Scheda Tecnica LED SMD LTST-E681VEWT - Dimensione 2.8x3.5x1.9mm - Tensione 2.2V - Potenza 196mW - Colore Rosso - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTST-E681VEWT è un LED ad alta luminosità per montaggio superficiale, progettato per applicazioni elettroniche moderne che richiedono un'illuminazione indicatrice affidabile ed efficiente. Questo dispositivo utilizza un materiale semiconduttore AlInGaP (Fosfuro di Alluminio, Indio e Gallio) per produrre una vivace luce rossa. È alloggiato in un package compatto e standard del settore, compatibile con i processi di montaggio automatizzato, rendendolo adatto per la produzione di grandi volumi.

I vantaggi principali di questo LED includono la conformità alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose), garantendo la sicurezza ambientale. È fornito su nastro da 8mm avvolto su bobine da 7 pollici di diametro, standard per le attrezzature di pick-and-place automatizzate. Il dispositivo è inoltre progettato per essere compatibile con i processi di saldatura a riflusso a infrarossi (IR), il metodo predominante per l'assemblaggio di schede a tecnologia SMT (Surface Mount Technology). I suoi mercati target principali includono l'elettronica di consumo, i pannelli di controllo industriali, l'illuminazione interna automobilistica e applicazioni indicatrici generiche dove lo spazio è limitato e l'affidabilità è fondamentale.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Non è consigliabile far funzionare il LED in condizioni che superano questi valori.

• Dissipazione di Potenza (Pd):196 mW. Questa è la massima quantità di potenza che il package del LED può dissipare come calore a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C. Superare questo limite rischia di surriscaldare la giunzione del semiconduttore, portando a una riduzione della durata di vita o a un guasto catastrofico.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):100 mA. Questa è la massima corrente diretta impulsiva ammissibile, specificata con un ciclo di lavoro di 1/10 e una larghezza di impulso di 1ms. È significativamente più alta del valore in corrente continua, permettendo brevi lampi ad alta intensità.
• Corrente Diretta in CC (I_F):70 mA. Questa è la massima corrente diretta continua che può essere applicata al LED in condizioni operative normali.
• Intervallo di Temperatura Operativa:-40°C a +85°C. Il LED è progettato per funzionare correttamente entro questo intervallo di temperatura ambiente.
• Intervallo di Temperatura di Conservazione:-40°C a +100°C. Il dispositivo può essere conservato senza degradazione entro questo intervallo di temperatura più ampio quando non è in funzione.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi parametri sono misurati in condizioni di prova standard di Ta=25°C e I_F=50mA, salvo diversa indicazione. Definiscono le prestazioni tipiche del dispositivo.

• Intensità Luminosa (I_V):da 900 a 2800 mcd (millicandela). Questa è una misura della potenza percepita della luce emessa in una direzione specifica. L'ampio intervallo indica l'uso di un sistema di binning (dettagliato nella Sezione 3). La misurazione utilizza un sensore filtrato per approssimare la risposta fotopica dell'occhio umano (curva CIE).
• Angolo di Visione (2θ_1/2):120 gradi. Questo è l'angolo totale a cui l'intensità luminosa scende alla metà del suo valore misurato sull'asse (0°). Un angolo di 120° indica un pattern di luce ampio e diffuso, adatto per applicazioni che richiedono un'ampia visibilità.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_P):632 nm (tipico). Questa è la lunghezza d'onda alla quale la distribuzione spettrale di potenza della luce emessa è al massimo. Rientra nella regione rossa dello spettro visibile.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):624 nm (tipico). Derivata dal diagramma di cromaticità CIE, questa è la singola lunghezza d'onda che meglio rappresenta il colore percepito del LED. È il parametro chiave per la specifica del colore.
• Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ):20 nm (tipico). Questa è la larghezza dell'emissione spettrale a metà della sua potenza massima. Un valore di 20nm è caratteristico dei LED rossi AlInGaP, indicando un colore relativamente puro.
• Tensione Diretta (V_F):2.2 V (tipico) con una tolleranza di ±0.1V. Questa è la caduta di tensione ai capi del LED quando è pilotato alla corrente specificata di 50mA. È cruciale per progettare il circuito di limitazione della corrente.
• Corrente Inversa (I_R):10 μA (max) a V_R=5V. Questo parametro è testato solo per l'assicurazione della qualità. Il LED ènon progettato per funzionare in polarizzazione inversae applicare una tensione inversa nel circuito potrebbe danneggiarlo.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nella produzione di massa, i LED vengono suddivisi in bin di prestazione. Il LTST-E681VEWT utilizza un sistema di binning basato sull'intensità luminosa a 50mA.

