Scheda Tecnica LED SMD LTST-T680VSWT - Giallo Diffuso AlInGaP - 50mA - 130mW - Documentazione Tecnica in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento fornisce le specifiche tecniche complete per il LTST-T680VSWT, un diodo a emissione luminosa (LED) a montaggio superficiale (SMD). Questo componente appartiene a una famiglia di LED miniaturizzati progettati per processi di assemblaggio automatizzato su circuito stampato (PCB) e applicazioni in cui lo spazio è un vincolo critico. Il LED utilizza un materiale semiconduttore in Fosfuro di Alluminio Indio Gallio (AlInGaP) per produrre un'emissione luminosa gialla, diffusa dalla sua lente per ottenere un pattern di illuminazione più ampio e uniforme. La sua funzione principale è quella di indicatore di stato, segnalatore luminoso o per retroilluminazione frontale in una vasta gamma di apparecchiature elettroniche.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

Il LTST-T680VSWT offre diversi vantaggi chiave per la moderna produzione elettronica. È pienamente conforme alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose), rendendolo adatto ai mercati globali con normative ambientali stringenti. Il componente è fornito su nastro standard da 8mm su bobine da 7 pollici, facilitando l'assemblaggio automatizzato ad alta velocità (pick-and-place). Il suo design è compatibile con i processi di saldatura a rifusione a infrarossi (IR), standard per l'assemblaggio di PCB senza piombo (Pb-free). Il dispositivo è anche compatibile con circuiti integrati (I.C.), ovvero le sue caratteristiche elettriche consentono l'interfacciamento diretto con i pin di uscita tipici degli IC. Queste caratteristiche lo rendono una scelta ideale per apparecchiature di telecomunicazioni, dispositivi per l'automazione d'ufficio, elettrodomestici, sistemi di controllo industriale, notebook e hardware di rete dove sono richiesti indicatori visivi compatti e affidabili.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

Una comprensione approfondita dei parametri elettrici e ottici è essenziale per un progetto di circuito affidabile e per ottenere prestazioni consistenti.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Il funzionamento in queste condizioni non è garantito. I valori massimi assoluti sono specificati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C.

• Dissipazione di Potenza (Pd):130 mW. Questa è la massima quantità di potenza che il package del LED può dissipare come calore senza superare i suoi limiti termici.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):100 mA. Questa è la massima corrente diretta istantanea ammissibile, consentita solo in condizioni pulsate con un ciclo di lavoro di 1/10 e una larghezza di impulso di 0.1ms. Non deve essere utilizzata per funzionamento continuo in DC.
• Corrente Diretta in DC (I_F):50 mA. Questa è la massima corrente diretta continua raccomandata per un funzionamento affidabile a lungo termine.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento:-40°C a +85°C. Il dispositivo è progettato per funzionare entro questo intervallo di temperatura ambiente.
• Intervallo di Temperatura di Conservazione:-40°C a +100°C. Il dispositivo può essere conservato senza alimentazione applicata entro questo intervallo.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi parametri definiscono le prestazioni tipiche del LED in condizioni operative normali, misurate a Ta=25°C e una corrente di test standard (I_F) di 20mA.

• Intensità Luminosa (I_V):710.0 - 1800.0 mcd (millicandela). Questa è una misura della potenza percepita della luce visibile emessa in una direzione specifica (sull'asse). L'ampio intervallo è gestito attraverso un sistema di binning (vedi Sezione 3). L'intensità è misurata utilizzando un sensore filtrato per corrispondere alla risposta fotopica dell'occhio umano (curva CIE).
• Angolo di Visione (2θ_1/2):120 gradi (tipico). Questo è l'angolo totale a cui l'intensità luminosa scende alla metà del suo valore sull'asse. La lente diffusa crea questo ampio angolo di visione, rendendo il LED adatto per applicazioni in cui la visibilità da posizioni fuori asse è importante.
• Lunghezza d'Onda di Picco di Emissione (λ_P):592 nm (tipico). Questa è la lunghezza d'onda alla quale la distribuzione spettrale di potenza della luce emessa è al massimo.
• 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 Mezza Altezza Spettrale (Δλ):15 nm (tipico). Questa è la larghezza di banda spettrale misurata a metà dell'intensità massima (Full Width at Half Maximum - FWHM). Un valore di 15nm indica un colore giallo relativamente puro.
• Tensione Diretta (V_F):2.1V (tipico), 2.6V (massimo) a I_F=20mA. Questa è la caduta di tensione ai capi del LED quando è percorso da corrente. È un parametro critico per progettare il circuito di limitazione della corrente.
• Corrente Inversa (I_R):10 μA (massimo) a V_R=5V. Questo parametro è testato solo per l'assurance di qualità. Il dispositivo non è progettato per funzionare in polarizzazione inversa e l'applicazione di una tensione inversa può danneggiarlo. Una protezione esterna (ad esempio, un diodo in parallelo) può essere necessaria in circuiti dove è possibile una tensione inversa.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nella produzione di massa, i LED vengono suddivisi in gruppi di prestazione o "bin" in base a parametri chiave. Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfino requisiti specifici di uniformità di colore e luminosità nella loro applicazione.

