Scheda Tecnica LED SMD LTST-T180KEKT - Rosso AlInGaP - Angolo di Visione 120° - 30mA - 75mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento fornisce le specifiche tecniche complete per un LED (Diodo Emettitore di Luce) a montaggio superficiale (SMD). Questo componente è progettato per processi di assemblaggio automatizzato su circuito stampato (PCB), rendendolo ideale per la produzione di grandi volumi. Il suo fattore di forma miniaturizzato si adatta ad applicazioni con vincoli di spazio in vari settori elettronici.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

I vantaggi principali di questo LED includono la conformità alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose), il confezionamento su nastro standard da 8mm su bobine da 7 pollici per macchine pick-and-place automatizzate e la piena compatibilità con i processi di saldatura a rifusione a infrarossi (IR). È precondizionato secondo gli standard di sensibilità all'umidità JEDEC Livello 3, garantendo affidabilità durante l'assemblaggio. Le sue applicazioni target sono ampie, comprendendo indicatori di stato, illuminazione di segnali e simboli, e retroilluminazione di pannelli frontali in apparecchiature di telecomunicazione, dispositivi per l'automazione d'ufficio, elettrodomestici e sistemi di controllo industriale.

2. Parametri Tecnici: Interpretazione Oggettiva Approfondita

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Il funzionamento a questi limiti o oltre non è garantito. I limiti chiave includono una corrente diretta continua massima (I_F) di 30 mA, una corrente diretta di picco di 80 mA in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms), una tensione inversa massima (V_R) di 5V e un limite di dissipazione di potenza (P_D) di 75 mW. L'intervallo di temperatura di funzionamento e stoccaggio è specificato da -40°C a +100°C.

2.2 Caratteristiche Termiche

La gestione termica è fondamentale per le prestazioni e la longevità del LED. La temperatura di giunzione massima ammissibile (T_j) è di 115°C. La tipica resistenza termica dalla giunzione all'aria ambiente (R_θJA) è di 140 °C/W. Questo parametro indica quanto efficacemente il calore viene trasferito lontano dalla giunzione del semiconduttore; un valore più basso è migliore. Un corretto layout del PCB con adeguati piani di dispersione termica è essenziale per mantenere la temperatura di giunzione entro limiti sicuri, specialmente quando si opera a correnti più elevate.

2.3 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi sono i parametri di prestazione tipici misurati in condizioni di test standard (T_a=25°C, I_F=20mA). L'intensità luminosa (I_V) varia da un minimo di 140 mcd a un massimo di 420 mcd, con valori specifici determinati dal codice di bin. L'angolo di visione (2θ_1/2) è di 120 gradi, definito come l'angolo totale in cui l'intensità scende alla metà del valore sull'asse, indicando un pattern di emissione ampio e diffuso. La lunghezza d'onda dominante (λ_d) è compresa tra 615 nm e 628 nm, caratterizzando il colore rosso percepito. La tensione diretta (V_F) tipicamente varia da 1.7V a 2.5V alla corrente di test.

3. Spiegazione del Sistema di Codifica Bin

L'emissione luminosa dei LED può variare da lotto a lotto. Un sistema di binning viene utilizzato per suddividere i dispositivi in gruppi con prestazioni consistenti. Questo LED utilizza un sistema di codifica bin per l'intensità (I_V). I bin sono etichettati R2, S1, S2 e T1, con corrispondenti valori minimi e massimi di intensità luminosa a 20 mA (es., S1: 185-240 mcd, T1: 315-420 mcd). Una tolleranza di +/-11% viene applicata all'interno di ogni bin. Questo sistema consente ai progettisti di selezionare LED con la consistenza di luminosità richiesta per la loro applicazione.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene dati grafici specifici siano referenziati nella scheda tecnica, le curve tipiche per un tale dispositivo includerebbero le seguenti relazioni, cruciali per l'analisi di progetto:

• Curva I-V (Corrente vs. Tensione):Mostra la relazione esponenziale tra corrente diretta e tensione diretta. La tensione di ginocchio è tipicamente intorno all'intervallo specificato di V_F. Questa curva è vitale per progettare il circuito di pilotaggio limitatore di corrente.
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta:Dimostra come l'emissione luminosa aumenti con la corrente, solitamente con una relazione quasi-lineare entro l'intervallo operativo, prima di potenzialmente saturare o generare calore eccessivo a correnti più elevate.
• Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Mostra la riduzione dell'emissione luminosa all'aumentare della temperatura ambiente (o di giunzione). Questo è critico per applicazioni che operano in ambienti a temperatura elevata.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico della potenza radiante relativa rispetto alla lunghezza d'onda, che mostra una lunghezza d'onda di picco di emissione (λ_P) intorno a 630 nm e una semilarghezza spettrale (Δλ) di circa 15 nm, confermando un'emissione rossa a banda stretta.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

