Scheda Tecnica LED SMD LTST-C990KRKT - Rosso AlInGaP - 20mA - 1.6-2.4V - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche di una lampada LED SMD compatta e ad alta luminosità. Progettato per il montaggio automatizzato su circuito stampato (PCB), questo componente è ideale per applicazioni con vincoli di spazio in un'ampia gamma di apparecchiature elettroniche.

1.1 Caratteristiche

• Conforme alle direttive ambientali RoHS.
• Include una lente a cupola per una distribuzione ottimizzata della luce.
• Utilizza un chip semiconduttore Ultra Bright in Fosfuro di Alluminio, Indio e Gallio (AlInGaP) per un'elevata efficienza luminosa nello spettro rosso.
• Imballato su nastro da 8mm su bobine da 7 pollici di diametro, compatibile con le attrezzature standard di pick-and-place automatizzate.
• Conforme agli standard di package EIA (Electronic Industries Alliance).
• Progettato per essere pilotato direttamente dalle uscite di circuiti integrati (IC).
• Completamente compatibile con i processi di saldatura a rifusione a infrarossi (IR).

1.2 Applicazioni

Questo LED è adatto per un'ampia gamma di applicazioni, tra cui ma non limitate a:

• Dispositivi di telecomunicazione, apparecchiature per l'automazione d'ufficio, elettrodomestici e sistemi di controllo industriale.
• Retroilluminazione per tastiere e keypad.
• Indicatori di stato e di alimentazione.
• Micro-display e indicatori su pannello.
• Apparecchi di segnalazione e illuminazione simbolica.

2. Parametri Tecnici: Interpretazione Oggettiva Approfondita

2.1 Valori Massimi Assoluti

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

• Dissipazione di Potenza (Pd):62.5 mW. Questa è la massima quantità di potenza che il package LED può dissipare come calore senza degradarsi.
• Corrente Diretta di Picco (I_F(PEAK)):60 mA. Questa è la massima corrente diretta impulsiva ammissibile, tipicamente specificata in condizioni di ciclo di lavoro 1/10 e larghezza di impulso di 0.1ms per prevenire il surriscaldamento.
• Corrente Diretta Continua (I_F):25 mA. Questa è la massima corrente diretta continua raccomandata per un funzionamento affidabile a lungo termine.
• Tensione Inversa (V_R):5 V. Superare questa tensione in polarizzazione inversa può causare la rottura della giunzione.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento:-30°C a +85°C. L'intervallo di temperatura ambiente entro il quale il dispositivo è progettato per funzionare.
• Intervallo di Temperatura di Conservazione:-40°C a +85°C. L'intervallo di temperatura per la conservazione in condizioni di non funzionamento.
• Condizioni di Saldatura a Infrarossi:Resiste a una temperatura di picco di 260°C per 10 secondi, che è lo standard per i processi di rifusione senza piombo (Pb-free).

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi parametri definiscono le prestazioni tipiche del dispositivo in condizioni di test standard (Ta=25°C, I_F=20mA salvo diversa indicazione).

• Intensità Luminosa (I_V):180.0 - 1120.0 mcd (millicandela). Misurata utilizzando un sensore filtrato per corrispondere alla curva di risposta fotopica (dell'occhio umano) CIE. L'ampio intervallo è gestito attraverso un sistema di binning.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):75 gradi. Questo è l'angolo totale a cui l'intensità luminosa è la metà del valore misurato sull'asse centrale (0°). La lente a cupola crea questo ampio pattern di visione.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_P):639 nm (tipico). La lunghezza d'onda alla quale la potenza spettrale in uscita è massima.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):624.0 - 636.0 nm. Derivata dal diagramma di cromaticità CIE, questa è l'unica lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano che definisce il colore (rosso).
• Larghezza a Mezza Altezza della Linea Spettrale (Δλ):20 nm (tipico). La larghezza di banda dello spettro emesso misurata a metà dell'intensità di picco, che indica la purezza del colore.
• Tensione Diretta (V_F):1.6 - 2.4 V. La caduta di tensione ai capi del LED quando è pilotato a 20mA. Questo intervallo deve essere considerato per la progettazione del driver.
• Corrente Inversa (I_R):10 μA (massimo). La corrente di dispersione quando vengono applicati 5V in polarizzazione inversa.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nelle applicazioni, i LED vengono selezionati (binning) in base a parametri ottici chiave.