3.1 Classe della Tensione Diretta (V_f)

I LED sono classificati in base alla loro caduta di tensione diretta a 20mA. Il codice del bin, i valori minimi e massimi sono i seguenti. La tolleranza all'interno di ogni bin è di ±0.1V.

• D2:1.8V (Min) - 2.0V (Max)
• D3:2.0V (Min) - 2.2V (Max)
• D4:2.2V (Min) - 2.4V (Max)
• D5:2.4V (Min) - 2.6V (Max)

3.2 Classe dell'Intensità Luminosa (I_V)

I LED sono classificati in base alla loro intensità luminosa sull'asse a 20mA. La tolleranza all'interno di ogni bin è di ±11%.

• V1:710.0 mcd (Min) - 900.0 mcd (Max)
• V2:900.0 mcd (Min) - 1120.0 mcd (Max)
• W1:1120.0 mcd (Min) - 1400.0 mcd (Max)
• W2:1400.0 mcd (Min) - 1800.0 mcd (Max)

3.3 Classe della Lunghezza d'Onda Dominante (W_d)

I LED sono classificati in base alla loro lunghezza d'onda dominante a 20mA per garantire la coerenza del colore. La tolleranza all'interno di ogni bin è di ±1nm.

• H:584.5 nm (Min) - 587.0 nm (Max)
• J:587.0 nm (Min) - 589.5 nm (Max)
• K:589.5 nm (Min) - 592.0 nm (Max)
• L:592.0 nm (Min) - 594.5 nm (Max)

4. Analisi delle Curve di Prestazione

I dati grafici forniscono informazioni su come le caratteristiche del LED cambiano con le condizioni operative. La scheda tecnica include curve tipiche per le seguenti relazioni (tutte a 25°C salvo diversa indicazione).

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

Questa curva mostra la relazione non lineare tra la corrente che scorre attraverso il LED e la tensione ai suoi capi. È essenziale per selezionare un metodo appropriato di limitazione della corrente (resistore o driver a corrente costante). La curva mostrerà la tensione di "accensione" e come V_Faumenta con I_F.

4.2 Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta

Questa curva illustra come l'emissione luminosa (in mcd) scala con la corrente di pilotaggio. È tipicamente lineare in un intervallo ma satura a correnti più elevate. Questo aiuta i progettisti a bilanciare i requisiti di luminosità con il consumo energetico e la gestione termica.

4.3 Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente

Questa curva dimostra la derating termico dell'emissione luminosa. All'aumentare della temperatura ambiente, l'efficienza luminosa del LED diminuisce, portando a un'intensità inferiore per la stessa corrente di pilotaggio. Questa è una considerazione critica per applicazioni che operano in ambienti ad alta temperatura.

4.4 Distribuzione Spettrale di Potenza Relativa

Questo grafico traccia l'intensità della luce emessa attraverso lo spettro visibile. Mostra la lunghezza d'onda di picco (λ_P~592nm) e la larghezza a mezza altezza spettrale (Δλ~15nm), confermando la caratteristica di emissione gialla a banda stretta della tecnologia AlInGaP.

5. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

5.1 Dimensioni del Package

Il LED è conforme a un profilo standard EIA per package SMD. Tutte le dimensioni critiche, inclusa lunghezza, larghezza, altezza e passo dei terminali, sono fornite nei disegni della scheda tecnica con una tolleranza generale di ±0.2mm. La lente è descritta come "Diffusa", il che disperde la luce per ottenere l'angolo di visione specificato di 120 gradi.

5.2 Identificazione della Polarità e Progetto dei Pad PCB

Il componente ha un anodo e un catodo. La scheda tecnica include un land pattern PCB raccomandato (footprint) per la saldatura a rifusione a infrarossi o a fase di vapore. Rispettare questo layout dei pad è cruciale per ottenere giunzioni saldate affidabili, un corretto allineamento e gestire la dissipazione del calore durante il processo di saldatura. La polarità è tipicamente indicata da una marcatura sul corpo del componente o da una caratteristica asimmetrica nel package.

