Scheda Tecnica LED SMD LTST-108TBL - Blu InGaN - 3.2x1.6x1.1mm - 3.4V Max - 102mW - Documento Tecnico Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTST-108TBL è un diodo a emissione luminosa (LED) a montaggio superficiale (SMD) progettato per l'assemblaggio automatizzato su circuito stampato (PCB). Le sue dimensioni ridotte lo rendono adatto per applicazioni con spazio limitato in un'ampia gamma di apparecchiature elettroniche.

1.1 Vantaggi Principali

• Ingombro Miniaturizzato:Il package compatto standard EIA consente layout PCB ad alta densità.
• Compatibilità con l'Automazione:Fornito in nastro da 8mm su bobine da 7 pollici, è pienamente compatibile con le attrezzature automatiche pick-and-place.
• Costruzione Robusta:Compatibile con i processi di saldatura a rifusione a infrarossi (IR), supporta linee di assemblaggio senza piombo (Pb-free).
• Conformità Ambientale:Il prodotto è conforme alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose).
• Affidabilità:I dispositivi sono precondizionati per accelerare ai livelli di sensibilità all'umidità JEDEC Level 3, garantendo affidabilità durante la saldatura.

1.2 Mercato di Riferimento & Applicazioni

Questo LED è progettato per l'uso in elettronica di consumo, commerciale e industriale dove è richiesta un'indicazione di stato affidabile e a basso profilo.

• Telecomunicazioni:Indicatori di stato in router, modem e switch di rete.
• Automazione d'Ufficio & Informatica:Luci di alimentazione/attività in laptop, PC desktop e periferiche.
• Elettrodomestici & Elettronica di Consumo:Luci indicatrici sui pannelli di controllo.
• Apparecchiature Industriali:Indicatori di stato e guasto delle macchine.
• Uso Generale:Retroilluminazione frontali, applicazioni di illuminazione per segnali e simboli.

2. Parametri Tecnici: Interpretazione Oggettiva Approfondita

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Il funzionamento in queste condizioni non è garantito.

• Dissipazione di Potenza (Pd):102 mW a Ta=25°C. Questa è la potenza massima che il package può dissipare come calore.
• Corrente Diretta Continua (IF):30 mA continua. Superare questa corrente aumenta significativamente la temperatura di giunzione e accelera il decadimento del flusso luminoso.
• Corrente Diretta di Picco:80 mA, ammissibile solo in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms) per brevi segnali.
• Fattore di Derating:0.38 mA/°C lineare da 25°C. La corrente continua massima ammissibile deve essere ridotta all'aumentare della temperatura ambiente per evitare di superare il limite di temperatura di giunzione.
• Temperatura di Funzionamento & Stoccaggio:Rispettivamente -40°C a +85°C e -40°C a +100°C, definiscono i limiti ambientali per il funzionamento e la non operatività.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Misurate a Ta=25°C con IF=20mA, salvo diversa specifica. Questi sono i parametri di prestazione tipici.

• Intensità Luminosa (Iv):Varia da 330.0 mcd (min) a 520.0 mcd (max), con un valore tipico dipendente dal bin. Misurata utilizzando un sensore filtrato secondo la curva di risposta fotopica dell'occhio CIE.
• Angolo di Visione (2θ½):Un ampio angolo di 110 gradi (tipico), definito come l'angolo fuori asse in cui l'intensità è la metà di quella assiale (sull'asse).
• Lunghezza d'Onda di Picco (λp):Tipicamente 471 nm, indica il picco spettrale della luce emessa.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd):Varia da 457 nm a 467 nm. Questa è la singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano per definire il colore (blu). La tolleranza è di ±1 nm per bin.
• Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ):Tipicamente 26 nm, descrive la purezza spettrale o la larghezza di banda della luce blu emessa.
• Tensione Diretta (VF):Tra 2.6V (min) e 3.4V (max) a 20mA. Questo parametro è binnato per coerenza nella progettazione del circuito.
• Corrente Inversa (IR):Massimo 5 µA a VR=5V. Il dispositivo non è progettato per funzionamento in polarizzazione inversa; questo test è solo per l'assurance di qualità.
• Capacità (C):Tipicamente 40 pF a VF=0V, f=1 MHz, rilevante per considerazioni di commutazione ad alta velocità.