I codici bin (V2, W1, W2, X1, X2) rappresentano intervalli crescenti di intensità luminosa minima e massima. Ad esempio, il codice bin X2 contiene LED con intensità compresa tra 2240 mcd e 2800 mcd. All'interno di ogni bin viene applicata una tolleranza di ±11%. Questo sistema consente ai progettisti di selezionare il grado di luminosità appropriato per la loro applicazione, bilanciando costi e prestazioni. La scheda tecnica non indica bin separati per la lunghezza d'onda dominante o la tensione diretta per questo specifico numero di parte, suggerendo un controllo stretto su quei parametri durante la produzione.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene i grafici specifici siano referenziati ma non completamente dettagliati nel testo fornito, le curve tipiche per un tale LED includerebbero:

• Curva I-V (Corrente-Tensione):Mostra la relazione esponenziale tra corrente diretta e tensione diretta. La curva avrà una distinta tensione di "ginocchio" intorno a 1.8-2.0V, dopo la quale la corrente aumenta rapidamente con piccoli aumenti di tensione, evidenziando perché il pilotaggio a corrente costante è essenziale.
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta:Dimostra che l'emissione luminosa è approssimativamente proporzionale alla corrente diretta, ma può mostrare saturazione o riduzione dell'efficienza a correnti molto elevate.
• Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Mostra che l'emissione luminosa diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Questa è una considerazione critica per le applicazioni che operano in ambienti ad alta temperatura.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico della potenza relativa rispetto alla lunghezza d'onda, che mostra un picco a circa 632nm e una larghezza di circa 20nm a metà della potenza di picco.
• Pattern dell'Angolo di Visione:Un grafico polare che illustra la distribuzione angolare dell'intensità luminosa, confermando l'angolo di visione di 120° con una distribuzione lambertiana o quasi lambertiana dovuta alla lente diffusa.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Dispositivo

Il LED è conforme a un package SMD standard EIA. Le dimensioni chiave (in mm) sono:

• Lunghezza Totale: 3.2 mm
• Larghezza Totale: 2.8 mm
• Altezza Totale: 1.9 mm
• Larghezza Lente: 2.2 mm
• Lunghezza Lente: 3.5 mm
• Larghezza Terminale: 0.7 mm
• Lunghezza Terminale: 0.8 mm

La tolleranza è di ±0.2mm salvo diversa specifica. Un disegno dimensionale dettagliato è fornito nella scheda tecnica originale.

5.2 Identificazione della Polarità e Progetto dei Pad

Viene identificato il collegamento dell'anodo (positivo). Per una saldatura affidabile, viene fornito un layout consigliato per i pad di attacco sul circuito stampato (PCB), ottimizzato sia per i processi di saldatura a riflusso a infrarossi che a fase di vapore. Un corretto progetto dei pad è fondamentale per prevenire il tombstoning (il componente che si solleva su un'estremità) e per garantire un giunto di saldatura affidabile con la giusta quantità di pasta saldante.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

6.1 Parametri di Saldatura a Riflusso

Il dispositivo è compatibile con la saldatura a riflusso a infrarossi senza piombo (Pb-free). Il profilo consigliato dovrebbe essere conforme allo standard JEDEC J-STD-020B. I parametri chiave includono:

• Preriscaldamento:150-200°C per un massimo di 120 secondi per riscaldare gradualmente la scheda e i componenti, attivando il flussante e prevenendo lo shock termico.
• Temperatura di Picco:Massimo 260°C. Il tempo sopra il liquidus (tipicamente 217°C per la saldatura senza piombo) deve essere controllato.
• Tempo Totale di Saldatura:Massimo 10 secondi alla temperatura di picco. Il riflusso dovrebbe essere limitato a un massimo di due cicli.

Si sottolinea che il profilo ottimale dipende dal progetto specifico del PCB, dai componenti, dalla pasta saldante e dal forno, e dovrebbe essere caratterizzato per ogni applicazione.

6.2 Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale, è necessario prestare estrema attenzione:

• Temperatura del Saldatore:Massimo 300°C.
• Tempo di Saldatura:Massimo 3 secondi per terminale, ed è permesso solo un ciclo di saldatura per prevenire stress termico eccessivo sul package plastico e sui bond interni.

6.3 Condizioni di Conservazione

I LED sono dispositivi sensibili all'umidità (MSD).