6. Linee Guida per Saldatura, Assemblaggio e Manipolazione

6.1 Profilo di Rifusione IR Raccomandato (Senza Piombo)

Il dispositivo è qualificato per processi di saldatura senza piombo secondo J-STD-020B. Viene fornito un profilo di temperatura di rifusione di esempio, che include i parametri chiave:

• Temperatura di Pre-riscaldamento:150-200°C
• Tempo di Pre-riscaldamento:Massimo 120 secondi.
• Temperatura Massima del Corpo:Massimo 260°C.
• Tempo Sopra il Liquido (TAL):Si raccomanda di seguire le linee guida JEDEC, tipicamente 60-150 secondi.
• Numero Massimo di Passaggi:Due passaggi attraverso la rifusione è il massimo consentito.

Poiché il progetto della scheda, la pasta saldante e le caratteristiche del forno variano, questo profilo dovrebbe essere utilizzato come riferimento e ottimizzato per la specifica linea di assemblaggio.

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.
• Numero di Volte:Una volta sola. Riscaldamenti ripetuti possono danneggiare il package e il semiconduttore.

6.3 Pulizia

Se è richiesta una pulizia post-saldatura, devono essere utilizzati solo solventi specificati per evitare di danneggiare il package in plastica. Metodi accettabili includono l'immersione in alcol etilico o isopropilico a temperatura normale per meno di un minuto. Evitare detergenti chimici non specificati.

6.4 Conservazione e Sensibilità all'Umidità

I LED sono confezionati in una busta barriera all'umidità con essiccante. Mentre sono sigillati, dovrebbero essere conservati a ≤30°C e ≤70% di Umidità Relativa (UR) e utilizzati entro un anno. Una volta aperta la busta, i componenti sono esposti all'umidità ambientale. Sono classificati al Livello di Sensibilità all'Umidità (MSL) 3, il che significa che devono essere sottoposti a rifusione IR entro 168 ore (7 giorni) dall'esposizione alle condizioni del piano di fabbrica (≤30°C/60% UR). Se questo tempo viene superato, i componenti richiedono una procedura di baking (circa 60°C per almeno 48 ore) per rimuovere l'umidità assorbita prima della saldatura, per prevenire il "popcorning" o la rottura del package durante la rifusione.

7. Confezionamento e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

Il LTST-T680VSWT è fornito su nastro portante standard in rilievo da 8mm di larghezza su bobine da 7 pollici (178mm) di diametro. Ogni bobina contiene 2000 pezzi. Le tasche del nastro sono sigillate con un nastro coprente superiore. Il confezionamento è conforme alle specifiche ANSI/EIA-481. Il numero massimo consentito di componenti mancanti consecutivi nel nastro è due.

8. Note Applicative e Considerazioni di Progetto

8.1 Metodo di Pilotaggio

Un LED è un dispositivo pilotato a corrente. Per garantire una luminosità uniforme, specialmente quando più LED sono collegati in parallelo, ogni LED dovrebbe essere pilotato dalla propria resistenza di limitazione della corrente o, preferibilmente, da una sorgente di corrente costante. Pilotare LED in parallelo direttamente da una sorgente di tensione non è raccomandato a causa delle variazioni nella tensione diretta (V_F) da unità a unità, che possono causare differenze significative nella corrente e quindi nella luminosità.

8.2 Gestione Termica

Sebbene la dissipazione di potenza sia relativamente bassa (130mW max), un corretto progetto termico prolunga la vita del LED e mantiene stabile l'emissione luminosa. Assicurarsi che il progetto dei pad PCB fornisca un adeguato rilievo termico ed evitare di far funzionare il LED alla sua corrente massima assoluta (50mA) in modo continuo ad alte temperature ambientali senza una valutazione.

8.3 Ambito Applicativo e Affidabilità

Questo LED è progettato per l'uso in apparecchiature elettroniche commerciali e industriali standard. Non è specificamente progettato o testato per applicazioni in cui un guasto potrebbe mettere direttamente in pericolo la vita o la salute, come in sistemi medici critici, avionici, trasporti o di sicurezza. Per tali applicazioni ad alta affidabilità, è obbligatoria la consultazione con il produttore del componente per dati di qualifica specifici.

