Scheda Tecnica LED SMD LTST-C170KEKT - Rosso AlInGaP - Angolo Visivo 130° - 1.6-2.4V - 25mA - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTST-C170KEKT è un LED a montaggio superficiale (SMD) progettato per l'assemblaggio automatizzato su circuito stampato (PCB). Appartiene a una famiglia di componenti ingegnerizzati per applicazioni con vincoli di spazio che richiedono un'indicazione affidabile e ad alta luminosità. Il dispositivo utilizza un materiale semiconduttore in Fosfuro di Alluminio, Indio e Gallio (AlInGaP) per produrre un'emissione di luce rossa ad alta efficienza.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

Questo LED offre diversi vantaggi chiave per la moderna produzione elettronica. La sua elevatissima luminosità garantisce una buona visibilità anche in ambienti molto illuminati. Il package è conforme agli standard EIA, assicurando compatibilità con un'ampia gamma di attrezzature automatizzate di pick-and-place e assemblaggio. Inoltre, è progettato per resistere ai processi standard di saldatura a rifusione a infrarossi (IR), rendendolo adatto a linee di produzione ad alto volume. I mercati principali includono apparecchiature di telecomunicazione (come telefoni cellulari e cordless), dispositivi per l'automazione d'ufficio (computer portatili, sistemi di rete), elettrodomestici e varie applicazioni di segnaletica interna o indicazione di stato. La sua idoneità per l'illuminazione retrostante delle tastiere e per micro-display ne evidenzia la versatilità.

2. Parametri Tecnici: Interpretazione Oggettiva Approfondita

Le prestazioni del LTST-C170KEKT sono definite da un insieme di parametri elettrici, ottici e termici misurati in condizioni standard (Ta=25°C).

2.1 Caratteristiche Fotometriche e Ottiche

L'intensità luminosa (Iv) è un parametro critico, che specifica la quantità di luce visibile emessa dal LED. Per questo dispositivo, l'intensità può variare da un minimo di 11,2 millicandele (mcd) a un massimo di 180,0 mcd quando è pilotato con una corrente diretta (IF) di 20mA. Questa ampia gamma è gestita attraverso un sistema di binning. L'angolo di visione, definito come 2θ1/2, è di 130 gradi. Ciò indica un pattern di fascio molto ampio, rendendo il LED ideale per applicazioni che richiedono un'illuminazione ad ampia area piuttosto che un punto focalizzato. La lunghezza d'onda dominante (λd) varia da 617 nm a 631 nm, rientrando nella porzione rossa dello spettro visibile. La lunghezza d'onda di picco di emissione (λp) è tipicamente di 632 nm.

2.2 Caratteristiche Elettriche

La tensione diretta (VF) è la caduta di tensione ai capi del LED durante il funzionamento. Per il LTST-C170KEKT, VF varia tipicamente da 1,6V a 2,4V con IF=20mA. Questa tensione relativamente bassa è vantaggiosa per la progettazione di circuiti a basso consumo. La corrente inversa (IR) è specificata con un massimo di 10 μA quando viene applicata una tensione inversa (VR) di 5V, indicando le caratteristiche di dispersione del dispositivo in polarizzazione inversa.

2.3 Valori Massimi Assoluti e Considerazioni Termiche

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente. La massima corrente diretta continua assoluta è di 25 mA. Una corrente di picco diretta più elevata di 60 mA è ammessa in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza di impulso 0,1ms). La massima dissipazione di potenza è di 62,5 mW. Il dispositivo può operare in un intervallo di temperatura ambiente compreso tra -30°C e +85°C e può essere immagazzinato da -40°C a +85°C. La massima tensione inversa ammissibile è di 5V. Superare uno qualsiasi di questi limiti può degradare le prestazioni o causare un guasto.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nella produzione di massa, i LED vengono suddivisi in bin di prestazioni. Il LTST-C170KEKT utilizza un sistema di binning basato principalmente sull'intensità luminosa.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

L'intensità è suddivisa in diversi bin, ciascuno denotato da un codice letterale (L, M, N, P, Q, R). Ogni bin copre un intervallo specifico di intensità luminosa misurata in mcd a 20mA. Ad esempio, il bin 'L' copre da 11,2 a 18,0 mcd, mentre il bin 'R' copre da 112,0 a 180,0 mcd. A ciascun bin viene applicata una tolleranza di +/-15%. Questo sistema consente ai progettisti di selezionare LED con il livello di luminosità richiesto per la loro specifica applicazione, garantendo coerenza visiva quando più LED sono utilizzati insieme.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene dati grafici specifici siano referenziati nella scheda tecnica, le tipiche curve di prestazione per tali dispositivi forniscono preziose informazioni sul comportamento in condizioni variabili.

