Scheda Tecnica LED SMD LTST-T180TGKT - Angolo di Visione 120° - Lente Trasparente - InGaN Verde - 20mA - 3.2V Tipico - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTST-T180TGKT è un diodo a emissione luminosa (LED) a montaggio superficiale (SMD) progettato per l'assemblaggio automatizzato su circuito stampato (PCB). Le sue dimensioni ridotte lo rendono adatto per applicazioni con spazio limitato in un'ampia gamma di elettronica di consumo e industriale.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

Questo LED offre diversi vantaggi chiave per la moderna produzione elettronica. È pienamente conforme alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose), garantendo la sicurezza ambientale. Il componente è fornito su nastro portante da 8 mm standard del settore, avvolto su bobine da 7 pollici, rendendolo compatibile con le attrezzature automatiche pick-and-place ad alta velocità. Il suo design è compatibile con i processi di saldatura a rifusione a infrarossi (IR), standard per l'assemblaggio di PCB in grandi volumi. Il dispositivo è anche compatibile con circuiti integrati (I.C.), semplificando la progettazione del circuito di pilotaggio. I mercati target principali includono apparecchiature di telecomunicazione (telefoni cordless e cellulari), dispositivi per l'automazione d'ufficio (computer portatili, sistemi di rete), elettrodomestici e applicazioni di segnaletica interna dove è richiesta un'indicazione di stato affidabile o l'illuminazione di simboli.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

Questa sezione fornisce una suddivisione dettagliata delle caratteristiche elettriche, ottiche e termiche che definiscono i limiti di prestazione e le condizioni operative del LED.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Il funzionamento in queste condizioni non è garantito. La dissipazione di potenza massima è di 76 mW. La corrente diretta di picco, quando pilotata con un ciclo di lavoro di 1/10 e una larghezza di impulso di 0,1 ms, non deve superare gli 80 mA. La corrente diretta continua in DC è di 20 mA. Il dispositivo può essere operato e conservato in un intervallo di temperatura compreso tra -40°C e +100°C.

2.2 Caratteristiche Termiche

La gestione termica è cruciale per la longevità e la stabilità delle prestazioni del LED. La temperatura massima ammissibile della giunzione (Tj) è di 115°C. La tipica resistenza termica dalla giunzione all'ambiente (Rθja) è di 175°C/W. Questo parametro indica quanto efficacemente il calore può essere dissipato dalla giunzione del semiconduttore all'aria circostante; un valore più basso è migliore. Un layout PCB adeguato con sufficienti vie di fuga termiche è essenziale per mantenere la temperatura di giunzione entro limiti sicuri, specialmente quando si opera alla massima corrente diretta.

2.3 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi sono i parametri di prestazione tipici misurati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C. L'intensità luminosa (Iv) varia da un minimo di 710 mcd a un massimo di 1540 mcd a una corrente diretta (IF) di 20 mA. L'angolo di visione (2θ1/2), definito come l'angolo totale in cui l'intensità scende alla metà del valore assiale, è di 120 gradi, fornendo un campo di illuminazione molto ampio. La lunghezza d'onda di picco di emissione (λP) è di 523 nm, collocandola nella regione verde dello spettro visibile. La lunghezza d'onda dominante (λd), che definisce il colore percepito, varia da 515 nm a 530 nm a 20mA. La semilarghezza della linea spettrale (Δλ) è tipicamente di 25 nm. La tensione diretta (VF) a 20mA varia da 2,8V a 3,8V. La corrente inversa (IR) è al massimo di 10 μA quando viene applicata una tensione inversa (VR) di 5V; è fondamentale notare che il dispositivo non è progettato per il funzionamento inverso e questa condizione di test è solo a scopo informativo.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

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

3.1 Binning della Tensione Diretta (VF)

I LED sono categorizzati in bin in base alla loro caduta di tensione diretta a 20mA. I codici bin sono D7 (2,8V-3,0V), D8 (3,0V-3,2V), D9 (3,2V-3,4V), D10 (3,4V-3,6V) e D11 (3,6V-3,8V). La tolleranza all'interno di ogni bin è di ±0,1V. Selezionare LED da un bin di tensione più stretto può aiutare a garantire una luminosità uniforme quando più LED sono collegati in parallelo.

3.2 Binning dell'Intensità Luminosa (IV)

La luminosità è suddivisa in tre bin: V1 (710-910 mcd), V2 (910-1185 mcd) e W1 (1185-1540 mcd). La tolleranza su ogni bin di intensità è di ±11%. Questo binning è cruciale per applicazioni che richiedono un output visivo coerente su più indicatori.

