Scheda Tecnica LED SMD LTST-T680QSWT - Giallo Diffuso AlInGaP - 20mA - 130mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento fornisce le specifiche tecniche per un LED a montaggio superficiale (SMD). Il componente è progettato per processi di assemblaggio automatizzato su circuito stampato (PCB), caratterizzato da un fattore di forma miniaturizzato adatto ad applicazioni con spazio limitato. Il LED utilizza un materiale semiconduttore AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) per produrre un'emissione luminosa gialla diffusa. La sua funzione principale è quella di indicatore di stato, segnalatore luminoso o retroilluminazione per pannelli frontali in vari sistemi elettronici.

1.1 Caratteristiche

• Conforme alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose).
• Confezionato in nastro da 8mm su bobine da 7 pollici di diametro per macchinari automatici pick-and-place.
• Impronta del package standardizzata EIA (Electronic Industries Alliance).
• Ingresso compatibile con i livelli logici standard dei circuiti integrati (IC).
• Progettato per la compatibilità con sistemi automatici di posizionamento componenti.
• Resistente ai processi standard 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

Il LED è destinato all'uso in un'ampia gamma di apparecchiature elettroniche consumer, commerciali e industriali. Le aree applicative tipiche includono dispositivi di telecomunicazione (es. telefoni cordless/cellulari), apparecchiature per l'automazione d'ufficio (es. computer portatili, sistemi di rete), elettrodomestici e pannelli di controllo industriali generici. I suoi ruoli specifici sono come indicatori di stato, illuminazione per segnali o simboli e retroilluminazione di pannelli frontali.

2. Parametri Tecnici: Interpretazione Oggettiva Approfondita

Le sezioni seguenti forniscono un'analisi dettagliata dei parametri prestazionali chiave del LED in condizioni di test standard (Ta=25°C).

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 non è garantito e dovrebbe essere evitato per prestazioni affidabili a lungo termine.

• Dissipazione di Potenza (Pd):130 mW. Questa è la quantità massima di potenza che il package può dissipare sotto forma di calore.
• Corrente Diretta di Picco (I_F(picco)):100 mA. Questa è la corrente diretta istantanea massima consentita, tipicamente specificata in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms) per prevenire il surriscaldamento.
• Corrente Diretta Continua (I_F):50 mA. Questa è la corrente continua massima raccomandata per il funzionamento continuo.
• Tensione Inversa (V_R):5 V. L'applicazione di una tensione di polarizzazione inversa superiore a questo valore può causare la rottura della giunzione.
• Intervallo di Temperatura Operativa:-40°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 +100°C. L'intervallo di temperatura per la conservazione non operativa.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi parametri definiscono le prestazioni del dispositivo in condizioni operative normali (I_F= 20mA, Ta=25°C).

• Intensità Luminosa (I_V):710 - 1400 mcd (millicandela). Questa è la potenza luminosa percepita per unità di angolo solido. L'ampio intervallo indica l'uso di un sistema di binning (vedi Sezione 3). La misurazione segue la curva di risposta fotopica dell'occhio CIE.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):120° (tipico). Questo è l'angolo totale a cui l'intensità luminosa è la metà del valore sull'asse ottico (0°). Un angolo di 120° indica un pattern di emissione ampio e diffuso, adatto per l'illuminazione di aree estese.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_P):592 nm (tipico). La lunghezza d'onda alla quale l'intensità radiante spettrale è massima.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):584.5 - 594.5 nm. Questa è la singola lunghezza d'onda che meglio rappresenta il colore percepito della luce, derivata dal diagramma di cromaticità CIE. È il parametro chiave per la specifica del colore.
• Larghezza a Metà Altezza della Linea Spettrale (Δλ):15 nm (tipico). La larghezza spettrale dell'emissione a metà della sua intensità massima. Un valore di 15nm è caratteristico dei materiali AlInGaP, indicando un colore giallo relativamente puro.
• Tensione Diretta (V_F):2.1V (tipico), 2.6V (massimo) a 20mA. La caduta di tensione ai capi del LED quando conduce la corrente diretta specificata.
• Corrente Inversa (I_R):10 μA (massimo) a V_R=5V. La piccola corrente di dispersione che scorre quando il dispositivo è polarizzato inversamente entro il suo valore massimo.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nella produzione di massa, i LED vengono suddivisi in bin di prestazioni. Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfano requisiti specifici di tensione, luminosità e colore per la loro applicazione.

