Scheda Tecnica LED SMD LTST-M670KGKT - AlInGaP Verde - 2.4V - 72mW - Documento Tecnico Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTST-M670KGKT è un LED ad alta luminosità per montaggio superficiale, progettato per applicazioni elettroniche moderne. Utilizza un materiale semiconduttore in Fosfuro di Alluminio Indio Gallio (AlInGaP) per produrre una luce verde. Il dispositivo è alloggiato in un contenitore standard compatibile EIA con lente trasparente, che aiuta a massimizzare l'estrazione della luce e fornisce un ampio angolo di visione. Questo LED è specificamente progettato per essere compatibile con le attrezzature di assemblaggio automatico pick-and-place e con i processi di saldatura a rifusione a infrarossi (IR), rendendolo adatto per la produzione di grandi volumi. I suoi vantaggi principali includono prestazioni costanti, conformità ambientale e facilità di integrazione nelle linee di produzione automatizzate.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

I limiti operativi del dispositivo sono definiti a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C. Superare questi valori può causare danni permanenti. La massima corrente diretta continua (DC) è di 30 mA. Per il funzionamento in impulsi, è ammessa una corrente diretta di picco di 80 mA con un ciclo di lavoro di 1/10 e una larghezza di impulso di 0,1 ms. La massima dissipazione di potenza è di 72 mW. Il LED può sopportare una tensione inversa fino a 5 V. L'intervallo di temperatura di funzionamento è compreso tra -40°C e +85°C, mentre l'intervallo di temperatura di stoccaggio si estende da -40°C a +100°C.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

I parametri di prestazione chiave sono misurati a Ta=25°C e con una corrente diretta (IF) di 20 mA. La tensione diretta tipica (VF) è di 2,4 V, con un intervallo da 2,0 V a 2,4 V. L'intensità luminosa (IV) ha un valore tipico di 180 millicandele (mcd), con un valore minimo specificato di 56 mcd. 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. La lunghezza d'onda di emissione di picco (λP) è di 574 nm, e la lunghezza d'onda dominante (λd) è di 571 nm. La semilarghezza della linea spettrale (Δλ) è di 15 nm. La corrente inversa (IR) è al massimo di 10 μA quando viene applicata una tensione inversa (VR) di 5 V.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Il prodotto è classificato in bin in base a tre parametri chiave per garantire coerenza nell'applicazione. Ciò consente ai progettisti di selezionare LED con caratteristiche strettamente raggruppate per un aspetto e prestazioni uniformi nei loro progetti.

3.1 Binning della Tensione Diretta

La tensione diretta è suddivisa in bin con passi di 0,2 V. I codici bin sono D2 (1,80V - 2,00V), D3 (2,00V - 2,20V) e D4 (2,20V - 2,40V). A ogni bin viene applicata una tolleranza di ±0,1 V.

3.2 Binning dell'Intensità Luminosa

L'intensità luminosa è suddivisa in cinque bin: P2 (56,0 - 71,0 mcd), Q1 (71,0 - 90,0 mcd), Q2 (90,0 - 112,0 mcd), R1 (112,0 - 140,0 mcd) e R2 (140,0 - 180,0 mcd). Ogni bin ha una tolleranza di ±11%.

3.3 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

La lunghezza d'onda dominante, che definisce il colore percepito, è suddivisa come segue: B (564,5 - 567,5 nm), C (567,5 - 570,5 nm), D (570,5 - 573,5 nm) ed E (573,5 - 576,5 nm). La tolleranza per ogni bin è di ±1 nm.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene nel datasheet siano referenziate specifiche curve grafiche (ad es., Figura 1 per l'output spettrale, Figura 5 per il diagramma dell'angolo di visione), i dati forniti consentono l'analisi delle relazioni chiave. La tensione diretta mostra una relazione logaritmica con la corrente diretta, tipica del comportamento di un diodo. L'intensità luminosa è direttamente proporzionale alla corrente diretta entro l'intervallo operativo specificato. Le caratteristiche spettrali, con un picco a 574 nm e una stretta semilarghezza di 15 nm, indicano un colore verde puro e saturo. L'ampio angolo di visione di 120 gradi suggerisce un diagramma di radiazione lambertiano o quasi-lambertiano, garantendo una buona visibilità fuori asse.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Dispositivo

Il LED è conforme a un profilo standard per package a montaggio superficiale EIA. Tutte le dimensioni critiche, inclusa lunghezza, larghezza, altezza del corpo e passo dei terminali, sono fornite nei disegni del datasheet con una tolleranza generale di ±0,2 mm. Il package è progettato per un posizionamento stabile durante l'assemblaggio.