4.1 Caratteristica Corrente vs. Tensione (I-V)

La curva I-V illustra la relazione tra la corrente diretta e la tensione diretta. Per i LED AlInGaP, questa curva mostra una tensione di soglia seguita da una regione in cui la corrente aumenta rapidamente con un piccolo aumento della tensione. Far funzionare il LED entro l'intervallo di corrente specificato (es. 20mA) garantisce che operi nella parte stabile ed efficiente di questa curva.

4.2 Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta

Questa curva mostra come l'emissione luminosa aumenti con la corrente di pilotaggio. È generalmente lineare in un certo intervallo ma satura a correnti più elevate. Pilotare il LED alla corrente consigliata di 20mA garantisce efficienza e longevità ottimali, evitando lo stress termico associato al funzionamento alla corrente massima assoluta.

4.3 Distribuzione Spettrale

La curva di emissione spettrale mostra l'intensità della luce emessa a ciascuna lunghezza d'onda. Per un LED rosso AlInGaP, questa curva è tipicamente stretta, centrata attorno alla lunghezza d'onda dominante (617-631 nm), con una semilarghezza spettrale (Δλ) di circa 20 nm. Questo definisce la purezza del colore della luce emessa.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package e Identificazione della Polarità

Il LED è alloggiato in un package SMD standard. Le dimensioni critiche includono lunghezza, larghezza e altezza, insieme alla posizione e alla dimensione delle piazzole di saldatura. Il catodo è tipicamente identificato da un marcatore visivo sul package, come una tacca, un punto o una marcatura verde. Un corretto orientamento della polarità durante l'assemblaggio è essenziale per il corretto funzionamento.

5.2 Layout Consigliato delle Piazzole di Attacco sul PCB

Viene fornito un land pattern (impronta) suggerito per il PCB per garantire una saldatura affidabile e stabilità meccanica. Questo pattern definisce la dimensione, la forma e la spaziatura delle piazzole di rame su cui il LED viene posizionato prima della saldatura a rifusione. Rispettare questa raccomandazione aiuta a prevenire l'effetto "tombstoning" (sollevamento di un'estremità) e garantisce buoni filetti di saldatura.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Parametri di Saldatura a Rifusione IR

Il dispositivo è compatibile con processi di saldatura senza piombo (Pb-free). La temperatura di picco di rifusione consigliata è di 260°C, e il tempo al di sopra di questa temperatura non deve superare i 10 secondi. È specificata anche una fase di pre-riscaldamento (150-200°C). Questi parametri si basano sugli standard JEDEC per prevenire danni termici al package in plastica del LED e al die interno.

6.2 Condizioni di Stoccaggio e Manipolazione

I LED sono sensibili all'umidità e alle scariche elettrostatiche (ESD). Quando sono conservati nella loro originale busta sigillata anti-umidità con essiccante, hanno una durata di conservazione. Una volta aperta la busta, i dispositivi hanno una specifica "floor life" (es. 672 ore per MSL 2a) prima di dover essere sottoposti a rifusione o ricottura per rimuovere l'umidità assorbita, che può causare il fenomeno del "popcorning" durante la saldatura. Precauzioni ESD adeguate, come l'uso di braccialetti e postazioni di lavoro collegati a terra, sono obbligatorie per prevenire danni da elettricità statica.

6.3 Pulizia

Se è necessaria la pulizia dopo la saldatura, devono essere utilizzati solo solventi specificati. Si raccomanda di immergere il LED in alcol etilico o isopropilico a temperatura ambiente per meno di un minuto. Prodotti chimici aggressivi o non specificati possono danneggiare la lente in epossidica o il package.

7. Confezionamento e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

Per l'assemblaggio automatizzato, i LED sono forniti su nastro portacomponenti goffrato avvolto su bobine da 7 pollici di diametro. Ogni bobina contiene tipicamente 3000 pezzi. Le dimensioni del nastro, la spaziatura delle tasche e la dimensione del mozzo della bobina sono conformi a standard di settore come ANSI/EIA 481, garantendo compatibilità con le attrezzature di alimentazione standard.

8. Suggerimenti Applicativi

8.1 Circuiti Applicativi Tipici

I LED sono dispositivi pilotati in corrente. Per una luminosità costante, specialmente quando più LED sono utilizzati in parallelo, si raccomanda di pilotare ciascun LED con la propria resistenza limitatrice di corrente o di utilizzare un circuito driver a corrente costante. Sconsigliamo di collegare LED direttamente in parallelo a una singola sorgente di tensione con una sola resistenza a causa delle variazioni nella tensione diretta (VF) tra i singoli dispositivi, che possono portare a una significativa discrepanza di luminosità.

