Scheda Tecnica LED SMD LTST-C150TBKT-5A - Blu InGaN - 5mA - 45mcd - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento fornisce le specifiche tecniche per un diodo a emissione luminosa (LED) a montaggio superficiale (SMD). Il dispositivo utilizza un chip semiconduttore in Nitruro di Gallio e Indio (InGaN) per produrre luce blu. È progettato per processi di assemblaggio automatizzati ed è confezionato su nastro e bobina per la produzione di grandi volumi.

I vantaggi principali di questo componente includono la compatibilità con i processi di rifusione a infrarossi, l'idoneità per l'uso con apparecchiature di posizionamento automatico e la sua classificazione come prodotto ecologico conforme alla direttiva RoHS. Il suo mercato target principale include l'elettronica di consumo, spie luminose, applicazioni di retroilluminazione e illuminazione generica dove è richiesta una sorgente di luce blu compatta e affidabile.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

Il dispositivo non deve essere operato oltre questi limiti per prevenire danni permanenti.

• Dissipazione di Potenza:76 mW. Questa è la potenza massima che il package del LED può dissipare come calore in condizioni specificate.
• Corrente Diretta di Picco:100 mA. Questa è la corrente istantanea massima, ammissibile solo in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza dell'impulso 0.1ms).
• Corrente Diretta Continua (DC):20 mA. Questa è la massima corrente diretta continua raccomandata per un funzionamento affidabile a lungo termine.
• Intervallo di Temperatura Operativa:-20°C a +80°C. L'intervallo di temperatura ambiente entro il quale il LED è progettato per funzionare correttamente.
• Intervallo di Temperatura di Conservazione:-30°C a +100°C. L'intervallo di temperatura per la conservazione in condizioni di non funzionamento.
• Condizione di Saldatura a Infrarossi:260°C per 10 secondi. Il profilo termico massimo che il componente può sopportare durante la rifusione.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi parametri sono misurati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C e definiscono le prestazioni tipiche.

• Intensità Luminosa (I_V):11.2 - 45.0 mcd (min - max) a una corrente diretta (I_F) di 5mA. Misura la luminosità percepita dell'emissione luminosa.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):130 gradi (tipico). Questo è l'angolo totale a cui l'intensità luminosa scende alla metà del suo valore massimo sull'asse, indicando un pattern di emissione ampio.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_P):468 nm (tipico). La lunghezza d'onda alla quale la distribuzione spettrale di potenza è massima.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):465.0 - 475.0 nm a I_F=5mA. Questa è la singola lunghezza d'onda che meglio rappresenta il colore percepito della luce.
• Larghezza a Metà Altezza della Linea Spettrale (Δλ):25 nm (tipico). Una misura della purezza spettrale; un valore più piccolo indica una sorgente luminosa più monocromatica.
• Tensione Diretta (V_F):2.65 - 3.05 V (min - max) a I_F=5mA. La caduta di tensione ai capi del LED quando conduce corrente.
• Corrente Inversa (I_R):10 μA (max) a una tensione inversa (V_R) di 5V. La piccola corrente di dispersione quando il LED è polarizzato inversamente. Il dispositivo non è progettato per il funzionamento in inversa.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nella produzione, 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

Le unità sono suddivise in quattro bin (1-4) in base alla loro tensione diretta a 5mA, ciascuno con un intervallo di 0.1V. La tolleranza su ciascun bin è ±0.1V.

• Bin 1: 2.65V - 2.75V
• Bin 2: 2.75V - 2.85V
• Bin 3: 2.85V - 2.95V
• Bin 4: 2.95V - 3.05V

3.2 Binning dell'Intensità Luminosa

Le unità sono suddivise in sei bin (L1, L2, M1, M2, N1, N2) in base all'intensità luminosa a 5mA. La tolleranza su ciascun bin è ±15%.

• L1: 11.2 - 14.0 mcd
• L2: 14.0 - 18.0 mcd
• M1: 18.0 - 22.4 mcd
• M2: 22.4 - 28.0 mcd
• N1: 28.0 - 35.5 mcd
• N2: 35.5 - 45.0 mcd

3.3 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

Le unità sono suddivise in due bin (AC, AD) in base alla lunghezza d'onda dominante a 5mA. La tolleranza per ciascun bin è ±1 nm.

• AC: 465.0 - 470.0 nm
• AD: 470.0 - 475.0 nm

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene specifiche curve grafiche siano referenziate nella scheda tecnica (es. Figura 1 per la distribuzione spettrale, Figura 5 per l'angolo di visione), la loro interpretazione tipica è cruciale per la progettazione.

4.1 Caratteristica Corrente vs. Tensione (I-V)

La tensione diretta (V_F) presenta una relazione logaritmica con la corrente diretta (I_F). È non lineare, con una tensione di soglia (circa 2.6-2.8V per l'InGaN blu) al di sotto della quale scorre pochissima corrente. Oltre questa soglia, piccoli aumenti di tensione causano grandi aumenti di corrente. Pertanto, i LED sono tipicamente pilotati da una sorgente di corrente costante, non di tensione costante, per garantire un'emissione luminosa stabile e prevenire la fuga termica.

