LTST-S320TGKT Scheda Tecnica LED SMD - Emissione Laterale - 3.2x2.0x1.1mm - 3.2V - 76mW - Verde - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTST-S320TGKT è un diodo a emissione luminosa (LED) ad alte prestazioni, di tipo surface-mount device (SMD) a emissione laterale. Utilizza un chip semiconduttore avanzato in Indio Gallio Nitruro (InGaN) per produrre una luce verde brillante. Questo componente è progettato specificamente per applicazioni che richiedono illuminazione dal lato del componente, anziché dall'alto. Il suo package compatto standard EIA e l'imballaggio in nastro e bobina lo rendono ideale per i processi di assemblaggio automatizzato ad alto volume, comuni nella moderna produzione elettronica.

I vantaggi principali di questo LED includono la conformità alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose), che lo classifica come prodotto ecologico. Presenta una lente trasparente che massimizza l'emissione luminosa e un telaio dei terminali stagnato per un'eccellente saldabilità. Il dispositivo è pienamente compatibile con i processi di saldatura a rifusione a infrarossi (IR), standard per l'assemblaggio di schede a tecnologia SMT (Surface Mount Technology). Il suo design garantisce compatibilità con le attrezzature automatiche pick-and-place, ottimizzando la linea di produzione.

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. Non è consigliabile far funzionare il LED in queste condizioni. La massima dissipazione di potenza è di 76 milliwatt (mW) a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C. La corrente diretta continua (DC) non deve superare i 20 mA. Per il funzionamento in impulsi, è ammessa una corrente diretta di picco di 100 mA con un ciclo di lavoro rigoroso di 1/10 e una larghezza dell'impulso di 0,1 millisecondi. Il dispositivo può operare in un intervallo di temperatura ambiente da -20°C a +80°C e può essere conservato a temperature da -30°C a +100°C.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Misurate in condizioni di test standard di Ta=25°C e una corrente diretta (IF) di 20 mA, il LED mostra le sue principali metriche di prestazione. L'intensità luminosa (Iv) ha un valore tipico di 150 millicandele (mcd), con un valore minimo specificato di 71,0 mcd. Questo parametro quantifica la luminosità percepita della luce emessa. 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 ampio adatto all'illuminazione laterale.

Le caratteristiche spettrali sono definite dalla lunghezza d'onda di picco di emissione (λP) di 530 nanometri (nm) e dalla lunghezza d'onda dominante (λd) di 525 nm. La semilarghezza della linea spettrale (Δλ) è di 35 nm, indicando la purezza del colore verde. Dal punto di vista elettrico, la tensione diretta (VF) misura tipicamente 3,2 volt, con un intervallo da 2,8V a 3,6V. La corrente inversa (IR) è garantita essere di 10 microampere (μA) o meno quando viene applicata una tensione inversa (VR) di 5V, sebbene il dispositivo non sia progettato per funzionare in polarizzazione inversa.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nella produzione di massa, i LED vengono suddivisi in bin in base a parametri chiave. Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfano specifici requisiti di tolleranza per la loro applicazione.

3.1 Binning della Tensione Diretta

La tensione diretta è suddivisa in bin con passi di 0,2V. I codici bin D7, D8, D9 e D10 corrispondono rispettivamente agli intervalli di tensione di 2,80-3,00V, 3,00-3,20V, 3,20-3,40V e 3,40-3,60V, ciascuno con una tolleranza di ±0,1V.

3.2 Binning dell'Intensità Luminosa

L'intensità luminosa è categorizzata nei bin Q, R e S. Il bin Q copre 71,0-112,0 mcd, il bin R copre 112,0-180,0 mcd e il bin S copre 180,0-280,0 mcd. Si applica una tolleranza di ±15% all'interno di ciascun bin.

3.3 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

La lunghezza d'onda dominante, che definisce il colore percepito, è suddivisa in bin AP (520,0-525,0 nm), AQ (525,0-530,0 nm) e AR (530,0-535,0 nm). La tolleranza per ciascun bin è di ±1 nm.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene nella scheda tecnica siano referenziate curve grafiche specifiche (ad es., Figura 1 per la distribuzione spettrale, Figura 5 per l'angolo di visione), il loro comportamento tipico può essere descritto. La relazione tra corrente diretta (IF) e tensione diretta (VF) è esponenziale, caratteristica di un diodo. L'intensità luminosa è approssimativamente proporzionale alla corrente diretta nell'intervallo di funzionamento consigliato. La lunghezza d'onda di picco può mostrare un leggero spostamento negativo (verso lunghezze d'onda più corte) all'aumentare della corrente e uno spostamento positivo (verso lunghezze d'onda più lunghe) all'aumentare della temperatura di giunzione. Comprendere queste tendenze è cruciale per progettare sistemi di illuminazione stabili e coerenti.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il LED si conforma a un'impronta SMD standard. Le dimensioni chiave includono lunghezza, larghezza e altezza del corpo. La scheda tecnica fornisce un disegno meccanico dettagliato con tutte le misure critiche, compresa la spaziatura dei terminali e le dimensioni complessive, essenziali per il design del land pattern sul PCB (Printed Circuit Board).