8.2 Considerazioni e Precauzioni di Progettazione

Questo prodotto è progettato per apparecchiature elettroniche di uso generale. Per applicazioni che richiedono un'affidabilità eccezionale o in cui un guasto potrebbe compromettere la sicurezza (es. aviazione, supporto vitale medico), sono necessarie ulteriori qualifiche e consultazioni. I progettisti devono assicurarsi che il punto di lavoro (corrente, tensione, dissipazione di potenza) rimanga entro i valori nominali specificati, considerando la massima temperatura ambiente dell'applicazione. Un layout PCB adeguato per la dissipazione del calore può essere necessario per applicazioni ad alta corrente o ad alta densità.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

Rispetto a tecnologie più datate come i LED rossi in Fosfuro di Arseniuro di Gallio (GaAsP), la tecnologia AlInGaP offre un'efficienza luminosa significativamente superiore, risultando in un'emissione più brillante a parità di corrente di pilotaggio. L'ampio angolo di visione di 130 gradi è un differenziatore chiave rispetto ai LED progettati per applicazioni a fascio stretto, rendendolo superiore per l'illuminazione d'area e gli indicatori di stato che devono essere visibili da varie angolazioni. La sua compatibilità con i processi automatizzati di rifusione IR lo differenzia dai componenti che richiedono saldatura manuale o ad onda.

10. Domande Frequenti Basate sui Parametri Tecnici

10.1 Perché c'è un intervallo così ampio nell'intensità luminosa (da 11,2 a 180 mcd)?

Questo intervallo rappresenta la dispersione totale su tutte le unità prodotte. Attraverso il sistema di binning (da L a R), i produttori suddividono i LED in gruppi molto più ristretti. I progettisti specificano il codice bin richiesto al momento dell'ordine per assicurarsi di ricevere LED con una luminosità coerente per la loro applicazione.

10.2 Posso pilotare questo LED a 30mA per ottenere più luminosità?

No. La massima corrente diretta continua assoluta è specificata come 25 mA. Operare a 30mA supera questo valore nominale, il che può portare a una degradazione accelerata, una riduzione della durata di vita e un potenziale guasto catastrofico dovuto al surriscaldamento. Per una luminosità maggiore, selezionare un LED da un bin di intensità superiore o un prodotto classificato per una corrente di pilotaggio più elevata.

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

La lunghezza d'onda di picco (λp) è la singola lunghezza d'onda alla quale lo spettro di emissione ha la massima intensità. La lunghezza d'onda dominante (λd) è un valore calcolato derivato dalle coordinate cromatiche sul diagramma di cromaticità CIE; rappresenta il colore percepito della luce come una singola lunghezza d'onda. Per una sorgente monocromatica come un LED rosso, sono spesso vicine, ma λd è più rilevante per la specifica del colore.

11. Studio di Caso Applicativo Pratico

Scenario: Retroilluminazione per una Tastiera a Membrana.Un progettista sta creando un pannello di interfaccia utente con 20 pulsanti che necessitano di retroilluminazione rossa per l'uso in condizioni di scarsa illuminazione. Il pannello ha vincoli di spazio, richiedendo un componente a basso profilo. Il LTST-C170KEKT è selezionato per il suo formato SMD, l'ampio angolo di visione (che garantisce un'illuminazione uniforme sotto ciascun pulsante) e la luminosità adeguata. Il progettista sceglie LED dal bin 'M' (18,0-28,0 mcd) per ottenere una luminosità media uniforme su tutti i tasti. Viene utilizzato un circuito integrato driver a corrente costante per fornire 20mA a ciascun LED individualmente, garantendo una perfetta corrispondenza della luminosità indipendentemente da minime variazioni di VF. Il layout del PCB segue il disegno consigliato delle piazzole e l'assemblaggio viene eseguito utilizzando un profilo standard di rifusione senza piombo con un picco di 250°C.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

I Diodi Emettitori di Luce (LED) sono dispositivi a semiconduttore che emettono luce attraverso l'elettroluminescenza. Quando una tensione diretta viene applicata attraverso la giunzione p-n, 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 specifica lunghezza d'onda (colore) della luce emessa è determinata dal bandgap del materiale semiconduttore utilizzato. Per il LTST-C170KEKT, il sistema di materiale AlInGaP ha un bandgap che corrisponde alla luce rossa.

13. Tendenze e Sviluppi Tecnologici

La tendenza generale nella tecnologia LED è verso una maggiore efficienza (più lumen per watt), un miglioramento della resa cromatica e un'affidabilità superiore. Per i LED indicatori, la miniaturizzazione continua mentre si mantiene o aumenta l'emissione luminosa. C'è anche un focus sull'ampliamento della gamma di colori disponibili e sul miglioramento della coerenza di colore e luminosità attraverso tecniche di produzione e binning avanzate. La spinta verso la conformità RoHS e la compatibilità con processi di saldatura senza piombo e ad alta temperatura è ormai un requisito standard in tutto il settore. La ricerca su nuovi materiali e nanostrutture promette ulteriori guadagni di efficienza e nuove funzionalità in futuro.