4.2 Caratteristica Intensità Luminosa vs. Corrente (L-I)

L'emissione luminosa (intensità luminosa) è generalmente proporzionale alla corrente diretta in un ampio intervallo. Tuttavia, l'efficienza (lumen per watt) può raggiungere un picco a una certa corrente e poi diminuire a correnti più elevate a causa dell'aumentata generazione di calore e di altri processi di ricombinazione non radiativa all'interno del semiconduttore.

4.3 Dipendenza dalla Temperatura

Le prestazioni del LED sono sensibili alla temperatura. Tipicamente, all'aumentare della temperatura di giunzione:

• Tensione Diretta (V_F):Diminuisce. Ciò ha implicazioni per i circuiti di pilotaggio a tensione costante.
• Intensità Luminosa/Flusso:Diminuisce. Temperature più elevate riducono l'efficienza quantistica interna.
• Lunghezza d'Onda Dominante:Può spostarsi leggermente, solitamente verso lunghezze d'onda più lunghe (spostamento verso il rosso), il che può influenzare la percezione del colore in applicazioni di precisione.

Una gestione termica efficace è fondamentale per mantenere prestazioni e longevità.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il dispositivo è conforme a un profilo standard EIA. Tutte le dimensioni sono fornite in millimetri, con una tolleranza generale di ±0.10 mm salvo diversa specifica. Il package presenta una lente trasparente, ottimale per il chip InGaN blu in quanto non altera l'emissione cromatica (a differenza di una lente diffusa o colorata).

5.2 Identificazione della Polarità

La polarità è un aspetto critico dell'installazione del LED. La scheda tecnica include un diagramma che mostra le marcature del catodo e dell'anodo sul componente. Tipicamente, il catodo è indicato da una marcatura verde, un intaglio o un terminale/pad più corto. Una polarità errata impedirà l'accensione del LED e l'applicazione di una tensione inversa significativa può danneggiare il dispositivo.

5.3 Layout Consigliato per i Pads di Saldatura

Viene fornito un land pattern (impronta) consigliato per il circuito stampato (PCB). Rispettare queste dimensioni garantisce una corretta formazione del giunto di saldatura, l'allineamento e la stabilità meccanica durante e dopo il processo di rifusione. Il design del pad influenza anche il percorso termico per la dissipazione del calore lontano dalla giunzione del LED.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Rifusione (Reflow)

Viene fornito un profilo di rifusione a infrarossi (IR) suggerito per processi di saldatura senza piombo (Pb-free). I parametri chiave includono:

• Preriscaldamento:150-200°C per un massimo di 120 secondi per riscaldare gradualmente il circuito e attivare il flussante.
• Temperatura di Picco:Massimo 260°C.
• Tempo Sopra il Liquido:Il tempo che i giunti di saldatura trascorrono sopra il punto di fusione della pasta saldante è critico per una corretta bagnatura. Il profilo a pagina 3 della scheda tecnica fornisce un riferimento visivo conforme agli standard JEDEC.
• Velocità di Raffreddamento:È raccomandato un raffreddamento controllato per minimizzare lo stress termico sul componente e sul circuito.

Si sottolinea che il profilo ottimale dipende dal design specifico del circuito, dai componenti, dalla pasta saldante e dal forno, quindi è necessaria una caratterizzazione.

6.2 Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale, è richiesta estrema cautela:

• Temperatura del Saldatore:Massimo 300°C.
• Tempo di Saldatura:Massimo 3 secondi per giunto.
• Limite:La saldatura manuale dovrebbe essere eseguita una sola volta per evitare danni termici al package plastico e al die semiconduttore.

6.3 Pulizia

Se è richiesta la pulizia dopo la saldatura, devono essere utilizzati solo solventi specificati. Si raccomanda di immergere il LED in alcol etilico o isopropilico a temperatura normale per meno di un minuto. L'uso di prodotti chimici non specificati può danneggiare il materiale del package plastico o la lente.

6.4 Conservazione e Manipolazione

• Precauzioni ESD:I LED sono sensibili alle scariche elettrostatiche (ESD). È obbligatorio manipolarli con braccialetti antistatici, guanti antistatici e su apparecchiature correttamente messe a terra.
• Sensibilità all'Umidità:Il package è sensibile all'umidità. Una volta aperta la confezione originale sigillata a tenuta d'umidità (con essiccante), i componenti dovrebbero essere utilizzati entro una settimana se conservati a ≤30°C e ≤60% UR. Per una conservazione più lunga fuori dalla confezione originale, è necessario conservarli in un contenitore sigillato con essiccante o in atmosfera di azoto. I componenti conservati per più di una settimana fuori dall'imballaggio originale dovrebbero essere "baked" (es. a 60°C per 20 ore) prima della saldatura per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire il fenomeno del "popcorning" durante la rifusione.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

Il dispositivo è fornito in un imballaggio standard del settore per l'assemblaggio automatizzato:

• Dimensione Bobina:Diametro 7 pollici.
• Quantità per Bobina:3000 pezzi.
• Quantità Minima d'Ordine:500 pezzi per quantità residue.
• Specifiche del Nastro:Conforme a ANSI/EIA 481-1-A-1994. Le tasche vuote dei componenti sono sigillate con un nastro di copertura superiore.
• Componenti Mancanti:Il numero massimo di componenti mancanti consecutivi ("lampade mancanti") nel nastro è due.

