologie più vecchie come il GaAsP (Fosfuro di Gallio Arseniuro). I LED AlInGaP generalmente forniscono una maggiore efficienza luminosa, una migliore stabilità termica e una durata operativa più lunga. La geometria dell'involucro a vista laterale è un differenziatore chiave, permettendo l'emissione di luce parallela al piano di montaggio. Ciò è essenziale per i sistemi di retroilluminazione a illuminazione laterale comunemente presenti nei display LCD per l'elettronica di consumo, nei cruscotti automobilistici e nei pannelli industriali, dove lo spazio verticale è estremamente limitato. L'ampio angolo di visione di 130 gradi garantisce una buona diffusione e uniformità della luce sull'area retroilluminata.

10. Domande Frequenti (FAQ)

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

R: La lunghezza d'onda di picco (λP) è la lunghezza d'onda alla quale la potenza ottica in uscita è massima. La lunghezza d'onda dominante (λd) è derivata dal diagramma di cromaticità CIE e rappresenta la singola lunghezza d'onda che meglio corrisponde al colore percepito della luce. Per LED monocromatici come questo rosso, sono spesso vicine ma non identiche.

D: Posso pilotare questo LED alla sua corrente DC massima di 30mA in modo continuo?

R: Sebbene possibile, non è raccomandato per una durata e affidabilità ottimali a meno che non sia necessario per l'applicazione. Operare alla condizione tipica di 20mA o inferiore ridurrà lo stress termico e aumenterà la longevità. Considerare sempre il derating sopra i 50°C di temperatura ambiente.

D: Perché è necessaria una resistenza in serie per ogni LED in parallelo?

R: La tensione diretta (VF) dei LED ha una tolleranza di produzione. Senza resistenze individuali, i LED con una VF leggermente inferiore assorbiranno una quantità di corrente sproporzionatamente maggiore, portando a una mancata corrispondenza della luminosità e potenzialmente a un guasto da sovracorrente. La resistenza funge da semplice ed efficace regolatore di corrente per ciascun LED.

D: Il "baking" è sempre richiesto prima della saldatura?

R: Il baking è richiesto solo se i LED sono stati rimossi dalla loro confezione originale a barriera di umidità e conservati in un ambiente non controllato per più di una settimana. Questo processo rimuove l'umidità assorbita per prevenire danni da pressione di vapore durante il processo di saldatura a rifusione ad alta temperatura.

11. Caso di Studio: Progettazione e Utilizzo

Si consideri la progettazione di una retroilluminazione per un piccolo display LCD monocromatico in un dispositivo medico portatile. Il display richiede una retroilluminazione rossa uniforme per la leggibilità notturna. Il LTST-S110KRKT è selezionato per il suo profilo a emissione laterale, adattandosi a una cornice sottile. Quattro LED sono posizionati lungo un bordo di una lastra guida della luce. In base alla luminosità richiesta e all'efficienza della lastra guida, il progettista seleziona LED dal Bin N (28-45 mcd) per garantire un'intensità sufficiente. Viene utilizzato un driver a corrente costante, con ciascun LED che ha la propria resistenza in serie da 100 ohm calcolata per una corrente di pilotaggio di 20mA da un'alimentazione a 5V. Il layout del PCB segue le dimensioni suggerite delle piazzole per garantire una corretta saldatura e allineamento. Durante l'assemblaggio, le precauzioni ESD sono rigorosamente seguite e viene utilizzato il profilo di rifusione senza piombo raccomandato. Il prodotto finale raggiunge un'illuminazione uniforme con basso consumo energetico e alta affidabilità.

12. Principio di Funzionamento

Un LED è un diodo a giunzione p-n semiconduttore. Quando viene applicata una tensione diretta, gli elettroni dalla regione di tipo n e le lacune dalla regione di tipo p vengono iniettati nella regione di giunzione. 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 dal bandgap energetico del materiale semiconduttore. Il sistema di materiali AlInGaP utilizzato in questo LED ha un bandgap corrispondente alla luce rossa. L'involucro a vista laterale incorpora una lente plastica stampata che modella la luce emessa, dirigendola lateralmente dalla superficie superiore del componente.

13. Tendenze Tecnologiche

La tendenza generale nella tecnologia LED è verso una maggiore efficienza (più lumen per watt), un miglioramento della resa cromatica e una maggiore affidabilità. Per le applicazioni di indicatori e retroilluminazione, la miniaturizzazione continua, con dimensioni di package più piccole che diventano standard. C'è anche un focus sul miglioramento della compatibilità con processi di saldatura avanzati a bassa temperatura per adattarsi a substrati sensibili al calore. Inoltre, la spinta verso una maggiore luminosità in package più piccoli stimola i progressi nella progettazione del chip e nella gestione termica all'interno del package stesso. Il formato LED a vista laterale rimane critico per i design di display ultra-sottili nell'elettronica mobile e indossabile.