Scheda Tecnica LED SMD LTST-S320TBKT - Vista Laterale - 3.2x1.6x1.2mm - 2.8-3.8V - 76mW - Blu InGaN - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento fornisce le specifiche tecniche complete per un LED SMD (Surface Mount Device) miniaturizzato a vista laterale. Il dispositivo è progettato per l'assemblaggio automatizzato su circuito stampato (PCB) ed è adatto per applicazioni in cui lo spazio è un vincolo critico. Il suo fattore di forma compatto e le prestazioni affidabili lo rendono un componente ideale per le apparecchiature elettroniche moderne.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

I vantaggi principali di questo LED includono l'elevata luminosità ottenuta da un chip semiconduttore InGaN (Nitruro di Indio e Gallio), un ampio angolo di visione di 130 gradi e la piena compatibilità con i processi standard di saldatura a rifusione a infrarossi (IR) utilizzati nella produzione di massa. Il package presenta una placcatura in stagno per una migliore saldabilità ed è fornito su nastro standard da 8 mm e bobine da 7 pollici per un'efficiente automazione pick-and-place.

Le applicazioni target spaziano su un'ampia gamma di elettronica di consumo e industriale. È comunemente utilizzato per l'indicazione di stato, l'illuminazione retrostante di tastiere o pulsantieri, l'illuminazione di simboli su pannelli di controllo e l'integrazione in micro-display. La sua affidabilità e prestazioni lo rendono adatto per apparecchiature di telecomunicazioni, dispositivi per l'automazione d'ufficio, elettrodomestici e vari sistemi di controllo industriale.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

Una comprensione approfondita dei parametri elettrici e ottici è essenziale per una corretta progettazione del circuito e per ottenere le prestazioni desiderate.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Sono specificati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C.

• Dissipazione di Potenza (Pd):76 mW. Questa è la massima quantità di potenza che il dispositivo può dissipare in sicurezza sotto forma di calore.
• Corrente Diretta Continua (IF):20 mA DC. Questa è la corrente massima consigliata per un funzionamento affidabile a lungo termine.
• Corrente Diretta di Picco:100 mA, ammissibile solo in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza dell'impulso 0.1ms). Superare la corrente DC nominale, anche brevemente, può degradare il LED.
• Intervallo di Temperatura Operativa:-20°C a +80°C. Il dispositivo è garantito per funzionare entro questo intervallo di temperatura ambientale.
• Intervallo di Temperatura di Conservazione:-30°C a +100°C.
• Temperatura di Saldatura:Resiste alla saldatura a rifusione IR con una temperatura di picco di 260°C per un massimo di 10 secondi, standard per i processi di assemblaggio senza piombo (Pb-free).

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi sono i parametri di prestazione tipici misurati a Ta=25°C e una corrente diretta (IF) di 20 mA, salvo diversa indicazione.

• Intensità Luminosa (Iv):Varia da un minimo di 28.0 millicandele (mcd) a un massimo di 180.0 mcd. Il valore effettivo è determinato dalla classificazione (bin) del dispositivo (vedi Sezione 3).
• Angolo di Visione (2θ1/2):130 gradi. Questo è l'angolo totale in cui l'intensità luminosa scende alla metà del valore misurato sull'asse centrale. Il package a vista laterale è progettato per emettere luce perpendicolarmente al piano di montaggio, rendendo questo un parametro critico per le applicazioni di illuminazione laterale.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λP):Tipicamente 468 nanometri (nm), collocandolo nella regione blu dello spettro visibile.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd):Varia da 465.0 nm a 475.0 nm. Questa è la singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano che definisce il colore.
• Larghezza a Mezza Altezza della Linea Spettrale (Δλ):Circa 25 nm. Questo indica la purezza spettrale o la larghezza di banda della luce blu emessa.
• Tensione Diretta (VF):Varia da 2.8 Volt a 3.8 Volt a 20 mA. Questa è la caduta di tensione ai capi del LED durante il funzionamento ed è cruciale per la progettazione del driver.
• Corrente Inversa (IR):Massimo 10 microampere (μA) quando viene applicata una tensione inversa (VR) di 5V. I LED non sono progettati per funzionare in polarizzazione inversa; questo parametro è solo per scopi di test.