5.2 Identificazione della Polarità e Layout dei Pad

Il componente ha una chiara marcatura di polarità, tipicamente una tacca o un punto sul package, che indica il catodo. La scheda tecnica include un disegno delle dimensioni consigliate per i pad di saldatura per garantire una corretta formazione del giunto saldato e stabilità meccanica. Raccomanda anche l'orientamento ottimale per il processo di saldatura per prevenire l'effetto "tombstoning" (dove un'estremità si solleva dal pad).

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione IR

Il dispositivo è qualificato per processi di saldatura senza piombo (Pb-free). Viene fornito un profilo di rifusione suggerito, conforme agli standard JEDEC. I parametri chiave includono una zona di pre-riscaldamento (150-200°C), una rampa di salita controllata, una temperatura di picco non superiore a 260°C e un tempo sopra i 260°C limitato a un massimo di 10 secondi. Il tempo totale di pre-riscaldamento dovrebbe essere al massimo di 120 secondi. Questo profilo deve essere caratterizzato attentamente per l'assemblaggio specifico del PCB per garantire l'affidabilità.

6.2 Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale, è necessario prestare estrema attenzione. La temperatura della punta del saldatore non deve superare i 300°C e il tempo di contatto con qualsiasi terminale deve essere limitato a un massimo di 3 secondi. Questa operazione dovrebbe essere eseguita una sola volta per prevenire danni termici al package epossidico e al die semiconduttore.

6.3 Pulizia e Conservazione

Se è necessaria la pulizia dopo la saldatura, dovrebbero essere utilizzati solo solventi specifici a base alcolica come alcol isopropilico o etilico. L'immersione dovrebbe avvenire a temperatura normale per meno di un minuto. Prodotti chimici non specificati possono danneggiare il package. Per la conservazione, le buste sigillate anti-umidità non aperte dovrebbero essere mantenute a ≤30°C e ≤90% di Umidità Relativa (UR). Una volta aperte, i LED dovrebbero essere conservati a ≤30°C e ≤60% UR e utilizzati entro una settimana. Per una conservazione più lunga fuori dalla busta originale, si raccomanda di eseguire un baking a 60°C per almeno 20 ore prima della saldatura per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire l'effetto "popcorning" durante la rifusione.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

I LED sono forniti su nastro portante goffrato da 8 mm di larghezza avvolto su bobine da 7 pollici (178 mm) di diametro. Ogni bobina contiene 3000 pezzi. Le tasche del nastro sono sigillate con un nastro protettivo superiore. L'imballaggio segue le specifiche ANSI/EIA-481. Per quantità residue, si applica una quantità minima di imballaggio di 500 pezzi.

8. Note Applicative e Considerazioni di Progetto

8.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo LED a emissione laterale è ideale per applicazioni che richiedono illuminazione laterale o indicazione di stato dal lato di un dispositivo. Usi comuni includono retroilluminazione per interruttori a membrana, illuminazione laterale per display LCD in dispositivi portatili, indicatori di stato sui bordi dell'elettronica di consumo (come router, decoder) e retroilluminazione per simboli o testo sui pannelli frontali.

8.2 Progetto del Circuito

Una resistenza limitatrice di corrente è obbligatoria quando si pilota il LED da una sorgente di tensione. Il valore della resistenza (R) può essere calcolato usando la Legge di Ohm: R = (V_alimentazione - VF) / IF, dove VF è la tensione diretta del LED (usare il valore massimo per un progetto conservativo) e IF è la corrente diretta desiderata (es. 20 mA). Pilotare il LED con una sorgente di corrente costante è preferibile per un'ottimale luminosità e coerenza del colore, specialmente con variazioni di temperatura.

8.3 Gestione Termica

Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa, un corretto progetto termico sul PCB è importante per l'affidabilità a lungo termine. Garantire un'adeguata area di rame attorno ai pad del LED aiuta a dissipare il calore e mantiene una temperatura di giunzione più bassa, preservando l'output luminoso e la durata di vita.