9. Introduzione alla Tecnologia e al Principio di Funzionamento

Il LTST-T680VSWT si basa sulla tecnologia semiconduttrice in Fosfuro di Alluminio Indio Gallio (AlInGaP). Questo sistema di materiali è altamente efficiente per produrre luce nelle regioni rossa, arancione, ambra e gialla dello spettro. Quando viene applicata una tensione diretta, elettroni e lacune si ricombinano nella regione attiva del semiconduttore, rilasciando energia sotto forma di fotoni. La composizione specifica degli strati AlInGaP determina l'energia del bandgap e quindi la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa. Non viene utilizzato un fosforo giallo; il colore è intrinseco al materiale semiconduttore, risultando in un'alta purezza e stabilità del colore. La lente epossidica diffusa incapsula il die semiconduttore, fornendo protezione meccanica, modellando il fascio luminoso in uscita e migliorando l'angolo di visione.

10. Esempi Pratici di Progetto e Utilizzo

10.1 Esempio: Indicatore di Stato per uno Switch di Rete

In uno switch di rete a 24 porte, ogni porta può avere più LED (ad es., link, attività, velocità). Il LTST-T680VSWT, con il suo ampio angolo di visione di 120 gradi, è una scelta eccellente per indicatori di stato frontali. Un progettista dovrebbe:

1. Determinare la luminosità richiesta in base alla distanza di visione e alla luce ambientale. Selezionare un bin I_Vappropriato (ad es., V2 per luminosità media).
2. Scegliere una corrente di pilotaggio, tipicamente 10-20mA, per bilanciare luminosità e potenza. Utilizzare un driver IC a corrente costante per tutti i LED garantisce una perfetta uniformità.
3. Progettare il footprint PCB esattamente come raccomandato nella scheda tecnica per garantire una corretta saldatura.
4. Seguire le linee guida di manipolazione MSL-3: conservare le bobine aperte in un armadio asciutto e assicurarsi che le schede siano assemblate entro 168 ore dall'apertura della bobina.

10.2 Esempio: Retroilluminazione per un Pannello a Membrana

Per illuminare simboli su un pannello di controllo, la visibilità uniforme fuori asse è fondamentale. La lente diffusa di questo LED è vantaggiosa.

1. Il LED sarebbe montato dietro un'icona traslucida o incisa al laser sul pannello.
2. L'ampio angolo di visione garantisce che l'icona sia illuminata uniformemente anche se il LED non è perfettamente centrato dietro di essa.
3. Per ottenere una specifica tonalità di giallo, il progettista specificherebbe un bin di Lunghezza d'Onda Dominante stretto (ad es., K: 589.5-592.0nm) per abbinare altri indicatori o colori di branding.
4. Una semplice resistenza in serie può essere utilizzata per la limitazione della corrente se solo uno o due LED sono alimentati da un rail di tensione regolata.

11. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D1: Posso pilotare questo LED con logica a 3.3V senza una resistenza?

R:No.La V_Ftipica è 2.1V, ma può arrivare fino a 2.6V. Collegarlo direttamente a 3.3V forzerebbe una corrente limitata solo dalla resistenza dinamica del LED e dalla sorgente, probabilmente superando la corrente DC massima assoluta di 50mA e distruggendo il dispositivo. È sempre richiesta una resistenza di limitazione della corrente o un regolatore.

D2: Qual è la differenza tra Lunghezza d'Onda di Picco e Lunghezza d'Onda Dominante?

R:La Lunghezza d'Onda di Picco (λ_P)è la singola lunghezza d'onda alla quale il LED emette la massima potenza ottica.La Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d)è la singola lunghezza d'onda della luce monocromatica che apparirebbe avere lo stesso colore della luce del LED all'occhio umano. λ_dè il parametro utilizzato per la specifica del colore e il binning.

D3: Perché c'è una vita utile di 168 ore dopo l'apertura della busta?

R: Il package in plastica del LED può assorbire umidità dall'aria. Durante il processo di saldatura a rifusione ad alta temperatura, questa umidità intrappolata può vaporizzarsi rapidamente, creando pressione di vapore all'interno del package che può causare delaminazione o rottura ("popcorning"). Il limite di 168 ore e la procedura di baking sono salvaguardie contro questa modalità di guasto.

D4: Come interpreto i codici di bin quando ordino?

A: Specificheresti il numero di parte LTST-T680VSWT seguito dai codici per i bin specifici di V_f, I_Ve W_drichiesti (ad es., per luminosità media e una specifica tonalità di giallo). Consulta la guida agli ordini del produttore per il formato esatto. Se non viene specificato alcun bin, riceverai parti dai bin di produzione standard.