3. Spiegazione del Sistema di Bin Rank

Il prodotto è suddiviso in bin in base a parametri chiave per garantire coerenza di prestazioni all'interno di un lotto di produzione. I progettisti possono specificare i bin per soddisfare i requisiti dell'applicazione.

3.1 Rank della Tensione Diretta (VF)

Unità: Volt @ 20mA. Tolleranza su ogni bin: ± 0.10V.

• F4:2.6V (Min) - 2.8V (Max)
• F5:2.8V - 3.0V
• F6:3.0V - 3.2V
• F7:3.2V - 3.4V

3.2 Rank dell'Intensità Luminosa (Iv)

Unità: millicandele (mcd) @ 20mA. Tolleranza su ogni bin: ± 11%.

• T2:330.0 mcd (Min) - 410.0 mcd (Max)
• U1:410.0 mcd - 520.0 mcd

3.3 Rank della Lunghezza d'Onda Dominante (WD)

Unità: nanometri (nm) @ 20mA. Tolleranza per ogni bin: ± 1 nm.

• AC:457.0 nm (Min) - 462.0 nm (Max)
• AD:462.0 nm - 467.0 nm

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Le curve caratteristiche tipiche forniscono informazioni sul comportamento del dispositivo in condizioni variabili. Tutte le curve sono a 25°C salvo indicazione.

4.1 Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta

Questa curva mostra una relazione quasi lineare tra corrente diretta (IF) e emissione luminosa (Iv) nell'intervallo di funzionamento consigliato. Guidare il LED oltre 20mA produce rendimenti decrescenti in efficienza e aumenta il calore.

4.2 Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

L'emissione luminosa diminuisce all'aumentare della temperatura ambiente. Questo effetto di quenching termico è caratteristico dei LED a semiconduttore e deve essere considerato nei progetti che operano a temperature elevate.

4.3 Tensione Diretta vs. Corrente Diretta

Questa curva esponenziale illustra la caratteristica I-V del diodo. La VF specificata a 20mA è il punto di lavoro tipico. La curva aiuta nella progettazione del circuito limitatore di corrente.

4.4 Distribuzione Spettrale

Il grafico mostra un singolo picco centrato attorno a 471 nm (tipico) con una larghezza a mezza altezza di circa 26 nm, confermando l'emissione monocromatica blu del materiale semiconduttore InGaN.

5. Informazioni Meccaniche & Package

5.1 Dimensioni del Package

Il LTST-108TBL è contenuto in un package SMD standard. Le dimensioni chiave (in millimetri, tolleranza ±0.2mm salvo indicazione) includono una dimensione del corpo di circa 3.2mm (L) x 1.6mm (W) x 1.1mm (H). La lente è trasparente acqua. Il catodo è tipicamente identificato da una marcatura sul package o da una sfumatura verde nella lente.

5.2 Layout Consigliato dei Pad di Attacco PCB

Viene fornito un disegno del land pattern per la saldatura a rifusione a infrarossi o a fase di vapore. Questo pattern garantisce una corretta formazione del filetto di saldatura, stabilità meccanica e smaltimento termico durante l'assemblaggio. Il rispetto di questo layout è fondamentale per ottenere giunzioni saldate affidabili e gestire la dissipazione del calore dal die del LED.

6. Linee Guida per Saldatura & Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione IR (Processo Pb-Free)

È specificato un profilo di temperatura dettagliato conforme a J-STD-020B per l'assemblaggio senza piombo.

