Scheda Tecnica LED SMD LTST-010TBKT - Blu InGaN - 20mA - 80mW - Documento Tecnico Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento fornisce le specifiche tecniche complete per un LED (Light Emitting Diode) a montaggio superficiale (SMD). Il componente è progettato per processi di assemblaggio automatizzato su circuito stampato (PCB) ed è adatto per applicazioni con vincoli di spazio. Le sue dimensioni ridotte e la compatibilità con i processi industriali standard lo rendono una scelta versatile per l'elettronica moderna.

1.1 Caratteristiche

• Conforme alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose).
• Confezionato in nastro da 12mm su bobine da 7 pollici di diametro per la manipolazione automatizzata.
• Impronta del package standard EIA (Electronic Industries Alliance).
• Ingresso/uscita compatibile con i livelli logici dei circuiti integrati (IC).
• Progettato per la compatibilità con apparecchiature automatiche pick-and-place.
• Adatto per processi di saldatura a rifusione a infrarossi (IR).
• Precondizionato per accelerare al livello di sensibilità all'umidità JEDEC (Joint Electron Device Engineering Council) 3.

1.2 Applicazioni

Questo LED è destinato all'uso in un'ampia gamma di apparecchiature elettroniche, tra cui ma non limitate a:

• Dispositivi di telecomunicazione (es. telefoni cordless, telefoni cellulari).
• Apparecchiature per l'automazione d'ufficio e notebook.
• Elettrodomestici ed elettronica di consumo.
• Sistemi di rete e apparecchiature di controllo industriale.
• Indicatori di stato e di alimentazione.
• Retroilluminazione per pannelli frontali e tastiere.
• Illuminazione di segnalazione e corpi illuminanti simbolici.
• Insegne interne e illuminazione decorativa generale.

2. Dimensioni del Package

Il dispositivo presenta un package standard per montaggio superficiale. Le dimensioni critiche sono fornite nei disegni tecnici all'interno del documento sorgente. Tutte le dimensioni principali sono specificate in millimetri (mm). La tolleranza standard per queste dimensioni è di ±0,1 mm (±0,004 pollici) salvo diversa indicazione esplicita nelle note del disegno. La lente è trasparente (water clear) e il colore della sorgente luminosa è blu, utilizzando un materiale semiconduttore a Nitruro di Indio e Gallio (InGaN).

3. Valori Nominali e Caratteristiche

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

3.1 Valori Massimi Assoluti

• Dissipazione di Potenza (Pd):80 mW
• Corrente Diretta di Picco (I_F(peak)):100 mA (a ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0,1ms)
• Corrente Diretta Continua (I_F):20 mA DC
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento:-40°C a +85°C
• Intervallo di Temperatura di Conservazione:-40°C a +100°C

3.2 Profilo di Rifusione IR Consigliato

Per processi di saldatura senza piombo (Pb-free), si raccomanda un profilo di rifusione conforme a J-STD-020B. Il profilo include tipicamente una fase di pre-riscaldamento, una stabilizzazione termica, una zona di rifusione con una temperatura di picco e una fase di raffreddamento. La temperatura di picco massima non deve superare i 260°C, e il tempo sopra i 217°C deve essere limitato secondo lo standard per prevenire danni termici al package del LED e al chip interno.

3.3 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Parametri di prestazione tipici misurati a Ta=25°C e I_F=20mA, salvo diversa indicazione.

• Intensità Luminosa (I_V):90,0 - 224,0 mcd (millicandela). Misurata con un filtro che approssima la curva di risposta fotopica dell'occhio CIE.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):110 gradi (tipico). Definita come l'angolo totale in cui l'intensità è la metà del valore assiale (sull'asse).
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_p):468 nm (tipico).
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):465 - 475 nm. Derivata dalle coordinate di cromaticità CIE.
• Larghezza a Metà Altezza della Linea Spettrale (Δλ):35 nm (tipico). La larghezza dello spettro di emissione a metà della sua intensità massima.
• Tensione Diretta (V_F):2,8 - 3,8 V.
• Corrente Inversa (I_R):10 μA (massimo) a una tensione inversa (V_R) di 5V. Il dispositivo non è progettato per funzionare in polarizzazione inversa.

3.4 Note di Misurazione

1. La misurazione dell'intensità luminosa segue gli standard CIE per la visione fotopica.
2. La tolleranza della lunghezza d'onda dominante è di ±1 nm.
3. La tolleranza della tensione diretta per un dato bin è di ±0,1 V.
4. Il test della tensione inversa è solo a scopo informativo/qualità; il LED è un dispositivo a polarizzazione diretta.