3.3 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante (Wd)

Il colore (lunghezza d'onda dominante) è suddiviso come segue: AP (515-520 nm), AQ (520-525 nm) e AR (525-530 nm). La tolleranza per ogni bin è di ±1 nm. Ciò garantisce una tonalità di verde coerente in tutte le unità di una produzione, importante per scopi estetici e di segnalazione.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene dati grafici specifici siano referenziati nella scheda tecnica, le curve tipiche per questo tipo di LED illustrerebbero le relazioni chiave. La curva corrente diretta vs. tensione diretta (I-V) mostra la relazione esponenziale caratteristica di un diodo. La curva intensità luminosa relativa vs. corrente diretta mostra tipicamente un aumento quasi lineare della luminosità con la corrente fino a un certo punto, oltre il quale l'efficienza può diminuire. La curva intensità luminosa relativa vs. temperatura ambiente è critica, poiché l'output del LED generalmente diminuisce con l'aumentare della temperatura di giunzione. La curva di distribuzione spettrale mostrerebbe un picco a o vicino a 523 nm con una forma caratteristica definita dalla semilarghezza di 25 nm. Comprendere queste curve è essenziale per progettare circuiti di pilotaggio robusti e sistemi di gestione termica per ottenere prestazioni coerenti durante la vita del prodotto e nell'intervallo di temperatura operativa specificato.

5. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

5.1 Dimensioni del Package e Polarità

Il LED è fornito in un package SMD standard. Il colore della lente è trasparente e la sorgente luminosa è un chip InGaN (Indio Gallio Nitruro) che produce luce verde. Tutte le dimensioni sono fornite in millimetri con una tolleranza standard di ±0,2 mm salvo diversa indicazione. Il catodo è tipicamente identificato da un marcatore visivo sul package, come una tacca o un punto verde, che deve essere allineato con la corrispondente marcatura sull'impronta PCB.

5.2 Piazzola di Saldatura PCB Raccomandata

Viene fornito un diagramma del land pattern per la saldatura a rifusione a infrarossi o a fase di vapore. Rispettare questa impronta raccomandata è vitale per ottenere una corretta formazione del giunto di saldatura, garantire una buona connessione elettrica e fornire un'adeguata resistenza meccanica. Il design della piazzola influenza anche il percorso termico per la dissipazione del calore dalla giunzione del LED al PCB.

5.3 Confezionamento su Nastro e Bobina

I componenti sono forniti su nastro portante goffrato da 8 mm di larghezza avvolto su bobine da 7 pollici (178 mm) di diametro. Ogni bobina contiene 5000 pezzi. Per quantità inferiori a una bobina intera, si applica una quantità minima di imballaggio di 500 pezzi. Il confezionamento è conforme alle specifiche ANSI/EIA-481. Le tasche del nastro sono sigillate con un nastro coprente superiore per proteggere i componenti dall'umidità e dalla contaminazione durante lo stoccaggio e la manipolazione.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Condizioni di Stoccaggio

Uno stoccaggio corretto è fondamentale per prevenire l'assorbimento di umidità, che può causare "popcorning" o crepe durante la saldatura a rifusione. Nella busta sigillata originale a tenuta di umidità con essiccante, i LED devono essere conservati a ≤30°C e ≤70% di Umidità Relativa (UR) e utilizzati entro un anno. Una volta aperta la busta, l'ambiente di stoccaggio non deve superare i 30°C e il 60% di UR. I componenti esposti alle condizioni ambientali per più di 168 ore (7 giorni) devono essere sottoposti a baking a circa 60°C per almeno 48 ore prima della saldatura per rimuovere l'umidità assorbita.

6.2 Raccomandazioni per la Saldatura

Il LED è compatibile con i processi di saldatura a rifusione a infrarossi senza piombo (Pb-free). Viene fornito un profilo suggerito conforme a J-STD-020B. I parametri chiave includono una zona di pre-riscaldamento di 150-200°C per un massimo di 120 secondi e una temperatura di picco del corpo del package non superiore a 260°C per un massimo di 10 secondi. La rifusione deve essere limitata a un massimo di due cicli. Per la riparazione manuale con saldatore, la temperatura della punta non deve superare i 300°C e il tempo di contatto deve essere limitato a 3 secondi per una singola operazione. Si sottolinea che il profilo ottimale dipende dal design specifico del PCB, dalla pasta saldante e dal forno, quindi è necessaria una caratterizzazione del processo.

6.3 Pulizia

Se è necessaria la pulizia dopo la saldatura, devono essere utilizzati solo solventi specificati. È accettabile immergere il LED in alcol etilico o isopropilico a temperatura normale per meno di un minuto. L'uso di detergenti chimici non specificati può danneggiare il materiale del package del LED.

7. Note Applicative e Considerazioni di Progettazione

7.1 Metodo di Pilotaggio

Un LED è un dispositivo pilotato a corrente. La sua luminosità è principalmente una funzione della corrente diretta (IF), non della tensione. Pertanto, dovrebbe sempre essere pilotato utilizzando una sorgente di corrente costante o una resistenza limitatrice di corrente in serie con una sorgente di tensione. Non è raccomandato pilotarlo con una semplice sorgente di tensione, poiché può portare a fuga termica e guasto del dispositivo. Il valore della resistenza in serie può essere calcolato usando la Legge di Ohm: R = (V_alimentazione - VF_LED) / IF, dove VF_LED è la tensione diretta tipica o massima dalla scheda tecnica per garantire che la corrente non superi il valore massimo in condizioni peggiori.