• Preriscaldamento:150°C a 200°C.
• Tempo di Preriscaldamento:Massimo 120 secondi.
• Temperatura di Picco:Massimo 260°C.
• Tempo Sopra il Liquido:Il profilo consigliato mostra una durata specifica.
• Tempo di Saldatura:Massimo 10 secondi alla temperatura di picco (massimo due cicli di rifusione).

Nota:Il profilo ottimale dipende dal design specifico del PCB, dalla pasta saldante e dal forno. Il profilo fornito serve come obiettivo generico basato sugli standard JEDEC.

6.2 Saldatura Manuale (Se Necessaria)

• Temperatura del Saldatore:Massimo 300°C.
• Tempo di Saldatura:Massimo 3 secondi per pad (una sola volta).

6.3 Condizioni di Stoccaggio

• Confezione Sigillata:Conservare a ≤ 30°C e ≤ 70% UR. Utilizzare entro un anno quando la busta anti-umidità con essiccante è intatta.
• Confezione Aperta:Conservare a ≤ 30°C e ≤ 60% UR. Si raccomanda di completare la rifusione IR entro 168 ore (1 settimana) dall'esposizione.
• Stoccaggio Prolungato (Aperto):Conservare in un contenitore sigillato con essiccante o in atmosfera di azoto. Se esposti per >168 ore, cuocere a circa 60°C per almeno 48 ore prima della saldatura per rimuovere l'umidità e prevenire l'effetto \"popcorn\" durante la rifusione.

6.4 Pulizia

Se è necessaria la pulizia dopo la saldatura, utilizzare solo solventi specificati. Immergere il LED in alcol etilico o isopropilico a temperatura normale per meno di un minuto. Non utilizzare pulizia ad ultrasuoni o prodotti chimici non specificati.

7. Confezionamento & Informazioni d'Ordine

7.1 Specifiche Nastro e Bobina

Il dispositivo è fornito in nastro portante goffrato secondo le specifiche ANSI/EIA 481.

• Larghezza Nastro:8 mm.
• Diametro Bobina:7 pollici (178 mm).
• Quantità per Bobina:4000 pezzi.
• Quantità Minima d'Ordine (MOQ):500 pezzi per quantità residue.
• Sigillatura Tasche:Le tasche vuote sono sigillate con nastro di copertura.
• Componenti Mancanti:È consentito un massimo di due lampade mancanti consecutive per specifica.

8. Suggerimenti Applicativi & Considerazioni di Progetto

8.1 Metodo di Pilotaggio

I LED sono dispositivi pilotati in corrente. Per garantire una luminosità uniforme, specialmente quando si collegano più LED in parallelo, ogni LED dovrebbe essere pilotato da una sorgente di corrente costante o avere la propria resistenza limitatrice di corrente. Non è consigliabile pilotare con una sorgente di tensione costante senza una resistenza in serie, poiché può portare a fuga termica a causa del coefficiente di temperatura negativo di VF.

8.2 Gestione Termica

Sebbene il package sia piccolo, un corretto design termico è essenziale per la longevità. Assicurarsi che il design del pad PCB fornisca un adeguato smaltimento termico. Evitare di operare alla corrente massima (30mA) in alte temperature ambientali senza considerare il fattore di derating (0.38 mA/°C). Alte temperature di giunzione accelerano il decadimento del flusso luminoso e possono ridurre la durata operativa.

8.3 Design Ottico

L'ampio angolo di visione di 110 gradi rende questo LED adatto per applicazioni che richiedono ampia visibilità. Per luce focalizzata o diretta, potrebbero essere necessarie ottiche secondarie (lenti, guide luminose). La lente trasparente acqua è ottimale per applicazioni in cui si desidera il vero colore del chip.

