Scheda Tecnica LED SMD LTST-T180UBKT - Blu 468nm - Angolo di Visione 120° - 30mA - 108mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento fornisce le specifiche tecniche complete per un Diodo Emettitore di Luce (LED) a montaggio superficiale (SMD). Questo componente è progettato per processi di assemblaggio automatizzato su circuito stampato (PCB), caratterizzato da un fattore di forma miniaturizzato ideale per applicazioni con spazio limitato. Il LED utilizza un materiale semiconduttore InGaN (Nitruro di Indio e Gallio) per produrre luce blu, incapsulato in un package con lente trasparente.

1.1 Caratteristiche e Vantaggi Principali

Il LED è conforme alla direttiva sulla Restrizione delle Sostanze Pericolose (RoHS). Viene fornito su nastro da 8mm standard del settore avvolto su bobine da 7 pollici di diametro, facilitando la compatibilità con le attrezzature automatiche pick-and-place. Il dispositivo è progettato per essere compatibile con circuiti integrati (IC) e può resistere ai processi standard di saldatura a rifusione a infrarossi (IR). È stato precondizionato per accelerare al livello di sensibilità all'umidità JEDEC (Joint Electron Device Engineering Council) 3.

1.2 Mercato di Riferimento e Applicazioni

Questo LED è adatto per un'ampia gamma di apparecchiature elettroniche. Le principali aree di applicazione includono dispositivi di telecomunicazione, apparecchiature per l'automazione d'ufficio, elettrodomestici e sistemi di controllo industriale. I suoi utilizzi tipici sono come indicatori di stato, sorgenti luminose per segnali o simboli e per l'illuminazione di pannelli frontali.

2. Interpretazione Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

Tutti i valori sono specificati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C. Superare questi limiti può causare danni permanenti.

• Dissipazione di Potenza (Pd):108 mW. Questa è la massima quantità di potenza che il dispositivo può dissipare sotto forma di calore.
• Corrente Diretta di Picco (I_F(PEAK)):100 mA. Questa è la massima corrente diretta istantanea ammissibile, tipicamente in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms).
• Corrente Diretta Continua (I_F):30 mA. Questa è la massima corrente diretta continua raccomandata per un funzionamento affidabile.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento:-40°C a +100°C. Il dispositivo è garantito per funzionare entro questo intervallo di temperatura ambiente.
• Intervallo di Temperatura di Conservazione:-40°C a +100°C. Il dispositivo può essere conservato senza degradarsi entro questo intervallo.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi parametri definiscono le prestazioni tipiche del LED in condizioni operative normali a Ta=25°C.

• Intensità Luminosa (I_V):Da 280 a 560 millicandele (mcd) a una corrente diretta (I_F) di 20mA. L'intensità è misurata utilizzando un sensore e un filtro che approssimano la curva di risposta fotopica dell'occhio CIE.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):120 gradi (tipico). Questo è l'angolo totale in cui l'intensità luminosa scende alla metà del suo valore assiale (sull'asse).
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_P):468 nanometri (nm) tipico. Questa è la lunghezza d'onda alla quale la distribuzione spettrale di potenza è massima.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):Da 465 a 475 nm 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):20 nm tipico. Questo indica la purezza spettrale o la larghezza di banda della luce emessa.
• Tensione Diretta (V_F):Da 2.6 a 3.6 Volt a I_F=20mA. Questa è la caduta di tensione ai capi del LED quando conduce corrente.
• Corrente Inversa (I_R):10 μA massimo a una tensione inversa (V_R) di 5V. Il dispositivo non è progettato per funzionamento inverso; questo parametro è solo per scopi di test.

3. Spiegazione del Sistema di Classificazione (Bin)

I LED sono suddivisi in bin in base a parametri prestazionali chiave per garantire la coerenza all'interno di un lotto di produzione.

3.1 Classe della Tensione Diretta (V_F)

Misurata a 20mA. La tolleranza su ogni bin è di ±0.1 Volt.

• D6:2.6V (Min) - 2.8V (Max)
• D7:2.8V - 3.0V
• D8:3.0V - 3.2V
• D9:3.2V - 3.4V
• D10:3.4V - 3.6V

3.2 Classe dell'Intensità Luminosa (I_V)

Misurata in millicandele (mcd) a 20mA. La tolleranza su ogni bin è di ±11%.

• T1:280 mcd (Min) - 355 mcd (Max)
• T2:355 mcd - 450 mcd
• U1:450 mcd - 560 mcd

3.3 Classe della Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d)

Misurata in nanometri (nm) a 20mA. La tolleranza per ogni bin è di ±1 nm.

• AC:465.0 nm (Min) - 470.0 nm (Max)
• AD:470.0 nm - 475.0 nm

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Vengono fornite le curve caratteristiche tipiche per illustrare la relazione tra i parametri chiave. Queste curve sono essenziali per la progettazione del circuito e la previsione delle prestazioni.

4.1 Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V)

Questa curva mostra la relazione esponenziale tra la corrente che attraversa il LED e la tensione ai suoi capi. È cruciale per selezionare la resistenza di limitazione della corrente appropriata in un circuito di pilotaggio.