7.2 Gestione Termica in Progettazione

Data la resistenza termica di 175°C/W, un efficace dissipatore di calore è necessario per un funzionamento affidabile, specialmente ad alte temperature ambiente o alla massima corrente. Il PCB stesso funge da dissipatore di calore primario. Utilizzare un'area di piazzola di rame più grande collegata ai piani di massa o di alimentazione attraverso via termici può migliorare significativamente la dissipazione del calore, abbassare la temperatura di giunzione e quindi aumentare l'output luminoso e la durata operativa.

7.3 Limitazioni Applicative

Questo LED è destinato all'uso in apparecchiature elettroniche ordinarie. Non è progettato o qualificato per applicazioni che richiedono un'affidabilità eccezionale, in particolare in sistemi critici per la sicurezza come aviazione, trasporti, supporto vitale medico o dispositivi di sicurezza dove un guasto potrebbe mettere a rischio la vita o la salute. Per tali applicazioni, è obbligatoria la consultazione con il produttore per componenti specificamente qualificati.

8. Scenari Applicativi Tipici e Casi di Studio

Scenario 1: Indicatore di Stato su Pannello Frontale:In un router di rete o in un pannello di controllo industriale, più LED LTST-T180TGKT possono essere utilizzati per indicare lo stato dell'alimentazione, l'attività di rete o i guasti del sistema. L'angolo di visione di 120 gradi garantisce che l'indicatore sia visibile da un'ampia gamma di prospettive. Selezionando LED dallo stesso bin di intensità (es. V2), si può ottenere una luminosità uniforme su tutti gli indicatori.

Scenario 2: Retroilluminazione per Pannelli a Membrana:La lente trasparente e l'ampio angolo di visione rendono questo LED adatto per l'illuminazione laterale di guide luminose sottili in acrilico o policarbonato utilizzate dietro i simboli sui pannelli di controllo per elettrodomestici o dispositivi medici. Il colore verde fornisce un'illuminazione chiara e a basso abbagliamento.

Scenario 3: Illuminazione di Simboli in Ambienti a Bassa Luce:Il LED può essere utilizzato per illuminare segnali di uscita, etichette di controllo o strumentazione in ambienti dove la luce ambientale è bassa. La sua intensità luminosa relativamente alta (fino a 1540 mcd) garantisce una buona visibilità.

9. Domande Frequenti (FAQ)

D: Posso pilotare questo LED direttamente da un pin di un microcontrollore a 5V?

R: No. Un pin di microcontrollore tipicamente non può erogare 20mA in modo continuo e, cosa più importante, collegare direttamente 5V distruggerebbe il LED a causa della corrente eccessiva. È necessario utilizzare una resistenza limitatrice di corrente o un circuito di pilotaggio a transistor.

D: Perché c'è un intervallo così ampio nella tensione diretta (da 2,8V a 3,8V)?

R: Ciò è dovuto alle normali variazioni nella produzione dei semiconduttori. Il sistema di binning consente di selezionare parti con un intervallo di tensione più stretto per il proprio design per garantire un comportamento coerente, specialmente quando si collegano LED in parallelo.

D: Cosa succede se supero la temperatura massima di giunzione di 115°C?

R: Operare al di sopra di Tj(max) accelererà il degrado del LED, portando a una rapida diminuzione dell'output luminoso (deprezzamento dei lumen) e a una significativa riduzione della durata operativa. In casi estremi, può causare un guasto catastrofico immediato.

D: Questo LED è adatto per uso esterno?

R: La scheda tecnica non specifica un grado di protezione (IP) o una qualifica per condizioni ambientali esterne (esposizione ai raggi UV, umidità, cicli termici). È progettato principalmente per applicazioni interne. Per uso esterno, sarebbe necessario un package LED specificamente progettato e qualificato.

10. Principio di Funzionamento e Tendenze Tecnologiche

10.1 Principio di Funzionamento di Base

Un LED è un diodo a giunzione p-n semiconduttore. Quando viene applicata una tensione diretta, gli elettroni dalla regione di tipo n e le lacune dalla regione di tipo p vengono iniettati nella regione di giunzione. Quando questi portatori di carica si ricombinano, l'energia viene rilasciata sotto forma di fotoni (luce). Il colore della luce è determinato dal bandgap energetico del materiale semiconduttore. Il LTST-T180TGKT utilizza un chip InGaN (Indio Gallio Nitruro), che è il sistema di materiale standard per produrre LED verdi, blu e bianchi.

10.2 Tendenze del Settore

La tendenza generale nei LED SMD è verso una maggiore efficienza (più lumen per watt), una maggiore densità di potenza in package più piccoli e un miglioramento della coerenza e della resa del colore. C'è anche una forte attenzione all'affidabilità e alla longevità, guidata dalle applicazioni nell'illuminazione automobilistica e nell'illuminazione generale. Inoltre, l'integrazione con driver intelligenti e sensori per sistemi di illuminazione smart è un'area emergente. Sebbene questo componente specifico sia un LED indicatore standard, la tecnologia InGaN sottostante continua a evolversi, spingendo i limiti delle prestazioni in tutte le categorie di LED.