3. Spiegazione del Sistema di Classificazione (Binning)

A causa delle variazioni di produzione, i LED vengono suddivisi in classi di prestazione (bin). Questo sistema consente ai progettisti di selezionare dispositivi con caratteristiche strettamente controllate per garantire prestazioni uniformi nell'applicazione.

3.1 Classificazione della Tensione Diretta (VF)

I LED sono raggruppati in base alla loro caduta di tensione diretta a 20 mA. Le classi vanno da D7 (2.80V - 3.00V) a D11 (3.60V - 3.80V), con una tolleranza di ±0.1V per classe. Selezionare LED dalla stessa classe VF garantisce uniformità di luminosità e distribuzione della corrente quando più dispositivi sono collegati in parallelo.

3.2 Classificazione dell'Intensità Luminosa (Iv)

Questa è la classificazione primaria della luminosità. Le classi sono definite come N (28.0-45.0 mcd), P (45.0-71.0 mcd), Q (71.0-112.0 mcd) e R (112.0-180.0 mcd), con una tolleranza di ±15% per classe. Ciò consente un controllo preciso del livello di luce emessa nell'applicazione finale.

3.3 Classificazione della Lunghezza d'Onda Dominante (λd)

I LED sono ordinati per punto colore. Per questo LED blu, le classi sono AC (465.0-470.0 nm) e AD (470.0-475.0 nm), con una stretta tolleranza di ±1 nm. Ciò garantisce una variazione di colore minima tra LED diversi in un array o display.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

I dati grafici forniscono una comprensione più approfondita del comportamento del dispositivo in condizioni variabili.

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

La caratteristica I-V è non lineare. La curva mostra che un piccolo aumento della tensione oltre la soglia di accensione (~2.8V) provoca un rapido aumento della corrente. Pertanto, i LED devono essere pilotati da una sorgente a corrente limitata, non da una sorgente a tensione costante, per prevenire la fuga termica e la distruzione.

4.2 Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta

Questa curva dimostra che l'emissione luminosa è approssimativamente proporzionale alla corrente diretta entro l'intervallo operativo nominale. Tuttavia, l'efficienza (lumen per watt) può diminuire a correnti molto elevate a causa dell'aumento della generazione di calore.

4.3 Distribuzione Spettrale

Il grafico dell'emissione spettrale mostra un singolo picco centrato attorno a 468 nm, caratteristico dei LED blu basati su InGaN. La larghezza a mezza altezza relativamente stretta indica una buona saturazione del colore.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il dispositivo rispetta un footprint SMD standard del settore. Le dimensioni chiave includono una lunghezza del corpo di circa 3.2 mm, una larghezza di 1.6 mm e un'altezza di 1.2 mm. Tutte le tolleranze sono tipicamente ±0.1 mm. Il design a vista laterale significa che la superficie di emissione della luce principale è sul lato più piccolo del package.

5.2 Layout dei Pads PCB e Polarità

Viene fornito un land pattern (footprint) consigliato per la progettazione del PCB. Il terminale catodico (negativo) è tipicamente identificato da un marcatore visivo sul package del LED, come una tacca, un punto verde o un angolo smussato. La serigrafia del PCB dovrebbe indicare chiaramente la polarità per prevenire errori di assemblaggio. La dimensione e la spaziatura corrette dei pad sono fondamentali per ottenere giunzioni saldate affidabili e prevenire l'effetto "tombstoning" durante la rifusione.