• Confezione Sigillata:Conservare a ≤30°C e ≤70% di Umidità Relativa (UR). La durata di conservazione è di un anno quando conservati nella busta originale anti-umidità con essiccante.
• Confezione Aperta:I componenti devono essere utilizzati entro 168 ore (7 giorni) dall'esposizione all'aria ambiente (≤30°C / ≤60% UR). Se questo tempo viene superato, è necessario un trattamento di essiccamento a circa 60°C per almeno 48 ore prima della saldatura per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire il "popcorning" (crepe del package dovute alla pressione del vapore durante il riflusso). Per la conservazione a lungo termine di confezioni aperte, utilizzare un contenitore sigillato con essiccante o un essiccatore riempito di azoto.

6.4 Pulizia

Se è necessaria una pulizia post-saldatura, utilizzare solo solventi a base alcolica specificati come alcol etilico o isopropilico a temperatura normale per meno di un minuto. Prodotti chimici non specificati potrebbero danneggiare la lente plastica o il package.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

• Specifiche del Nastro:I LED sono forniti su nastro portacomponenti goffrato da 8mm di larghezza.
• Specifiche della Bobina:Il nastro è avvolto su una bobina standard da 7 pollici (178mm) di diametro.
• Quantità per Bobina:2000 pezzi.
• Quantità Minima d'Ordine (MOQ):500 pezzi per quantità residue.
• Standard:L'imballaggio è conforme alle specifiche ANSI/EIA-481.
• Numero di Parte:LTST-E681VEWT. La convenzione di denominazione include tipicamente il codice serie (LTST), il package/stile, il codice colore/lunghezza d'onda (E681VE) e possibilmente altre varianti (WT).

8. Note Applicative e Considerazioni di Progetto

8.1 Progetto del Circuito di Pilotaggio

I LED sono dispositivi pilotati in corrente. Per garantire una luminosità stabile e uniforme, specialmente quando si pilotano più LED in parallelo, una resistenza di limitazione della corrente in serie èobbligatoriaper ogni LED. Il valore della resistenza (R) si calcola usando la Legge di Ohm: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Usando la V_Ftipica di 2.2V e una I_Fdesiderata di 20mA con un'alimentazione di 5V: R = (5V - 2.2V) / 0.02A = 140 Ohm. Una resistenza standard da 150 Ohm sarebbe adatta. Pilotare i LED direttamente da una sorgente di tensione senza limitazione di corrente causerà una corrente eccessiva e un rapido guasto.

8.2 Gestione Termica

Sebbene la dissipazione di potenza sia relativamente bassa (196mW), una gestione termica efficace è comunque importante per mantenere l'affidabilità a lungo termine e un'emissione luminosa costante. Assicurarsi che il PCB abbia un'adeguata area di rame collegata al pad termico del LED (se presente) o ai terminali per aiutare a dissipare il calore. Evitare di operare ai limiti massimi assoluti di corrente e temperatura per periodi prolungati.

8.3 Campo di Applicazione

Questo LED è destinato a equipaggiamenti elettronici generici come apparecchiature per ufficio, dispositivi di comunicazione e applicazioni domestiche. Non è progettato o qualificato per applicazioni critiche per la sicurezza in cui un guasto potrebbe mettere a rischio la vita o la salute (es. aviazione, supporto vitale medico, controllo dei trasporti). Per tali applicazioni, è necessario reperire componenti con le opportune certificazioni di affidabilità.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

I principali fattori di differenziazione del LTST-E681VEWT nella sua classe includono:

• Tecnologia del Materiale:Uso di AlInGaP, che tipicamente offre una maggiore efficienza e una migliore stabilità termica per i colori rosso e ambra rispetto a tecnologie più vecchie come il GaAsP.
• Luminosità:Con un'intensità massima di 2800mcd, offre un'elevata luminosità in un package di dimensioni standard.
• Angolo di Visione:L'ampio angolo di visione di 120° con lente diffusa fornisce un'eccellente visibilità fuori asse, preferibile per indicatori di stato rispetto a LED a fascio stretto.
• Compatibilità di Processo:La piena compatibilità con l'assemblaggio SMT automatizzato e i profili standard di riflusso senza piombo riduce la complessità e il costo di produzione.

10. Domande Frequenti (FAQ)

D: Posso pilotare questo LED senza una resistenza in serie se la mia alimentazione è esattamente 2.2V?

R: No. La tensione diretta ha una tolleranza (±0.1V) e varia con la temperatura. Una leggera sovratensione causerebbe un grande e incontrollato aumento della corrente, potenzialmente distruggendo il LED. Utilizzare sempre un meccanismo di limitazione della corrente.