3.1 Codice Bin per l'Intensità Luminosa

Il dispositivo è classificato in bin in base alla sua intensità luminosa minima e massima misurata a 20mA. La tolleranza all'interno di ciascun bin è +/-15%.

• Bin S:180.0 - 280.0 mcd
• Bin T:280.0 - 450.0 mcd
• Bin U:450.0 - 710.0 mcd
• Bin V:710.0 - 1120.0 mcd

Selezionare il bin appropriato è cruciale per le applicazioni che richiedono una luminosità uniforme tra più LED.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene grafici specifici siano referenziati nella scheda tecnica (ad es., Fig.1, Fig.5), la seguente analisi si basa sui dati tabellari forniti e sul comportamento standard dei LED.

4.1 Implicazioni della Curva IV (Corrente-Tensione)

L'intervallo della tensione diretta (V_F) da 1.6V a 2.4V a 20mA indica la caratteristica relazione esponenziale di un diodo. Il V_Feffettivo per un'unità specifica dipenderà dalle proprietà del materiale semiconduttore e dalla temperatura di giunzione. I progettisti devono assicurarsi che il circuito limitatore di corrente possa accogliere questo intervallo per mantenere una corrente costante e, quindi, una luminosità uniforme.

4.2 Caratteristiche di Temperatura

L'intervallo di temperatura di funzionamento specificato è -30°C a +85°C. È importante notare che le caratteristiche dei LED dipendono dalla temperatura. Tipicamente, la tensione diretta (V_F) ha un coefficiente di temperatura negativo (diminuisce all'aumentare della temperatura), mentre l'intensità luminosa diminuisce anch'essa all'aumentare della temperatura di giunzione. Un'adeguata gestione termica sul PCB è essenziale per mantenere le prestazioni e la longevità, specialmente quando si opera vicino alla corrente massima nominale.

4.3 Distribuzione Spettrale

Con una lunghezza d'onda dominante tra 624nm e 636nm e una tipica larghezza a mezza altezza spettrale di 20nm, questo LED emette una luce rossa satura. Lo spettro relativamente stretto è caratteristico della tecnologia AlInGaP, che offre una buona purezza del colore rispetto a tecnologie più vecchie come il GaAsP.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il LED è conforme a un package SMD standard. Tutte le dimensioni sono in millimetri con una tolleranza tipica di ±0.1mm salvo diversa indicazione. L'impronta specifica e l'altezza sono definite nel disegno del package, essenziale per il layout del PCB e i controlli di ingombro.

5.2 Layout Consigliato dei Pads di Montaggio su PCB

Viene fornito un land pattern suggerito (progetto del pad in rame) per garantire una saldatura affidabile e stabilità meccanica. Seguire questa raccomandazione aiuta a ottenere una corretta formazione del filetto di saldatura e un allineamento durante il processo di rifusione.

5.3 Identificazione della Polarità

Il catodo è tipicamente contrassegnato sul dispositivo, spesso da una tacca, una marcatura verde o un terminale più corto all'interno del package. L'orientamento corretto della polarità è critico durante il montaggio per garantire il funzionamento del dispositivo.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

6.1 Parametri di Saldatura a Rifusione (Processo Senza Piombo)

Il dispositivo è classificato per la saldatura a rifusione IR con una temperatura di picco di 260°C per un massimo di 10 secondi. Viene suggerito un profilo campione, che include una fase di pre-riscaldamento (150-200°C per un massimo di 120 secondi) per riscaldare gradualmente l'assemblaggio e minimizzare lo shock termico. Il profilo dovrebbe essere sviluppato in conformità agli standard JEDEC e validato con lo specifico design del PCB e la pasta saldante.