3.1 Classificazione della Tensione Diretta (V_f)

I LED vengono classificati in base alla loro caduta di tensione diretta a 20mA. Ciò è fondamentale per progettare circuiti limitatori di corrente e garantire una luminosità uniforme in array paralleli.

• Bin D2:1.8V - 2.0V
• Bin D3:2.0V - 2.2V
• Bin D4:2.2V - 2.4V
• Bin D5:2.4V - 2.6V
• Tolleranza per bin: ±0.1V

3.2 Classificazione dell'Intensità Luminosa (I_V)

Questa classificazione garantisce un livello minimo di luminosità per un dato codice prodotto.

• Bin U2:710 mcd - 900 mcd
• Bin V1:900 mcd - 1120 mcd
• Bin V2:1120 mcd - 1400 mcd
• Tolleranza per bin: ±11%

3.3 Classificazione della Lunghezza d'Onda Dominante (W_d)

Questa classificazione controlla la precisa tonalità di giallo emessa dal LED.

• Bin H:584.5 nm - 587.0 nm
• Bin J:587.0 nm - 589.5 nm
• Bin K:589.5 nm - 592.0 nm
• Bin L:592.0 nm - 594.5 nm
• Tolleranza per bin: ±1 nm

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene i dati grafici specifici siano riferiti nella scheda tecnica, possono essere descritte le tendenze prestazionali tipiche dei LED AlInGaP.

4.1 Caratteristica Corrente vs. Tensione (I-V)

La tensione diretta (V_F) presenta una relazione logaritmica con la corrente diretta (I_F). Sotto la tensione di soglia (~1.8V per AlInGaP), la corrente è minima. Al di sopra di questa soglia, V_Faumenta in modo relativamente lineare con I_F, con una pendenza determinata dalla resistenza dinamica del diodo. L'operazione alla corrente raccomandata di 20mA garantisce prestazioni stabili entro la tipica V_F range.

4.2 Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta

L'intensità luminosa (I_V) è approssimativamente proporzionale alla corrente diretta (I_F) nel normale intervallo operativo. Tuttavia, l'efficienza può diminuire a correnti molto elevate a causa dell'aumento della temperatura di giunzione e di altri effetti non lineari. Pilotare il LED alla corrente continua specificata (50mA) o al di sotto è essenziale per mantenere l'output nominale e la longevità.

4.3 Caratteristiche di Temperatura

Le prestazioni dei LED dipendono dalla temperatura. Tipicamente, la tensione diretta (V_F) ha un coefficiente di temperatura negativo, diminuendo all'aumentare della temperatura di giunzione. Al contrario, l'intensità luminosa generalmente diminuisce con l'aumentare della temperatura di giunzione. Una corretta gestione termica nell'applicazione (es. area di rame sul PCB adeguata per lo smaltimento del calore) è cruciale per mantenere un output ottico costante e l'affidabilità del dispositivo nell'intervallo di temperatura operativa specificato.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il LED è alloggiato in un package standard a montaggio superficiale. Tutte le dimensioni critiche sono fornite in millimetri con una tolleranza generale di ±0.2mm salvo diversa specifica. Il package include una lente diffusa che crea l'ampio angolo di visione di 120°.

5.2 Layout Consigliato dei Pad di Attacco PCB

Viene fornito un disegno del land pattern per la saldatura a rifusione a infrarossi o a fase di vapore. Rispettare questa impronta raccomandata garantisce la corretta formazione del giunto di saldatura, l'auto-allineamento durante la rifusione e un attacco meccanico affidabile. Il disegno del pad aiuta anche nella dissipazione del calore dal package del LED.