8. Note Applicative e Considerazioni di Progettazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Indicatori di Stato:Luci di alimentazione, connettività o stato operativo su elettronica di consumo, elettrodomestici e apparecchiature industriali.
• Retroilluminazione:Per piccoli display LCD, tastiere o pannelli decorativi.
• Illuminazione Decorativa:In cartellonistica, luci di accentuazione o dispositivi elettronici di consumo.
• Sistemi Sensoriali:Come sorgente luminosa per sensori ottici o interruttori ottici.

Avviso Importante:La scheda tecnica specifica che questi LED sono destinati a equipaggiamenti elettronici ordinari. Le applicazioni che richiedono un'affidabilità eccezionale, in particolare dove un guasto potrebbe mettere a rischio la vita o la salute (es. aviazione, dispositivi medici, sistemi di sicurezza), richiedono una consultazione e un'approvazione preventiva.

8.2 Considerazioni sul Progetto del Circuito

• Limitazione di Corrente:Utilizzare sempre una resistenza di limitazione in serie o un driver LED a corrente costante dedicato. Il valore si calcola usando la Legge di Ohm: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Utilizzare il valore massimo di V_Fdalla scheda tecnica per garantire che la corrente non superi il limite anche con variazioni da componente a componente.
• Dissipazione di Potenza:Assicurarsi che la potenza calcolata (P = V_F* I_F) non superi il valore massimo assoluto di 76 mW, considerando il caso peggiore per V_Fe la temperatura ambiente.
• Protezione dalla Tensione Inversa:Se esiste la possibilità che venga applicata una tensione inversa (es. in circuiti AC o con carichi induttivi), un diodo di protezione dovrebbe essere posto in parallelo al LED (catodo con anodo) per limitare la tensione inversa.
• Gestione Termica:Per progetti che operano ad alte correnti o in alte temperature ambiente, assicurarsi che il PCB fornisca un adeguato rilievo termico. Pads in rame collegati ai piani di massa/alimentazione possono aiutare a dissipare il calore.

9. Introduzione Tecnologica e Principio di Funzionamento

Questo LED è basato su un chip semiconduttore in Nitruro di Gallio e Indio (InGaN). L'InGaN è un materiale semiconduttore a bandgap diretto la cui energia di bandgap può essere regolata variando il rapporto tra Indio e Gallio. Per i LED blu, viene utilizzata una composizione specifica che risulta in un bandgap corrispondente all'emissione di fotoni nell'intervallo delle lunghezze d'onda blu (circa 465-475 nm).

Quando viene applicata una tensione diretta, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva del semiconduttore. Essi si ricombinano in modo radiativo, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). Il package epossidico trasparente funge da lente, modellando l'emissione luminosa e fornendo protezione ambientale al delicato chip semiconduttore e ai bonding wires.

10. Domande Frequenti (FAQ)

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

Lunghezza d'Onda di Picco (λ_P):La singola lunghezza d'onda alla quale l'emissione di potenza spettrale è massima. È una misura fisica.
Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):La singola lunghezza d'onda che meglio corrisponde al colore percepito della luce come definito dalla risposta dell'occhio umano (diagramma di cromaticità CIE). Per sorgenti monocromatiche come i LED blu, sono spesso molto vicine, ma la lunghezza d'onda dominante è più rilevante per la percezione del colore.

10.2 Posso pilotare questo LED a 20mA in modo continuo?

Sì, 20mA è la massima corrente diretta continua raccomandata. Tuttavia, per la massima durata e la massima efficienza, pilotarlo a una corrente inferiore (es. 5mA come usato per i test) è spesso sufficiente per applicazioni di indicazione e genera meno calore.

10.3 Perché esiste un sistema di binning?

Le variazioni di produzione causano lievi differenze in V_F, intensità e lunghezza d'onda tra i singoli LED. Il binning li suddivide in gruppi con parametri strettamente controllati. Ciò consente ai progettisti di selezionare bin che garantiscano una luminosità e un colore coerenti su tutte le unità nel loro prodotto, il che è fondamentale per array multi-LED o applicazioni con requisiti di colore rigorosi.

10.4 Come interpreto l'angolo di visione?

Un angolo di visione di 130 gradi (2θ_1/2) significa che l'angolo dall'asse centrale dove la luminosità scende al 50% del valore sull'asse è di 65 gradi. Pertanto, la larghezza angolare totale del fascio a metà potenza è di 130 gradi. Ciò indica un pattern luminoso molto ampio e diffuso, adatto per l'illuminazione di ampie aree o indicatori che devono essere visti da molti angoli.