6. Linee Guida per la Saldatura e l'Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione IR

Il dispositivo è classificato per processi di saldatura senza piombo (Pb-free). Il profilo consigliato include una zona di pre-riscaldamento (150-200°C), una rampa controllata, una temperatura di picco non superiore a 260°C e un tempo alla temperatura di picco massimo di 10 secondi. Il numero totale di cicli di rifusione dovrebbe essere limitato a due. Questo profilo si basa sugli standard JEDEC per garantire l'integrità del package e connessioni elettriche affidabili.

6.2 Conservazione e Manipolazione

I LED sono sensibili all'umidità (MSL 3). Quando conservati nella loro busta sigillata originale a barriera di umidità con essiccante, hanno una durata di conservazione di un anno a ≤30°C e ≤90% UR. Una volta aperta la busta, i componenti dovrebbero essere utilizzati entro una settimana in condizioni ambientali di ≤30°C e ≤60% UR. Se esposti più a lungo, è necessario un trattamento di "baking" a 60°C per almeno 20 ore prima della saldatura per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire il "popcorning" (crepe del package durante la rifusione).

6.3 Pulizia

Se è necessaria una pulizia post-saldatura, dovrebbero essere utilizzati solo solventi a base alcolica come alcol isopropilico (IPA) o alcol etilico. Il LED dovrebbe essere immerso a temperatura ambiente per meno di un minuto. Prodotti chimici aggressivi o non specificati possono danneggiare la lente epossidica o il package.

6.4 Precauzioni contro le Scariche Elettrostatiche (ESD)

Questo LED è suscettibile ai danni da scariche elettrostatiche. Devono essere implementati adeguati controlli ESD durante la manipolazione e l'assemblaggio. Ciò include l'uso di postazioni di lavoro messe a terra, braccialetti antistatici, tappetini conduttivi per pavimenti e imballaggi antistatici.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

I componenti sono forniti su nastro portante goffrato con una larghezza di 8 mm. Il nastro è avvolto su una bobina standard da 7 pollici (178 mm) di diametro. Ogni bobina contiene 3000 pezzi. Il nastro è sigillato con un nastro protettivo di copertura. L'imballaggio è conforme agli standard ANSI/EIA-481.

7.2 Quantità Minime d'Ordine

La quantità di imballaggio standard è una bobina (3000 pezzi). Per quantità inferiori a una bobina intera, è disponibile una confezione minima di 500 pezzi per le rimanenze di magazzino.

8. Note Applicative e Considerazioni di Progettazione

8.1 Progettazione del Circuito di Pilotaggio

Utilizzare sempre un driver a corrente costante o una resistenza limitatrice di corrente in serie con il LED quando alimentato da una sorgente di tensione. Il valore della resistenza può essere calcolato utilizzando la Legge di Ohm: R = (V_sorgente - VF_LED) / I_desiderata. Dato l'intervallo VF (2.8-3.8V), progettare per lo scenario peggiore per garantire che la corrente non superi mai il valore massimo assoluto, anche con un dispositivo a bassa VF.

8.2 Gestione Termica

Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa (76 mW), un'efficace gestione termica è comunque importante per la longevità e il mantenimento dell'emissione luminosa. Assicurarsi che il PCB abbia un'adeguata area di rame collegata al pad termico del LED (se presente) o ai pad di saldatura per dissipare il calore. Operare ad alte temperature ambientali o alla corrente massima ridurrà la durata del dispositivo.

8.3 Integrazione Ottica

Il profilo di emissione a vista laterale è ideale per illuminare guide luminose, simboli su una superficie verticale o fornire retroilluminazione per tasti adiacenti al PCB. Considerare l'angolo di visione di 130 gradi quando si progettano light pipe o diffusori per garantire un'illuminazione uniforme dell'area target.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto ai LED SMD a vista dall'alto, questa variante a vista laterale offre un vantaggio meccanico distinto per progetti con vincoli di spazio in cui la luce deve essere emessa parallelamente al piano del PCB. L'uso di un chip InGaN fornisce un'efficienza maggiore e un'emissione blu più luminosa rispetto alle tecnologie più datate. La sua compatibilità con la rifusione IR standard e l'imballaggio su nastro e bobina lo rendono conveniente per la produzione automatizzata di grandi volumi, distinguendolo dai LED che richiedono saldatura manuale.