4.2 Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta

Questo grafico dimostra come l'emissione luminosa (in mcd) aumenti con la corrente diretta. Tipicamente mostra una relazione quasi lineare entro l'intervallo operativo raccomandato, aiutando i progettisti a raggiungere i livelli di luminosità desiderati.

4.3 Distribuzione Spettrale di Potenza

Questa curva traccia l'intensità luminosa relativa in funzione della lunghezza d'onda, mostrando il picco a circa 468nm e la larghezza a mezza altezza spettrale di circa 20nm, definendo le caratteristiche del colore blu.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il LED è conforme a un profilo standard di package SMD EIA (Electronic Industries Alliance). Tutte le dimensioni sono in millimetri con una tolleranza generale di ±0.2mm salvo diversa specifica. Il disegno include misure chiave come lunghezza, larghezza, altezza del corpo e passo dei terminali.

5.2 Layout Raccomandato dei Piazzole PCB

Viene fornito un diagramma del land pattern per la saldatura a rifusione a infrarossi o a fase di vapore. Questo mostra le dimensioni e la spaziatura raccomandate per le piazzole di rame sul PCB per garantire una corretta formazione del giunto di saldatura, stabilità meccanica e gestione termica.

5.3 Identificazione della Polarità

Il catodo (terminale negativo) è tipicamente indicato da una marcatura sul package, come una tacca, un punto o un angolo smussato. L'orientamento corretto della polarità è critico durante l'assemblaggio.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione IR

Viene fornito un profilo di temperatura suggerito per processi di saldatura senza piombo (Pb-free), conforme a J-STD-020B. I parametri chiave includono:

• Temperatura di Pre-riscaldamento:Da 150°C a 200°C.
• Tempo di Pre-riscaldamento:Massimo 120 secondi.
• Temperatura di Picco:Massimo 260°C.
• Tempo Sopra il Liquido:Massimo 10 secondi (sono consentiti massimo due cicli di rifusione).

I profili dovrebbero essere caratterizzati per il design PCB specifico, i componenti e la pasta saldante utilizzati.

6.2 Condizioni di Conservazione

Confezione Sigillata:Conservare a ≤30°C e ≤70% di Umidità Relativa (UR). La durata di conservazione è di un anno quando conservati nella busta originale anti-umidità con essiccante.
Confezione Aperta:Per i componenti rimossi dalla confezione originale, l'ambiente di conservazione non deve superare i 30°C e il 60% di UR. Si raccomanda di completare la rifusione IR entro 168 ore (7 giorni). Per conservazioni oltre questo periodo, eseguire un trattamento di "baking" a circa 60°C per almeno 48 ore prima della saldatura.

6.3 Pulizia

Se è necessaria la pulizia dopo la saldatura, utilizzare solventi a base alcolica come alcol etilico o isopropilico a temperatura ambiente per meno di un minuto. Evitare liquidi chimici non specificati.

6.4 Saldatura Manuale (Saldatore)

Se è richiesta la saldatura manuale, limitare la temperatura della punta del saldatore a un massimo di 300°C e il tempo di saldatura a un massimo di 3 secondi per terminale. Questa operazione dovrebbe essere eseguita una sola volta.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

I LED sono confezionati su nastro portacomponenti goffrato da 8mm di larghezza avvolto su bobine da 7 pollici (178mm) di diametro. Ogni bobina contiene 5000 pezzi. Le dimensioni delle tasche del nastro e delle bobine (hub/flange) sono fornite in disegni dettagliati, conformi alle specifiche ANSI/EIA-481.

7.2 Note di Imballaggio

• Le tasche dei componenti vuote sono sigillate con un nastro di copertura superiore.
• La quantità minima di imballaggio per lotti residui è di 500 pezzi.
• È consentito un massimo di due componenti (lampade) mancanti consecutivi per bobina.

8. Suggerimenti per l'Applicazione

8.1 Circuiti di Applicazione Tipici

I LED sono dispositivi pilotati a corrente. Per garantire una luminosità uniforme quando si pilotano più LED in parallelo, una resistenza di limitazione della corrente dovrebbe essere collegata in serie con ciascun LED singolarmente. Un semplice circuito di pilotaggio consiste in una sorgente di tensione (V_CC), una resistenza in serie (R_S) e il LED. Il valore della resistenza è calcolato usando la Legge di Ohm: R_S= (V_CC- V_F) / I_F, dove V_Fè la tensione diretta del LED alla corrente desiderata I_F.