5.3 Identificazione della Polarità

I LED a montaggio superficiale hanno tipicamente una marcatura o una caratteristica sagomata (come una tacca o un angolo smussato) sul package per indicare il terminale catodico (negativo). L'orientamento corretto della polarità sul PCB è obbligatorio per il funzionamento del dispositivo.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione IR (Processo Senza Piombo)

La scheda tecnica fa riferimento a un profilo conforme a J-STD-020B. Un tipico profilo di rifusione senza piombo include:

• Preriscaldamento/Rampa:Una rampa graduale fino a ~150-200°C per attivare il flussante e minimizzare lo shock termico.
• Zona di Soak:Un plateau tipicamente tra 150-200°C per un massimo di 120 secondi per consentire l'equalizzazione della temperatura su tutto il PCB.
• Zona di Rifusione:Un rapido aumento di temperatura fino a un picco massimo di 260°C. Il tempo sopra il liquidus (es. 217°C) deve essere controllato.
• Raffreddamento:Una fase di raffreddamento controllato per solidificare i giunti di saldatura.
• Nota:Il profilo specifico deve essere ottimizzato per l'assemblaggio PCB effettivo, considerando spessore del circuito, densità dei componenti e specifiche della pasta saldante.

6.2 Conservazione e Manipolazione

• Confezione Sigillata:Conservare a ≤30°C e ≤70% UR. Utilizzare entro un anno dalla data di confezionamento quando in busta barriera all'umidità con essiccante.
• Confezione Aperta:Per i componenti rimossi dalla confezione asciutta, l'ambiente di conservazione raccomandato è ≤30°C e ≤60% UR. I componenti dovrebbero essere sottoposti a rifusione IR entro 168 ore (1 settimana) dall'esposizione. Per esposizioni più lunghe, è raccomandata una cottura di 48 ore a 60°C prima della saldatura per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire l'effetto \"popcorn\" durante la rifusione.

6.3 Pulizia

Se è richiesta una pulizia post-saldatura, utilizzare solventi a base alcolica come alcol isopropilico (IPA) o alcol etilico. L'immersione dovrebbe avvenire a temperatura normale e per meno di un minuto. Evitare detergenti chimici non specificati che potrebbero danneggiare la lente del LED o il materiale del package.

7. Confezionamento e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

I componenti sono forniti in nastro portante goffrato con nastro protettivo di copertura, avvolti su bobine da 7 pollici (178mm) di diametro. Le quantità standard per bobina sono di 2000 pezzi. Il confezionamento è conforme alle specifiche ANSI/EIA-481 per garantire la compatibilità con le apparecchiature di assemblaggio automatizzate.

8. Suggerimenti Applicativi

8.1 Circuiti Applicativi Tipici

I LED sono dispositivi pilotati in corrente. Una resistenza limitatrice di corrente in serie è obbligatoria quando si collegano a una sorgente di tensione. Il valore della resistenza (R_s) può essere calcolato usando la Legge di Ohm: R_s= (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Per una luminosità uniforme quando si pilotano più LED in parallelo, si raccomanda vivamente di utilizzare una resistenza limitatrice di corrente separata per ciascun LED, piuttosto che una singola resistenza per l'intero array parallelo. Ciò compensa le variazioni naturali nella tensione diretta (V_F) tra i singoli LED.

8.2 Considerazioni di Progettazione

• Gestione Termica:Assicurarsi che il layout del PCB fornisca un adeguato rilievo termico, specialmente quando si opera vicino ai valori massimi di corrente. Piste di rame collegate al pad termico del LED possono aiutare a dissipare il calore.
• Protezione ESD:Sebbene non esplicitamente dichiarato per tutti i LED, implementare una protezione ESD di base sulle linee di segnale collegate ai LED è una buona pratica di progettazione per ambienti sensibili.
• Progettazione Ottica:La lente diffusa fornisce un'ampia visione. Per luce diretta, potrebbero essere necessarie ottiche esterne (riflettori, light pipe).

