Scheda Tecnica LED SMD LTST-C19DTGKT-NB - Package 0603 - 2.5-3.1V - Verde - 38mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento fornisce le specifiche tecniche complete per una lampada LED a montaggio superficiale (SMD) miniaturizzata. Progettata per l'assemblaggio automatizzato su circuito stampato (PCB), questo componente è ideale per applicazioni con vincoli di spazio in un'ampia gamma di elettronica di consumo e industriale. Il suo fattore di forma compatto e la compatibilità con i processi di produzione ad alto volume lo rendono una scelta versatile per il design elettronico moderno.

1.1 Caratteristiche e Vantaggi Principali

Il LED offre diversi vantaggi distintivi per progettisti e produttori. Utilizza un chip semiconduttore InGaN (Indio Gallio Nitruro) Ultra Luminoso, noto per l'alta efficienza e la buona purezza di colore nello spettro verde. Il componente è pienamente conforme alla direttiva RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose). Viene fornito su nastro standard da 8mm su bobine da 7 pollici di diametro, facilitando la manipolazione efficiente da parte delle attrezzature automatiche pick-and-place. Il design del package è compatibile con i processi di saldatura a rifusione a infrarossi (IR), allineandosi con le comuni linee di assemblaggio senza piombo (Pb-free).

1.2 Applicazioni e Mercati Target

Questo LED SMD è adatto a numerose applicazioni che richiedono un'indicazione o una retroilluminazione compatta e affidabile. I mercati principali includono apparecchiature di telecomunicazione (es. telefoni cellulari e cordless), dispositivi per l'automazione d'ufficio (es. computer portatili, sistemi di rete) e vari elettrodomestici. Gli usi specifici comprendono la retroilluminazione di tastiere o tastierini, indicatori di stato per dispositivi elettronici, integrazione in microdisplay e apparecchi di illuminazione per segnali o simboli generici.

2. Dimensioni del Package e Specifiche Meccaniche

Il LED è alloggiato in un package standard con impronta 0603, che indica dimensioni di circa 1.6mm di lunghezza e 0.8mm di larghezza. La lente specifica per questo modello è trasparente acqua con cappuccio nero, che aiuta a migliorare il contrasto riducendo la luce parassita quando il LED è spento. La sorgente luminosa stessa è un chip verde basato su InGaN. Tutte le dimensioni critiche sono fornite in millimetri, con una tolleranza standard di ±0.1mm salvo diversa specificazione nel disegno meccanico dettagliato incluso nella scheda tecnica.

3. Specifiche e Caratteristiche Tecniche

3.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Sono specificati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C. La corrente diretta continua massima (IF) è 10mA. È ammessa una corrente di picco diretta più elevata di 40mA in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza d'impulso 0.1ms). La dissipazione di potenza massima è 38mW. Il dispositivo può sopportare una soglia di scarica elettrostatica (ESD) di 2000V utilizzando il modello del corpo umano (HBM). L'intervallo di temperatura operativa ammissibile è da -20°C a +80°C, mentre l'intervallo di temperatura di stoccaggio è più ampio, da -30°C a +100°C. Il LED può resistere alla saldatura a rifusione a infrarossi a una temperatura di picco di 260°C per un massimo di 10 secondi.

3.2 Profilo di Rifusione IR Suggerito per Processo Pb-Free

Viene fornito un profilo di saldatura a rifusione consigliato per garantire giunzioni saldate affidabili senza danneggiare il LED. Il profilo include tipicamente una fase di pre-riscaldamento, una stabilizzazione termica, una zona di rifusione con una temperatura di picco e un periodo di raffreddamento. Il rispetto dei limiti di tempo e temperatura specificati, in particolare il picco di 260°C per 10 secondi, è cruciale per mantenere l'integrità del dispositivo.

3.3 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi sono i parametri di prestazione tipici misurati a Ta=25°C e una corrente diretta (IF) di 5mA, salvo diversa indicazione.

• Intensità Luminosa (Iv):Varia da un minimo di 45.0 millicandele (mcd) a un massimo di 180.0 mcd. Il valore tipico rientra in questo intervallo. La misurazione segue la curva di risposta dell'occhio CIE.
• Angolo di Visione (2θ½):50 gradi. Questo è l'angolo totale a cui l'intensità luminosa è la metà del valore misurato sull'asse centrale.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λP):Tipicamente 534.0 nanometri (nm).
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd):Varia da 520.0 nm a 535.0 nm. Questa singola lunghezza d'onda rappresenta al meglio il colore percepito del LED.
• Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ):Tipicamente 35 nm. Questo indica la purezza spettrale della luce emessa.
• Tensione Diretta (VF):Varia da 2.50 Volt a 3.10 Volt a IF=5mA.
• Corrente Inversa (IR):Massimo di 10 microampere (µA) quando viene applicata una tensione inversa (VR) di 5V. Nota: Il dispositivo non è progettato per funzionare in polarizzazione inversa.

4. Sistema di Binning e Classificazione

Per garantire coerenza nell'applicazione, i LED vengono suddivisi in bin in base a parametri chiave. Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfino specifici requisiti di circuito o estetici.