6.2 Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale, dovrebbe essere eseguita con un saldatore a temperatura controllata impostata a un massimo di 300°C. Il tempo di contatto con il terminale del LED non dovrebbe superare i 3 secondi e la saldatura dovrebbe essere limitata a una sola volta per pad per prevenire danni termici al package epossidico e al die semiconduttore.

6.3 Condizioni di Conservazione

I LED sono dispositivi sensibili all'umidità (MSL 3). Quando conservati nella loro originale busta sigillata anti-umidità con essiccante, dovrebbero essere mantenuti a ≤30°C e ≤90% UR e utilizzati entro un anno. Una volta aperta la busta, l'ambiente di conservazione non dovrebbe superare i 30°C e il 60% UR. I componenti esposti all'aria ambiente per più di una settimana dovrebbero essere "baked" a circa 60°C per almeno 20 ore prima della rifusione per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire il "popcorning" durante la saldatura.

6.4 Pulizia

Se è necessaria una pulizia post-saldatura, dovrebbero essere utilizzati solo solventi a base alcolica come l'alcol isopropilico (IPA) o l'alcol etilico. Il LED dovrebbe essere immerso a temperatura ambiente per meno di un minuto. Detergenti chimici non specificati potrebbero danneggiare la lente in plastica o il materiale del package.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

I componenti sono forniti su nastro portante goffrato, larghezza 8mm, avvolto su bobine da 7 pollici (178mm) di diametro. Ogni bobina contiene 3000 pezzi. Il nastro è sigillato con un nastro di copertura per proteggere i componenti. Vengono seguiti gli standard del settore (ANSI/EIA 481) per la spaziatura e l'orientamento delle tasche.

7.2 Quantità Minima d'Ordine

La quantità di imballaggio standard è di 3000 pezzi per bobina. Per quantità residue, è disponibile una confezione minima di 500 pezzi.

8. Suggerimenti Applicativi

8.1 Progettazione del Circuito di Pilotaggio

I LED sono dispositivi pilotati in corrente. Per garantire una luminosità uniforme e prevenire il "current hogging", si raccomanda vivamente di utilizzare una resistenza limitatrice di corrente in serie per ogni LED, anche quando più LED sono collegati in parallelo a una sorgente di tensione (come mostrato nel "Circuit model A" della scheda tecnica). Pilotare i LED direttamente da una sorgente di tensione senza regolazione di corrente ("Circuit model B") non è raccomandato in quanto porta a variazioni di luminosità e potenziali danni da sovracorrente a causa della dispersione del V_Fda unità a unità.

8.2 Considerazioni di Progettazione

• Impostazione della Corrente:Operare a o al di sotto della corrente diretta continua raccomandata di 20mA per una durata ottimale. Utilizzare la corrente minima che raggiunge la luminosità richiesta.
• Gestione Termica:Assicurarsi che il PCB abbia un'adeguata area in rame o via termiche per dissipare il calore, specialmente in ambienti ad alta temperatura o in applicazioni ad alta corrente.
• Protezione ESD:Il dispositivo è sensibile alle scariche elettrostatiche (ESD). Devono essere utilizzati controlli ESD appropriati (braccialetti, postazioni di lavoro messe a terra) durante la manipolazione e il montaggio.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

Questo LED rosso AlInGaP offre diversi vantaggi:

• Maggiore Efficienza e Luminosità:Rispetto ai tradizionali LED rossi GaAsP, la tecnologia AlInGaP fornisce un'intensità luminosa significativamente più alta a parità di corrente di pilotaggio.
• Migliore Stabilità Termica:I LED AlInGaP generalmente mostrano un calo minore dell'intensità luminosa con l'aumento della temperatura rispetto ad alcune altre tecnologie.
• Package Standardizzato:L'impronta SMD standard EIA garantisce la compatibilità con una vasta gamma di attrezzature di montaggio automatizzate e librerie di design PCB, riducendo la complessità di progettazione e produzione.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