Il LED è fornito in un package SMD standard. Il colore della lente è trasparente, mentre il colore della sorgente luminosa è rosso, prodotto da un materiale semiconduttore AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio). Le dimensioni dettagliate del package sono fornite nei disegni della scheda tecnica, inclusi lunghezza, larghezza, altezza e spaziatura dei pad. Tutte le dimensioni sono in millimetri con una tolleranza standard di ±0.2 mm salvo diversa indicazione. La polarità è indicata dalla marcatura fisica o dal design del pad (tipicamente un segno per il catodo).

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Rifusione IR Raccomandato

Il dispositivo è compatibile con processi di saldatura senza piombo (Pb-free). Il profilo di rifusione a infrarossi raccomandato deve essere conforme agli standard J-STD-020B. I parametri chiave includono una temperatura di preriscaldamento di 150-200°C, un tempo di preriscaldamento fino a 120 secondi, una temperatura di picco non superiore a 260°C e un tempo sopra il liquidus (TAL) secondo la specifica della pasta saldante. Il tempo totale entro 5°C dalla temperatura di picco deve essere limitato a un massimo di 10 secondi e la rifusione non deve essere eseguita più di due volte.

6.2 Pulizia

Se è richiesta la pulizia dopo la saldatura, devono essere utilizzati solo solventi specificati. È accettabile immergere il LED in alcol etilico o isopropilico a temperatura ambiente per meno di un minuto. Detergenti chimici non specificati potrebbero danneggiare la lente epossidica o il package.

6.3 Stoccaggio e Manipolazione

I LED sono sensibili all'umidità. Quando sigillati nella busta originale anti-umidità con essiccante, devono essere stoccati a ≤30°C e ≤70% UR e utilizzati entro un anno. Una volta aperta la busta, l'ambiente di stoccaggio non deve superare i 30°C e il 60% UR. I componenti esposti alle condizioni ambientali per più di 168 ore devono essere sottoposti a baking a circa 60°C per almeno 48 ore prima della saldatura per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire il fenomeno del \"popcorning\" durante la rifusione.

7. Confezionamento e Informazioni per l'Ordine

Il confezionamento standard è su nastro portante goffrato da 8mm di larghezza su bobine da 7 pollici (178 mm) di diametro. Ogni bobina contiene 5000 pezzi. Una quantità minima di imballaggio di 500 pezzi è disponibile per ordini di rimanenza. Il nastro è sigillato con un nastro di copertura. Il confezionamento è conforme alle specifiche ANSI/EIA-481.

8. Raccomandazioni per l'Applicazione

8.1 Circuiti di Applicazione Tipici

I LED sono dispositivi pilotati in corrente. Per garantire una luminosità uniforme e prevenire l'assorbimento di corrente eccessivo, specialmente quando più LED sono collegati in parallelo, deve essere utilizzata una resistenza limitatrice di corrente in serie con ciascun LED. Il valore della resistenza (R) è calcolato usando la Legge di Ohm: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F, dove V_Fè la tensione diretta del LED alla corrente desiderata I_F. Non è raccomandato pilotare i LED direttamente da una sorgente di tensione senza limitazione di corrente, poiché ciò probabilmente distruggerebbe il dispositivo.

8.2 Considerazioni e Precauzioni di Progetto

Questo prodotto è destinato a equipaggiamenti elettronici di uso generale. Per applicazioni che richiedono un'affidabilità eccezionale dove un guasto potrebbe compromettere la sicurezza (es., aviazione, medicale, trasporti), sono necessarie specifiche qualifiche e consultazioni. Il layout dei pad sul PCB dovrebbe seguire il design raccomandato nella scheda tecnica per garantire una corretta saldatura e stabilità meccanica. Occorre prestare attenzione al design termico sul PCB per gestire la dissipazione di 75 mW, specialmente in spazi chiusi o ad alte temperature ambientali.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