8.4 Precauzioni ESD (Scarica Elettrostatica)

I LED sono sensibili alle scariche elettrostatiche. Le procedure di manipolazione dovrebbero includere l'uso di braccialetti collegati a terra, tappetini antistatici e contenitori conduttivi. Tutte le attrezzature di assemblaggio devono essere correttamente messe a terra.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Il principale elemento di differenziazione di questo componente è il suo design ottico a emissione laterale, che è distinto dai più comuni LED SMD a emissione superiore. Rispetto a tecnologie più vecchie come AlGaInP (per rosso/giallo), il chip InGaN offre maggiore efficienza e luminosità nello spettro verde/blu. L'angolo di visione di 130 gradi fornisce un'illuminazione molto ampia, vantaggiosa per applicazioni che richiedono diffusione della luce lungo una superficie. La sua compatibilità con i processi standard di rifusione IR lo allinea con l'assemblaggio SMT moderno, a differenza dei vecchi LED a foro passante che richiedono saldatura a onda.

10. Domande Frequenti (FAQ)

D: Posso pilotare questo LED senza una resistenza limitatrice di corrente?

R: No. Un LED è un dispositivo pilotato a corrente. Collegarlo direttamente a una sorgente di tensione causerà un flusso di corrente eccessivo, distruggendolo istantaneamente. Utilizzare sempre una resistenza in serie o un driver a corrente costante.

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 distribuzione di potenza spettrale è massima. La lunghezza d'onda dominante (λd) è derivata dal diagramma di cromaticità CIE e rappresenta la singola lunghezza d'onda di una luce monocromatica pura che corrisponderebbe al colore percepito del LED. λd è più rilevante per la specifica del colore.

D: Posso utilizzare questo LED per funzionamento continuo a 20mA?

R: Sì, 20mA è la corrente diretta continua (DC) consigliata. Tuttavia, assicurarsi che la temperatura ambiente e il progetto termico del PCB permettano alla temperatura di giunzione di rimanere entro limiti sicuri per mantenere le prestazioni specificate e la longevità.

D: Perché le condizioni di conservazione sono così importanti per i LED SMD?

R: Il package epossidico in plastica può assorbire umidità dall'aria. Durante il processo di saldatura a rifusione ad alta temperatura, questa umidità intrappolata può vaporizzarsi rapidamente, creando una pressione interna che può crepare il package o delaminare il chip - un fenomeno noto come "popcorning". Una corretta conservazione e il baking prevengono ciò.

11. Esempio di Applicazione Pratica

Scenario: Progettare un indicatore di stato illuminato lateralmente per un router wireless.Il LED deve essere montato sul PCB principale, assemblato utilizzando un processo di rifusione IR senza piombo. La luce deve brillare attraverso una piccola finestra sul lato della scocca in plastica del router per indicare "alimentazione accesa" e "attività di rete" (lampeggiante).



Implementazione:Il LTST-S320TGKT è selezionato per la sua emissione laterale e il colore verde. Due LED sono posizionati vicino al bordo del PCB, allineati con i light pipe nella scocca. Il land pattern sul PCB è progettato secondo le dimensioni dei pad suggerite nella scheda tecnica. Una resistenza limitatrice di 150Ω è calcolata per un'alimentazione a 5V (usando VF_max=3,6V, IF=20mA: R = (5-3,6)/0,02 = 70Ω, un 150Ω fornisce una corrente più sicura di ~9mA). Il pin GPIO del microcontrollore pilota il LED attraverso questa resistenza. L'assemblaggio segue il profilo di rifusione specificato e il prodotto finito fornisce un'illuminazione laterale chiara e ad ampio angolo.

12. Introduzione al Principio Tecnologico

Questo LED si basa sulla tecnologia semiconduttrice InGaN. Quando una tensione diretta viene applicata attraverso la giunzione p-n, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva. La loro ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica composizione della lega di Indio Gallio Nitruro nella struttura a pozzo quantico determina l'energia del bandgap e, di conseguenza, la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa - in questo caso, verde intorno ai 530nm. La caratteristica di emissione laterale è ottenuta attraverso il posizionamento del chip all'interno del package e la sagomatura della coppa riflettente e della lente epossidica, che dirige l'output luminoso principale lateralmente.

13. Tendenze del Settore

La tendenza nei LED SMD continua verso una maggiore efficienza (più lumen per watt), dimensioni del package più piccole per applicazioni ad alta densità e una migliore coerenza del colore attraverso binning più stretto. C'è anche una crescente enfasi sull'affidabilità in condizioni severe (temperature più elevate, umidità) per applicazioni automobilistiche e industriali. Inoltre, l'integrazione dell'elettronica di controllo direttamente con il die del LED (es. per LED RGB indirizzabili) è uno sviluppo significativo, sebbene per semplici LED indicatori come questo, il focus rimanga su costo-efficacia, affidabilità e compatibilità con linee di assemblaggio automatizzate ad alta velocità.