10.1 Perché c'è un intervallo così ampio nell'Intensità Luminosa (180-1120 mcd)?

Questo intervallo rappresenta la dispersione totale su tutta la produzione. Attraverso il sistema di binning (S, T, U, V), le unità vengono suddivise in gruppi molto più ristretti. I progettisti specificano il bin richiesto per garantire la coerenza nella loro applicazione.

10.2 Posso pilotare questo LED a 25mA in modo continuativo?

Sebbene 25mA sia il valore massimo assoluto della corrente continua, per un funzionamento affidabile a lungo termine e per tenere conto delle condizioni termiche reali, è consigliabile progettare il circuito di pilotaggio per una corrente inferiore, come la tipica condizione di test di 20mA. Il derating aumenta l'affidabilità.

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

La Lunghezza d'Onda di Picco (λ_P) è la lunghezza d'onda fisica dove l'uscita spettrale è più forte. La Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d) è un valore calcolato basato sulla percezione del colore umana (grafico CIE) che definisce il colore percepito. Per una sorgente monocromatica come questo LED rosso, sono vicine ma non necessariamente identiche.

11. Caso Pratico di Progettazione

Scenario:Progettazione di un pannello indicatore di stato che richiede 5 LED rossi uniformemente luminosi alimentati da una linea a 5V.

1. Selezione del Bin:Scegliere il Bin U (450-710 mcd) per un'alta luminosità uniforme.
2. Corrente di Pilotaggio:Obiettivo 18mA per LED per un buon equilibrio tra luminosità e longevità.
3. Calcolo della Resistenza in Serie:Utilizzando la Legge di Ohm: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Per accogliere l'intervallo V_F(1.6V-2.4V), utilizzare il V_Fmassimo per un progetto conservativo: R = (5V - 2.4V) / 0.018A ≈ 144 Ω. Il valore standard più vicino è 150 Ω. Ricalcolando la corrente per il V_Fminimo: I_F= (5V - 1.6V) / 150Ω ≈ 22.7mA, che è ancora entro un limite sicuro. Pertanto, una resistenza da 150Ω, 1/8W in serie con ogni LED è appropriata.
4. Layout:Posizionare i LED e le resistenze secondo il layout dei pad consigliato. Assicurarsi una certa area di rame intorno ai pad del LED per lo smaltimento del calore.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

I Diodi Emettitori di Luce (LED) sono dispositivi semiconduttori che emettono luce attraverso l'elettroluminescenza. Quando una tensione diretta viene applicata alla giunzione p-n, elettroni e lacune si ricombinano nella regione attiva (il chip AlInGaP in questo caso). Questa ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica composizione del materiale semiconduttore (Alluminio, Indio, Gallio, Fosfuro) determina l'energia del bandgap, che definisce direttamente la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa – in questo caso, il rosso. La lente epossidica a cupola serve a proteggere il chip, migliorare l'estrazione della luce dal semiconduttore e modellare il pattern di radiazione in un ampio angolo di visione.

13. Tendenze di Sviluppo

La tendenza generale nella tecnologia LED SMD continua verso una maggiore efficienza luminosa (più luce in uscita per watt di ingresso elettrico), un'affidabilità migliorata e dimensioni del package più piccole che consentono design a maggiore densità. C'è anche un focus su tolleranze di binning più strette per colore e intensità per soddisfare le esigenze di applicazioni che richiedono una corrispondenza cromatica precisa e uniformità, come display a colori completi e illuminazione automobilistica. Inoltre, i progressi nei materiali di packaging mirano a fornire migliori prestazioni termiche e resistenza a condizioni ambientali severe come alta umidità e cicli termici.