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

Questo LED giallo basato su AlInGaP offre vantaggi specifici. Rispetto a tecnologie più vecchie come i LED gialli GaAsP (Fosfuro di Gallio Arseniuro), l'AlInGaP fornisce un'efficienza luminosa significativamente più alta, risultando in un'emissione più brillante a parità di corrente di pilotaggio, e una migliore stabilità del colore in funzione della temperatura e della durata di vita. L'ampio angolo di visione di 120° con lente diffusa è una caratteristica chiave per applicazioni che richiedono un'illuminazione ampia e uniforme piuttosto che un fascio focalizzato, differenziandolo dai LED con angoli di visione stretti progettati per luce diretta.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

10.1 Che valore di resistenza devo usare con un'alimentazione da 5V?

Usando la tipica V_Fdi 2.1V a 20mA: R = (5V - 2.1V) / 0.02A = 145 Ohm. Il valore standard più vicino di 150 Ohm risulterebbe in I_F≈ 19.3mA, che è accettabile. Calcolare sempre utilizzando la V_Fmassima (2.6V) per garantire che la corrente minima sia sufficiente per il requisito di luminosità: R_min= (5V - 2.6V) / 0.02A = 120 Ohm.

10.2 Posso pilotare questo LED senza una resistenza limitatrice utilizzando una sorgente di corrente costante?

Sì, un driver a corrente costante impostato a 20mA è un metodo eccellente per pilotare un LED, poiché garantisce una regolazione precisa della corrente indipendentemente dalle variazioni della tensione diretta. Questo è spesso preferito per applicazioni critiche di luminosità.

10.3 Perché c'è un valore di corrente di picco (100mA) più alto della corrente continua (50mA)?

Il valore di corrente di picco consente brevi impulsi di corrente più alta, che possono essere utili per schemi di multiplexing o per creare brevi lampi luminosi. Il basso ciclo di lavoro (1/10) garantisce che la dissipazione di potenza media e la temperatura di giunzione rimangano entro limiti sicuri, prevenendo danni termici.

11. Esempio di Caso d'Uso Pratico

Scenario: Indicatore di Stato per Pannello Frontale di un Router di Rete

Un progettista necessita di più LED gialli indicatori di stato sul pannello frontale di un router per indicare alimentazione, connettività internet e attività Wi-Fi. Sceglie questo LED per il suo ampio angolo di visione, garantendo che la luce sia visibile da varie angolazioni. I LED sono pilotati a 15mA (al di sotto della condizione di test di 20mA per una maggiore durata) tramite pin GPIO su un microcontrollore. Viene utilizzata una resistenza in serie da 150 ohm per ciascun LED, collegata alla linea di 3.3V. La lente diffusa fornisce una luce soffusa e non abbagliante adatta per ambienti domestici/d'ufficio. I LED sono posizionati sul PCB secondo il layout dei pad raccomandato e assemblati utilizzando un profilo standard di rifusione senza piombo.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

Un LED è un diodo a semiconduttore. Quando viene applicata una tensione diretta che supera l'energia della banda proibita del materiale, elettroni e lacune si ricombinano alla giunzione p-n. In un LED AlInGaP, questo evento di ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica composizione degli strati di Alluminio, Indio, Gallio e Fosfuro determina l'energia della banda proibita, che definisce direttamente la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa - in questo caso, nello spettro giallo (~590nm). La lente epossidica diffusa che circonda il chip semiconduttore disperde la luce, creando l'ampio pattern di emissione.

13. Tendenze Tecnologiche

La tendenza generale nella tecnologia LED è verso una maggiore efficienza (più lumen per watt), un miglioramento della resa cromatica e una maggiore affidabilità. Per i LED di tipo indicatore, la miniaturizzazione continua mentre si mantiene o aumenta l'emissione luminosa. C'è anche un focus sull'ampliamento della gamma di colori disponibile nei package SMD. L'uso di AlInGaP per LED gialli, ambra e rossi rappresenta una tecnologia consolidata e ad alte prestazioni. Gli sviluppi futuri potrebbero coinvolgere nuovi sistemi di materiali o nanostrutture per ottenere un'emissione spettrale ancora più stretta o un'efficienza più elevata ad alte temperature.