8.2 Considerazioni di Progettazione

• Gestione Termica:Assicurarsi che il design del PCB consenta un'adeguata dissipazione del calore, specialmente quando si opera vicino ai valori massimi di corrente o potenza.
• Progettazione Ottica:L'ampio angolo di visione di 120° rende questo LED adatto per applicazioni che richiedono un'illuminazione ampia o visibilità da più angolazioni. Considerare lenti o guide luminose se è necessario un fascio più focalizzato.
• Protezione ESD:Sebbene non esplicitamente dichiarato, dovrebbero essere osservate le precauzioni standard contro le scariche elettrostatiche (ESD) durante la manipolazione e l'assemblaggio.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

I principali fattori di differenziazione di questo LED includono la combinazione di un'intensità luminosa relativamente alta (fino a 560 mcd) con un angolo di visione molto ampio di 120 gradi. La tecnologia InGaN fornisce un'emissione di luce blu efficiente. La sua compatibilità con l'assemblaggio automatizzato e i processi standard di rifusione IR lo rende una scelta economicamente vantaggiosa per la produzione di grandi volumi. La struttura dettagliata di binning consente ai progettisti di selezionare componenti con tolleranze strette dei parametri per applicazioni che richiedono coerenza di colore o luminosità.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

10.1 Qual è la differenza tra Lunghezza d'Onda di Picco e Lunghezza d'Onda Dominante?

La Lunghezza d'Onda di Picco (λ_P) è la lunghezza d'onda fisica alla quale il LED emette la massima potenza ottica. La Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d) è un valore calcolato basato sulla percezione del colore umana (grafico CIE) e rappresenta la singola lunghezza d'onda del colore spettrale puro che corrisponde al colore percepito del LED. Per LED monocromatici come questo blu, sono spesso vicine ma non identiche.

10.2 Posso pilotare questo LED con un'alimentazione da 3.3V senza resistenza?

Non è raccomandato. La tensione diretta (V_F) varia da 2.6V a 3.6V. Collegare un'alimentazione da 3.3V direttamente potrebbe risultare in una corrente eccessiva se la V_Fdel LED è inferiore a 3.3V, potenzialmente danneggiandolo. Utilizzare sempre una resistenza di limitazione della corrente in serie o un driver a corrente costante.

10.3 Perché la condizione di conservazione per una confezione aperta è più severa di quella per una sigillata?

La confezione sigillata contiene essiccante per mantenere un livello di umidità molto basso, proteggendo il dispositivo sensibile all'umidità. Una volta aperta, il LED è esposto all'umidità ambientale, che può essere assorbita nel package plastico. Durante la saldatura a rifusione, questa umidità intrappolata può espandersi rapidamente, causando delaminazione interna o "popcorning", che incrina il package. La durata di 168 ore a terra e i requisiti di baking sono precauzioni contro questa modalità di guasto.

11. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Scenario: Progettazione di un pannello indicatore multi-LED per un router di rete.
Il pannello richiede 10 LED di stato blu. L'uniformità della luminosità è critica per ragioni estetiche e funzionali.
Passaggi di Progettazione:
1. Progettazione del Circuito:Utilizzare un'alimentazione da 5V. Assumendo una V_Ftipica di 3.2V dal bin D8 e una I_Fobiettivo di 20mA, calcolare la resistenza in serie: R = (5V - 3.2V) / 0.02A = 90 Ohm. Può essere utilizzata una resistenza standard da 91 Ohm. Posizionare una resistenza in serie con ciascun LED, collegando tutte le 10 coppie LED-resistenza in parallelo all'alimentazione da 5V.
2. Selezione dei Componenti:Specificare i bin richiesti quando si ordina: es. Bin V_FD8, Bin I_VU1 (per alta luminosità), Bin λ_dAC per una tonalità blu consistente.
3. Layout PCB:Implementare il layout delle piazzole raccomandato dalla scheda tecnica. Assicurare un'adeguata spaziatura tra i LED per la dissipazione del calore.
4. Assemblaggio:Seguire le linee guida del profilo di rifusione IR. Se le schede sono assemblate in lotti che superano le 168 ore di durata a terra per i componenti aperti, implementare il processo di baking a 60°C/48 ore prima della saldatura.

12. Introduzione al Principio

I Diodi Emettitori di Luce (LED) sono dispositivi a semiconduttore che emettono luce quando una corrente elettrica li attraversa. Questo fenomeno è chiamato elettroluminescenza. In un LED InGaN, l'energia elettrica fa sì che elettroni e lacune si ricombinino all'interno della regione attiva del semiconduttore, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica lunghezza d'onda (colore) della luce, in questo caso blu (~468 nm), è determinata dall'energia del bandgap del materiale InGaN. La lente epossidica trasparente serve a proteggere il chip semiconduttore, modellare il fascio luminoso in uscita (risultando nell'angolo di visione di 120°) e migliorare l'efficienza di estrazione della luce.

13. Tendenze di Sviluppo

La tendenza generale nella tecnologia dei LED SMD continua verso una maggiore efficienza luminosa (più luce emessa per watt elettrico), un miglioramento della coerenza e saturazione del colore e un'ulteriore miniaturizzazione. C'è anche un focus sul miglioramento dell'affidabilità in condizioni operative di temperatura e densità di corrente più elevate. I processi produttivi sono ottimizzati per tolleranze di binning più strette e rese più elevate. La spinta verso l'efficienza energetica e la proliferazione di dispositivi IoT e portatili garantiscono una domanda sostenuta per LED indicatori affidabili, compatti e ad alte prestazioni come questo componente.