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

R: La Lunghezza d'Onda di Picco è dove viene fisicamente emessa la maggior parte dell'energia luminosa. La Lunghezza d'Onda Dominante è calcolata dalle coordinate di colore e rappresenta ciò che l'occhio umano percepisce come colore. Per LED monocromatici come questo rosso, sono spesso vicine, ma la Lunghezza d'Onda Dominante è il parametro chiave per l'abbinamento dei colori.

D: La mia scheda verrà lavata dopo la saldatura. Questo LED è compatibile?

R: La scheda tecnica specifica la pulizia solo con solventi a base alcolica (isopropilico o etilico) per meno di un minuto. Molti detergenti per flussanti acquosi o aggressivi potrebbero danneggiare il package. Verificare la compatibilità con il vostro specifico processo di pulizia.

D: Perché c'è una vita utile di 168 ore dopo l'apertura della busta?

R: Il package plastico assorbe umidità dall'aria. Durante l'alto calore della saldatura a riflusso, questa umidità può trasformarsi rapidamente in vapore, causando una pressione interna che può crepare il package o delaminare gli strati interni ("popcorning"). Il limite di 168 ore e la procedura di essiccamento gestiscono questo rischio.

11. Esempio di Applicazione Pratica

Scenario:Progettazione di un indicatore di stato alimentazione per un router a 12V CC.

Passi di Progettazione:

1. Selezionare la Corrente di Pilotaggio:Scegliere una I_Fconservativa di 15mA per una lunga durata e meno calore.

2. Calcolare la Resistenza:Usando la V_Ftipica = 2.2V. R = (12V - 2.2V) / 0.015A = 653 Ohm. Usare il valore standard più vicino, 680 Ohm.

3. Calcolare la Potenza della Resistenza: P_R= I_F²* R = (0.015)²* 680 = 0.153W. Una resistenza standard da 1/4W (0.25W) è sufficiente.

4. Layout del PCB:Posizionare il LED e la sua resistenza da 680Ω vicini. Seguire il layout dei pad consigliato dalla scheda tecnica per una saldatura affidabile.

5. Assemblaggio:Utilizzare il profilo di riflusso senza piombo conforme JEDEC. Se le schede vengono assemblate più di 7 giorni dopo l'apertura della busta dei LED, essiccare prima i LED.

12. Principio di Funzionamento

L'emissione di luce nel LTST-E681VEWT si basa sull'elettroluminescenza in una giunzione p-n semiconduttrice realizzata con materiali AlInGaP. Quando viene applicata una tensione diretta che supera il potenziale interno della giunzione, gli elettroni dalla regione di tipo n e le lacune dalla regione di tipo p vengono iniettati nella regione attiva. Quando questi portatori di carica si ricombinano, rilasciano energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica composizione della lega AlInGaP determina l'energia del bandgap, che definisce direttamente la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa – in questo caso, rosso a circa 624-632 nm. La lente epossidica diffusa sopra il chip serve a estrarre la luce dal semiconduttore e a modellare la sua distribuzione angolare in un pattern ampio di 120 gradi.

13. Tendenze Tecnologiche

Il settore dell'optoelettronica per i LED indicatori continua a evolversi. Le tendenze generali rilevanti per dispositivi come il LTST-E681VEWT includono:

• Aumento dell'Efficienza:I continui miglioramenti nella scienza dei materiali mirano a produrre più lumen per watt (lm/W), permettendo un'emissione più luminosa alla stessa corrente o la stessa luminosità con un consumo energetico inferiore e meno calore.
• Miniaturizzazione:Sebbene package standard come questo rimangano prevalenti, c'è una costante pressione per ridurre l'ingombro e l'altezza per dispositivi elettronici sempre più sottili.
• Affidabilità Migliorata:I miglioramenti nei materiali di packaging, nelle tecniche di attacco del die e nel wire bonding mirano a estendere la durata operativa e ad aumentare la tolleranza allo stress termico e meccanico.
• Coerenza del Colore:Tolleranze di binning più strette e controlli di produzione avanzati stanno riducendo la variazione di colore e luminosità da lotto a lotto, il che è fondamentale per le applicazioni che utilizzano più LED.
• Integrazione:Esiste una tendenza verso l'integrazione del circuito di pilotaggio, delle funzioni di protezione (come diodi ESD) o di più chip LED (RGB) in un unico package, sebbene i LED discreti rimangano fondamentali per semplicità e costo in molte applicazioni.