10. Domande Frequenti (FAQ)

10.1 Posso pilotare questo LED direttamente da un'alimentazione a 5V?

No. Collegarlo direttamente a 5V causerebbe un flusso di corrente eccessivo, distruggendo istantaneamente il LED. È necessario utilizzare sempre una resistenza limitatrice di corrente in serie o un driver LED dedicato a corrente costante.

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

La lunghezza d'onda di picco (λP) è la lunghezza d'onda alla quale la potenza spettrale in uscita è massima. La lunghezza d'onda dominante (λd) è derivata dalle coordinate cromatiche sul diagramma di cromaticità CIE e rappresenta il colore percepito. Per una sorgente monocromatica come questo LED blu, sono molto vicine, ma λd è più rilevante per la specifica del colore.

10.3 Perché le condizioni di conservazione sono così rigide dopo l'apertura della busta?

Il materiale epossidico del package può assorbire umidità dall'aria. Durante il processo di saldatura a rifusione ad alta temperatura, questa umidità intrappolata può vaporizzarsi rapidamente, creando una pressione interna che può crepare il package ("popcorning"). La classificazione MSL 3 e la procedura di baking prevengono questa modalità di guasto.

11. Esempio di Applicazione Pratica

Scenario: Progettazione di un pannello indicatore di stato per un router di rete.Il pannello ha piccole fessure verticali per le icone di stato (Alimentazione, Internet, Wi-Fi). Un LED a vista laterale è montato sul PCB principale direttamente dietro ogni fessura. Il suo angolo di visione di 130 gradi garantisce che l'icona sia illuminata uniformemente dall'interno della fessura. Il progettista seleziona LED dalla stessa classe di intensità luminosa (es. Classe Q) e dalla stessa classe di tensione diretta (es. Classe D9) per garantire che tutte le spie di stato abbiano la stessa luminosità e colore quando pilotate da una sorgente di corrente comune. Il layout del PCB segue la geometria dei pad consigliata e l'assemblatore utilizza il profilo di rifusione conforme JEDEC specificato.

12. Principio di Funzionamento

Questo è un dispositivo fotonico a semiconduttore. Si basa su un'eterostruttura InGaN. Quando viene applicata una tensione di polarizzazione diretta, elettroni e lacune vengono iniettati rispettivamente nella regione attiva dagli strati semiconduttori di tipo n e di tipo p. Questi portatori di carica si ricombinano in modo radiativo, rilasciando energia sotto forma di fotoni. La specifica energia del bandgap del materiale InGaN determina la lunghezza d'onda della luce emessa, che in questo caso è nello spettro blu (~468 nm). La lente epossidica incapsula il chip, fornisce protezione meccanica e modella il fascio luminoso in uscita.

13. Tendenze Tecnologiche

La tecnologia sottostante per i LED blu, l'InGaN, è stata una scoperta rivoluzionaria nell'illuminazione a stato solido, abilitando i LED bianchi (tramite conversione con fosfori) e display a colori completi. Le tendenze attuali nella tecnologia LED SMD si concentrano sull'aumento dell'efficienza luminosa (più luce per watt), sul miglioramento dell'indice di resa cromatica (CRI) per i LED bianchi, sul raggiungimento di un'affidabilità maggiore e di una durata più lunga e sull'abilitazione di dimensioni del package ancora più piccole per applicazioni ultra-miniaturizzate. I progressi nei materiali di incapsulamento mirano anche a gestire meglio il calore e a fornire angoli di visione più ampi o pattern di fascio più controllati.