4.1 Binning della Tensione Diretta (VF)

I bin sono definiti per la caduta di tensione diretta a IF=5mA. Il codice E2 copre da 2.5V a 2.7V, E3 da 2.7V a 2.9V e E4 da 2.9V a 3.1V. Si applica una tolleranza di ±0.1V all'interno di ciascun bin.

4.2 Binning dell'Intensità Luminosa (Iv)

I bin sono definiti per l'emissione luminosa a IF=5mA. Il codice P copre da 45.0 a 71.0 mcd, Q da 71.0 a 112.0 mcd e R da 112.0 a 180.0 mcd. Si applica una tolleranza di ±15% all'interno di ciascun bin.

4.3 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante (Tonalità)

I bin sono definiti per il punto colore (lunghezza d'onda dominante). Il codice AP copre da 520.0 a 525.0 nm, AQ da 525.0 a 530.0 nm e AR da 530.0 a 535.0 nm. Si applica una tolleranza di ±1nm all'interno di ciascun bin.

5. Curve di Prestazione Tipiche e Dati Grafici

La scheda tecnica include diverse curve caratteristiche tracciate a 25°C di temperatura ambiente. Questi grafici forniscono una visione visiva del comportamento del dispositivo in condizioni variabili. Le curve tipiche includono la relazione tra tensione diretta e corrente diretta (curva V-I), la variazione dell'intensità luminosa con la corrente diretta, l'effetto della temperatura ambiente sull'intensità luminosa e la distribuzione spettrale di potenza relativa che mostra la lunghezza d'onda di picco e la larghezza spettrale. Analizzare queste curve è essenziale per il design del circuito, come la selezione di resistori di limitazione della corrente appropriati e la comprensione delle prestazioni in diverse condizioni termiche.

6. Guida Utente e Istruzioni di Manipolazione

6.1 Procedure di Pulizia

Dovrebbero essere evitati detergenti chimici non specificati poiché potrebbero danneggiare il package del LED. Se la pulizia è necessaria dopo la saldatura o a causa di contaminazione, il metodo consigliato è immergere i LED in alcol etilico o isopropilico a temperatura ambiente per meno di un minuto. I componenti dovrebbero essere asciugati accuratamente in seguito.

6.2 Pattern di Piazzola PCB Consigliato

Viene fornito un disegno dettagliato del layout consigliato per le piazzole di saldatura sul circuito stampato. Seguire questo pattern garantisce la corretta formazione del filetto di saldatura, una buona adesione meccanica e il corretto allineamento durante il processo di rifusione. Il design tiene conto delle dimensioni del componente e promuove una connessione elettrica affidabile.

6.3 Specifiche di Imballaggio su Nastro e Bobina

I LED sono forniti su nastro portante goffrato con nastro protettivo di copertura, avvolti su bobine da 7 pollici (178mm) di diametro. La quantità standard per bobina è di 4000 pezzi. Sono specificate le dimensioni dettagliate per la tasca del nastro, il passo e il mozzo della bobina per garantire la compatibilità con le attrezzature di assemblaggio automatizzate. L'imballaggio è conforme agli standard ANSI/EIA-481.

7. Avvertenze Importanti e Note Applicative

7.1 Applicazione Prevista e Affidabilità

Questo LED è progettato per l'uso in apparecchiature elettroniche standard. Per applicazioni che richiedono un'affidabilità eccezionale o in cui un guasto potrebbe mettere a rischio la vita o la salute (es. aviazione, dispositivi medici, sistemi di sicurezza), è obbligatoria una consulenza tecnica dedicata prima dell'integrazione nel design per valutare l'idoneità e la potenziale necessità di screening o qualificazioni aggiuntive.

7.2 Condizioni di Stoccaggio e Sensibilità all'Umidità

Uno stoccaggio corretto è fondamentale per prevenire l'assorbimento di umidità, che può causare "popcorning" o delaminazione durante la saldatura a rifusione. Le buste barriera all'umidità non aperte dovrebbero essere conservate a ≤30°C e ≤90% UR, con i componenti utilizzati entro un anno. Una volta aperta la busta originale, i LED sono classificati al Livello di Sensibilità all'Umidità (MSL) 3. Ciò significa che devono essere sottoposti a saldatura a rifusione IR entro 168 ore (7 giorni) dall'esposizione a un ambiente di ≤30°C/60% UR. Per lo stoccaggio oltre questo periodo al di fuori della busta originale, dovrebbero essere conservati in un contenitore sigillato con essiccante. I componenti che superano la vita utile di 168 ore richiedono un processo di baking (circa 60°C per almeno 20 ore) per rimuovere l'umidità prima della saldatura.