4. Sistema di Classificazione (Bin Rank)

I componenti sono selezionati (binnati) in base a parametri chiave per garantire coerenza nell'applicazione. I seguenti codici bin definiscono gli intervalli garantiti per ciascun parametro.

4.1 Classificazione della Tensione Diretta (V_F)

Classificato a I_F= 20mA. Tolleranza per bin: ±0,1V.
Codici Bin: D7 (2,8-3,0V), D8 (3,0-3,2V), D9 (3,2-3,4V), D10 (3,4-3,6V), D11 (3,6-3,8V).

4.2 Classificazione dell'Intensità Luminosa (I_V)

Classificato a I_F= 20mA. Tolleranza per bin: ±11%.
Codici Bin: Q2 (90,0-112,0 mcd), R1 (112,0-140,0 mcd), R2 (140,0-180,0 mcd), S1 (180,0-224,0 mcd).

4.3 Classificazione della Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d)

Classificato a I_F= 20mA. Tolleranza per bin: ±1nm.
Codici Bin: AC (465,0-470,0 nm), AD (470,0-475,0 nm).

5. Curve di Prestazione Tipiche

Il documento sorgente include rappresentazioni grafiche delle caratteristiche chiave in funzione di vari parametri. Queste curve sono essenziali per un'analisi di progetto dettagliata.

• Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta:Mostra come l'emissione luminosa aumenti con la corrente di pilotaggio, tipicamente in modo sub-lineare a correnti più elevate a causa del riscaldamento e del calo di efficienza.
• Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Dimostra l'effetto di quenching termico, dove l'emissione luminosa diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione.
• Tensione Diretta vs. Corrente Diretta:Illustra la caratteristica I-V del diodo, mostrando la tensione di soglia e la resistenza dinamica.
• Tensione Diretta vs. Temperatura Ambiente:Mostra il coefficiente di temperatura negativo della tensione diretta, una proprietà utile per il rilevamento della temperatura.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico della potenza radiante relativa in funzione della lunghezza d'onda, centrato attorno alla lunghezza d'onda di picco di 468 nm con una larghezza a metà altezza tipica di 35 nm.
• Diagramma dell'Angolo di Visione:Un diagramma polare che raffigura la distribuzione spaziale dell'intensità luminosa, confermando l'angolo di visione di 110 gradi.

6. Guida all'Uso e Manipolazione

6.1 Pulizia

Dovrebbero essere utilizzati solo agenti di pulizia specificati. Prodotti chimici non specificati potrebbero danneggiare l'epossidico del package del LED. Se la pulizia è necessaria, è accettabile l'immersione in alcol etilico o isopropilico a temperatura ambiente per meno di un minuto. Agitazione o pulizia ad ultrasuoni dovrebbero essere evitate a meno che non siano specificamente qualificate.

6.2 Layout Consigliato dei PAD PCB

Viene fornito un disegno del land pattern (impronta) per il PCB. Questo pattern è ottimizzato per una saldatura affidabile utilizzando processi di rifusione a infrarossi o a fase di vapore. Rispettare questa geometria consigliata dei pad garantisce la corretta formazione del giunto di saldatura, l'auto-allineamento durante la rifusione e la stabilità meccanica.

6.3 Confezionamento in Nastro e Bobina

I LED sono forniti in nastro portacomponenti goffrato con nastro protettivo di copertura. Sono specificate le dimensioni dettagliate per le tasche del nastro, il passo e la larghezza totale del nastro. I componenti sono avvolti su bobine da 7 pollici (178 mm) di diametro. Le quantità standard per bobina sono di 4000 pezzi per bobina piena, con una quantità minima di imballaggio di 500 pezzi per bobine parziali. Il confezionamento è conforme alle specifiche ANSI/EIA-481.

7. Avvertenze e Note Applicative

7.1 Applicazione Prevista

Questi LED sono progettati per l'uso in apparecchiature elettroniche commerciali e di consumo standard. Non sono classificati né destinati ad applicazioni critiche per la sicurezza in cui un guasto potrebbe comportare un rischio diretto per la vita o la salute, come nell'aviazione, nei sistemi di supporto vitale medico o nei sistemi di controllo dei trasporti. Per tali applicazioni, devono essere selezionati componenti con appropriate certificazioni di affidabilità.