9. Confronto Tecnico & Differenziazione

Rispetto a tecnologie più vecchie come i LED blu basati su GaP, questo LED InGaN (Indio Gallio Nitruro) offre un'efficienza luminosa significativamente più alta e un colore blu più saturo. All'interno del suo fattore di forma, i differenziatori chiave includono il suo ampio angolo di visione, la specifica struttura di binning per la coerenza di colore e intensità, e la costruzione robusta per la compatibilità con la rifusione IR, che potrebbe non essere presente in tutti i LED SMD a basso costo.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

10.1 Posso pilotare questo LED a 30mA in modo continuo?

Sì, 30mA è la corrente diretta continua massima nominale a 25°C. Tuttavia, per una durata e affidabilità ottimali, è spesso consigliabile pilotare i LED al di sotto del loro valore massimo assoluto, ad esempio alla condizione di test di 20mA. Applicare sempre il fattore di derating se la temperatura ambiente supera i 25°C.

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

Lunghezza d'Onda di Picco (λp)è la lunghezza d'onda nel punto più alto della distribuzione di potenza spettrale del LED (tipicamente 471 nm).Lunghezza d'Onda Dominante (λd)è una quantità colorimetrica derivata dal diagramma di cromaticità CIE; è la singola lunghezza d'onda che meglio corrisponde al colore percepito del LED (457-467 nm). λd è più rilevante per la specifica del colore nelle applicazioni visive.

10.3 Perché c'è un limite di tempo di stoccaggio dopo l'apertura della busta?

I package SMD possono assorbire umidità dall'atmosfera. Durante il processo di saldatura a rifusione ad alta temperatura, questa umidità intrappolata può vaporizzarsi rapidamente, creando una pressione interna che può delaminare il package o crepare il die (effetto \"popcorn\"). La shelf life di 168 ore e le procedure di baking sono contromisure contro questa modalità di guasto.

11. Studio di Caso Applicativo Pratico

Scenario:Progettazione di un pannello indicatore di stato per uno switch di rete con 24 LED blu identici per alimentazione/attività.

Considerazioni di Progetto:

1. Pilotaggio di Corrente:Utilizzare un driver IC a corrente costante o 24 resistenze limitatrici di corrente identiche (calcolate per ~20mA dalla tensione di sistema e dal bin VF del LED, es. F5: ~2.9V tip).
2. Uniformità di Luminosità:Specificare un bin Iv stretto (es. U1: 410-520 mcd) e un bin VF (es. F5) dal fornitore per garantire che tutti i 24 LED appaiano ugualmente luminosi.
3. Layout PCB:Implementare il layout consigliato dei pad di saldatura per ogni LED per garantire una saldatura automatica affidabile e una corretta dissipazione del calore.
4. Assemblaggio:Seguire il profilo di rifusione Pb-free specificato. Assicurarsi che i pannelli siano assemblati entro 168 ore dall'apertura della bobina di LED o che i LED siano stati adeguatamente baked se stoccati più a lungo.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

Un LED è un diodo a semiconduttore a giunzione p-n. 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 attiva (la 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 è determinata dall'energia del bandgap del materiale semiconduttore utilizzato nella regione attiva. Il LTST-108TBL utilizza un semiconduttore composto di Indio Gallio Nitruro (InGaN), progettato per emettere fotoni nello spettro blu (~470 nm).

13. Tendenze Tecnologiche

Lo sviluppo di efficienti LED blu InGaN è stato un risultato fondamentale nell'illuminazione a stato solido, consentendo la creazione di LED bianchi (tramite conversione di fosfori) e display a colori completi. Le tendenze in corso nella tecnologia LED SMD includono continui miglioramenti nell'efficienza luminosa (lumen per watt), maggiore densità di potenza massima in package più piccoli, indici di resa cromatica (CRI) migliorati per i LED bianchi e l'integrazione di funzionalità più sofisticate come driver integrati o circuiti di controllo. La spinta verso la miniaturizzazione e la compatibilità con processi di assemblaggio avanzati, come si vede in questa scheda tecnica, rimane costante in tutto il settore.