7.3 Linee Guida per la Saldatura

Vengono affrontati due metodi di saldatura. Per la saldatura a rifusione, il profilo dovrebbe limitare il pre-riscaldamento a 150-200°C, con un tempo massimo di pre-riscaldamento di 120 secondi. La temperatura di picco non deve superare i 260°C e il tempo al di sopra di questa temperatura dovrebbe essere limitato a un massimo di 10 secondi. La rifusione dovrebbe essere eseguita al massimo due volte. Per la saldatura manuale con saldatore, la temperatura della punta non deve superare i 300°C e il tempo di contatto dovrebbe essere limitato a 3 secondi per giunto saldato, idealmente in una singola operazione. Si sottolinea che il profilo di rifusione ottimale dipende dal design specifico del PCB, dai componenti e dalla pasta saldante utilizzata, e dovrebbe essere caratterizzato di conseguenza.

8. Precauzioni contro le Scariche Elettrostatiche (ESD)

I LED sono sensibili alle scariche elettrostatiche e ai sovratensioni. Per prevenire danni latenti o catastrofici, devono essere implementate rigorose misure di controllo ESD durante la manipolazione e l'assemblaggio. Ciò include l'uso di braccialetti collegati a terra, guanti antistatici e garantire che tutte le postazioni di lavoro, gli strumenti e le macchine siano correttamente messi a terra. La classificazione di 2000V HBM indica un livello base di protezione, ma la prevenzione dell'esposizione a fonti ESD è sempre la strategia primaria.

9. Considerazioni di Progettazione e Integrazione nel Circuito

Quando si integra questo LED in un circuito, devono essere calcolati diversi fattori. Un resistore di limitazione della corrente è quasi sempre necessario quando si pilota da una sorgente di tensione. Il suo valore può essere calcolato utilizzando la Legge di Ohm: R = (V_alimentazione - VF_LED) / IF, dove VF_LED è la tensione diretta del bin scelto e IF è la corrente di pilotaggio desiderata (da non superare i 10mA in DC). Ad esempio, con un'alimentazione di 5V e una VF tipica di 2.8V a 5mA, il resistore sarebbe (5 - 2.8) / 0.005 = 440 Ohm. Un resistore standard da 470 Ohm sarebbe una scelta adatta. I progettisti dovrebbero anche considerare l'ambiente termico, poiché temperature ambiente elevate ridurranno l'emissione luminosa e influenzeranno l'affidabilità a lungo termine. Uno spazio adeguato sul PCB può aiutare la dissipazione del calore.

10. Analisi delle Prestazioni e Contesto di Confronto

L'uso di un chip InGaN per l'emissione verde rappresenta la tecnologia moderna standard, offrendo una buona efficienza e stabilità del colore rispetto alle tecnologie più vecchie. Il package 0603 è tra le impronte più piccole comunemente utilizzate per i LED SMD, consentendo layout ad alta densità. L'intervallo di intensità luminosa specificato e l'angolo di visione rendono questo componente ben adatto per indicatori di stato a visione diretta e retroilluminazione di basso livello. La struttura dettagliata di binning consente una selezione precisa nelle applicazioni in cui la coerenza del colore o l'abbinamento della tensione diretta tra più LED è importante, come in array o display multi-LED.

11. Domande Frequenti (FAQ)

D: Qual è la differenza tra lunghezza d'onda di picco e lunghezza d'onda dominante?

R: La lunghezza d'onda di picco (λP) è la singola lunghezza d'onda alla quale lo spettro di emissione ha la massima intensità. La lunghezza d'onda dominante (λd) è derivata dalle coordinate cromatiche sul diagramma di cromaticità CIE e rappresenta la singola lunghezza d'onda di una luce monocromatica pura che apparirebbe dello stesso colore del LED all'occhio umano. λd è spesso più rilevante per la specifica del colore.

D: Posso pilotare questo LED senza un resistore di limitazione della corrente?

R: No. Un LED è un dispositivo pilotato a corrente. Collegarlo direttamente a una sorgente di tensione causerà un flusso di corrente eccessivo, superando rapidamente i valori massimi e distruggendo il componente. Un resistore in serie o un circuito di pilotaggio a corrente costante è essenziale.

D: Perché la sensibilità all'umidità nello stoccaggio e nella manipolazione (MSL) è importante?

R: I package SMD in plastica 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 delaminarlo dal chip ("popcorning"). Rispettare le classificazioni MSL e le procedure di baking previene questa modalità di guasto.

D: Come interpreto i codici bin quando ordino?

R: La specifica completa del prodotto è definita da una combinazione di bin per VF, Iv e Tonalità (es. E3-Q-AP). Per risultati coerenti in una produzione, è consigliabile specificare i codici bin richiesti o un intervallo ammissibile quando si effettuano gli ordini.

12. Panoramica Tecnologica e Tendenze

Questo LED utilizza materiale semiconduttore InGaN, che è lo standard per produrre LED blu, verdi e bianchi ad alta luminosità. La tendenza nei LED SMD continua verso una maggiore efficienza (più luce emessa per watt elettrico), dimensioni del package più piccole per una maggiore flessibilità di design e un miglioramento della resa cromatica e della coerenza. I processi produttivi si concentrano su tolleranze di binning più strette e su un'affidabilità migliorata per soddisfare le esigenze delle applicazioni automobilistiche, industriali e di consumo. Il passaggio alla saldatura senza piombo (Pb-free), come affrontato in questa scheda tecnica, è ora uno standard industriale universale guidato dalle normative ambientali.