7.2 Condizioni di Conservazione

Confezione Sigillata:Conservare a ≤30°C e ≤70% di Umidità Relativa (UR). La durata di conservazione nella busta barriera all'umidità sigillata con essiccante è di un anno.
Confezione Aperta:Per i componenti rimossi dalla busta sigillata, l'ambiente di conservazione non deve superare i 30°C e il 60% di UR. I componenti devono essere sottoposti a saldatura a rifusione IR entro 168 ore (7 giorni) dall'esposizione a questo ambiente (MSL Livello 3). Per esposizioni più lunghe, conservare in un contenitore sigillato con essiccante o in atmosfera di azoto. I componenti esposti per più di 168 ore richiedono un processo di baking (es. 60°C per 48 ore) prima della saldatura per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire danni da \"popcorning\" durante la rifusione.

7.3 Raccomandazioni per la Saldatura

Saldatura a Rifusione (Consigliata):
- Temperatura di Pre-riscaldamento: 150-200°C
- Tempo di Pre-riscaldamento: Massimo 120 secondi
- Temperatura di Picco: Massimo 260°C
- Tempo al Picco/Tempo di Saldatura: Massimo 10 secondi (sono consentiti al massimo due cicli di rifusione)
Saldatura Manuale (Se necessario):
- Temperatura del Saldatore: Massimo 300°C
- Tempo di Saldatura per terminale: Massimo 3 secondi (operazione una tantum)

Nota Importante:Il profilo di rifusione ottimale dipende dal design specifico del PCB, dalla densità dei componenti, dalla pasta saldante e dal forno. I parametri forniti sono linee guida. Si raccomanda una caratterizzazione a livello di scheda per ottenere giunti di saldatura affidabili senza stress termico per il LED.

7.4 Metodo di Pilotaggio

Un LED è un dispositivo controllato in corrente. Per garantire un'intensità luminosa costante e stabile, deve essere pilotato da una sorgente di corrente controllata, non da una sorgente di tensione. Un semplice resistore limitatore di corrente in serie è il metodo più comune quando alimentato da una linea di tensione. Il valore del resistore è calcolato usando la Legge di Ohm: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Per applicazioni di precisione o per mantenere una luminosità costante al variare della temperatura e della tensione di alimentazione, si raccomanda un circuito driver a corrente costante (lineare o switching). Pilotare il LED con una corrente stabile entro i suoi limiti specificati (es. 20mA DC) è cruciale per ottenere l'emissione luminosa, il colore e l'affidabilità a lungo termine desiderati.

8. Considerazioni di Progetto e Suggerimenti Applicativi

8.1 Gestione Termica

Sebbene la dissipazione di potenza sia relativamente bassa (80mW max), una gestione termica efficace è comunque importante per la longevità e le prestazioni stabili. L'intensità luminosa del LED diminuisce con l'aumentare della temperatura di giunzione (quenching termico). Assicurarsi che il PCB abbia un'adeguata dissipazione termica, specialmente se si pilota alla corrente continua massima o vicino ad essa. Evitare di posizionare il LED vicino ad altre fonti di calore significative sulla scheda.

8.2 Progettazione Ottica

L'angolo di visione di 110 gradi fornisce un pattern di emissione ampio e diffuso, adatto per indicatori di stato e retroilluminazione. Per applicazioni che richiedono un fascio più focalizzato, devono essere impiegate ottiche secondarie (lenti o riflettori). La lente trasparente (water clear) è ottimale per l'emissione del colore reale. Quando si progettano guide luminose o diffusori per la retroilluminazione, la distribuzione spaziale dell'intensità (pattern dell'angolo di visione) dovrebbe essere considerata per ottenere un'illuminazione uniforme.

8.3 Progettazione Elettrica

Tenere conto della classificazione (binning) della tensione diretta nel proprio progetto. Il circuito deve funzionare correttamente su tutto l'intervallo di V_F(da 2,8V a 3,8V). Se si utilizza un semplice resistore, dimensionarlo per il valore più alto di V_Fnel bin selezionato per garantire la corrente minima richiesta. Per stringhe di LED in parallelo, considerare l'uso di resistori limitatori di corrente individuali per stringa per compensare le variazioni di V_Fe prevenire l'\"accaparramento\" di corrente. Includere sempre una protezione contro la connessione in tensione inversa e i transitori di tensione sulla linea di alimentazione, poiché il LED ha un basso valore nominale di tensione inversa massima.

8.4 Produzione e Assemblaggio

Sfruttare la compatibilità del componente con l'assemblaggio automatizzato. Il confezionamento in nastro e bobina è progettato per macchine pick-and-place ad alta velocità. Seguire precisamente il profilo di rifusione IR consigliato e il layout dei pad PCB per garantire un'alta resa al primo passaggio e affidabilità. Rispettare rigorosamente le procedure di manipolazione del livello di sensibilità all'umidità (MSL 3) per prevenire la rottura del package indotta dall'umidità durante la saldatura.