Rispetto a tecnologie più datate come i LED rossi in GaAsP (Fosfuro di Gallio Arseniuro), il materiale AlInGaP utilizzato in questo dispositivo offre un'efficienza luminosa significativamente più alta, risultando in un'emissione più brillante a parità di corrente e una migliore stabilità termica. L'angolo di visione di 120 gradi fornisce un pattern di illuminazione molto ampio e uniforme, adatto per indicatori su pannelli dove è necessaria la visione da angoli fuori asse, a differenza dei LED ad angolo più stretto usati per luce focalizzata. La sua compatibilità con i processi standard di rifusione IR lo differenzia dai LED che richiedono saldatura manuale o ad onda, consentendo un assemblaggio automatizzato ad alta velocità e conveniente.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Posso pilotare questo LED direttamente con un'alimentazione a 5V?

R: No. È necessario utilizzare una resistenza limitatrice di corrente in serie. Ad esempio, con una V_Ftipica di 2.0V a 20mA e un'alimentazione di 5V, R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 Ω. Una resistenza è obbligatoria.

D: Cosa significa lente \"Trasparente\" per un LED rosso?

R: Il materiale della lente in sé è incolore/trasparente. Il colore rosso è emesso esclusivamente dal chip semiconduttore AlInGaP all'interno. Una lente trasparente spesso consente un angolo di visione più ampio e meno distorsione del colore rispetto a una lente diffusa colorata.

D: La corrente massima è 30mA, ma la condizione di test è 20mA. Quale dovrei usare?

R: La condizione a 20mA è il punto di test standard per specificare le caratteristiche ottiche. È possibile far funzionare il LED a qualsiasi corrente fino al massimo assoluto di 30mA in CC, ma l'intensità luminosa e la tensione diretta si scaleranno di conseguenza (vedere le curve di prestazione). Operare a correnti più basse aumenta la longevità e riduce il calore.

D: Perché l'umidità di stoccaggio è così importante?

R: I package SMD possono 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 o delaminare i legami interni—un fenomeno noto come \"popcorning\".

11. Caso di Studio di Applicazione Pratica

Scenario: Progettazione di un pannello indicatore di stato per un router di rete.Sono necessari più LED (Alimentazione, LAN, WAN, Wi-Fi). Utilizzando questo modello di LED, il progettista dovrebbe: 1) Posizionare i LED sul layout PCB del pannello frontale secondo l'impronta dei pad raccomandata. 2) Per ciascun LED, calcolare una resistenza in serie basandosi sull'alimentazione logica del sistema a 3.3V e una corrente target di 15mA (per un equilibrio tra luminosità e potenza). Assumendo V_F= 2.0V, R = (3.3V - 2.0V)/0.015A ≈ 87 Ω (usare un valore standard di 82 Ω o 100 Ω). 3) Assicurarsi che il layout del PCB fornisca un'area di rame termico sotto i pad del LED. 4) Specificare lo stesso codice di bin di intensità (es., S1) per tutti i LED nella Distinta Base (BOM) per garantire una luminosità uniforme su tutto il pannello. 5) Seguire il profilo di rifusione raccomandato durante l'assemblaggio.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

Un Diodo Emettitore di Luce è un diodo a giunzione p-n semiconduttore. 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 di giunzione. Quando questi portatori di carica si ricombinano, l'energia viene rilasciata. In un diodo al silicio standard, questa energia viene rilasciata principalmente come calore. In un LED, il materiale semiconduttore (in questo caso, AlInGaP) ha un bandgap diretto, il che significa che 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. Un bandgap più ampio produce luce a lunghezza d'onda più corta (più blu).

13. Tendenze e Sviluppi Tecnologici

La tendenza generale nei LED indicatori SMD è verso una maggiore efficienza (più luce emessa per watt di ingresso elettrico), il che riduce il consumo energetico e la generazione di calore. Ciò consente indicatori più luminosi a parità di corrente o la stessa luminosità a correnti più basse, estendendo la durata della batteria del dispositivo. Le dimensioni del package continuano a ridursi, consentendo array di indicatori più densi e l'integrazione in elettronica di consumo sempre più piccola. C'è anche un focus sul miglioramento della consistenza del colore e della stabilità nel tempo e con la temperatura attraverso tecniche di binning avanzate e materiali semiconduttori più stabili. La spinta per un'adozione più ampia di materiali senza piombo e senza alogeni in conformità con le normative ambientali globali rimane un fattore trainante chiave del settore.