5.2 Identificazione della Polarità

Il catodo è tipicamente identificato da un marcatore visivo sul package, come una tacca, un punto o una marcatura verde, come indicato nel disegno del package. L'orientamento corretto della polarità è cruciale per il funzionamento del circuito.

5.3 Layout Consigliato per i Pad PCB

Viene suggerito un disegno del land pattern per il circuito stampato per garantire la formazione affidabile dei giunti di saldatura durante la rifusione. Questo pattern tiene conto della corretta formazione del filetto di saldatura e dello smaltimento termico.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione IR

Il dispositivo è compatibile con la saldatura a rifusione IR senza piombo. Viene fornito un profilo consigliato, allineato allo standard J-STD-020B. I parametri chiave includono una temperatura di preriscaldamento di 150-200°C, un tempo di preriscaldamento fino a 120 secondi e una temperatura di picco non superiore a 260°C per un massimo di 10 secondi. Il profilo dovrebbe essere caratterizzato per lo specifico assemblaggio PCB.

6.2 Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale, la temperatura della punta del saldatore non deve superare i 300°C e il tempo di contatto deve essere limitato a un massimo di 3 secondi per una singola operazione.

6.3 Pulizia

Se è richiesta la pulizia dopo la saldatura, devono essere utilizzati solo solventi specifici a base alcolica come alcol etilico o isopropilico. Il LED deve essere immerso a temperatura ambiente per meno di un minuto. Prodotti chimici non specificati potrebbero danneggiare il package.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

I LED sono forniti in nastro portacomponenti goffrato con larghezza di 8 mm, avvolto su bobine da 7 pollici (178 mm) di diametro. Ogni bobina contiene 2000 pezzi. Il nastro è sigillato con un nastro coprente superiore. È disponibile una quantità minima d'ordine di 500 pezzi per i resti.

7.2 Standard di Imballaggio

L'imballaggio è conforme alle specifiche EIA-481-1-B. Il numero massimo di componenti mancanti consecutivi nel nastro è due.

8. Stoccaggio e Manipolazione

Per le buste anti-umidità non aperte contenenti essiccante, i LED devono essere stoccati a ≤30°C e ≤70% di Umidità Relativa (UR) e utilizzati entro un anno. Una volta aperta la confezione originale, l'ambiente di stoccaggio non deve superare i 30°C e il 60% di UR. I componenti rimossi dalla confezione originale devono subire la rifusione IR entro 168 ore (7 giorni). Per lo stoccaggio oltre questo periodo, devono essere conservati in un contenitore sigillato con essiccante o in un essiccatore ad azoto. I LED stoccati fuori dalla confezione per più di 168 ore richiedono una cottura a circa 60°C per almeno 48 ore prima della saldatura per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire l'effetto \"popcorn\" durante la rifusione.

9. Note Applicative e Considerazioni di Progetto

9.1 Progetto del Circuito di Pilotaggio

I LED sono dispositivi pilotati in corrente. Per garantire una luminosità uniforme e prevenire l'assorbimento eccessivo di corrente, deve essere utilizzata una resistenza limitatrice in serie con ogni LED o con ogni ramo parallelo di LED quando collegati in parallelo. Pilotare il LED con una sorgente di corrente costante è il metodo più efficace per mantenere un'emissione luminosa stabile. Il valore della resistenza può essere calcolato usando la Legge di Ohm: R = (Vcc - VF) / IF, dove Vcc è la tensione di alimentazione, VF è la tensione diretta del LED (usare il valore massimo per il margine di progetto) e IF è la corrente diretta desiderata (es. 20 mA).

9.2 Gestione Termica

Sebbene la dissipazione di potenza sia relativamente bassa (72 mW max), un corretto progetto termico sul PCB è importante per l'affidabilità a lungo termine, specialmente quando si opera ad alte temperature ambientali o ad alte correnti. Garantire un'adeguata area di rame attorno ai pad del LED aiuta a dissipare il calore.

9.3 Scenari Applicativi Tipici

Questo LED è adatto per un'ampia gamma di applicazioni, inclusi indicatori di stato, retroilluminazione per icone o simboli, illuminazione di pannelli, elettronica di consumo e segnalazione generica. La sua compatibilità con i processi automatizzati lo rende ideale per prodotti ad alto volume.

10. Confronto e Differenziazione Tecnica

L'uso della tecnologia AlInGaP per la luce verde offre vantaggi rispetto ai tradizionali LED verdi basati su Fosfuro di Gallio (GaP), fornendo tipicamente maggiore efficienza e luminosità. L'angolo di visione di 120 gradi è più ampio di molti LED di nicchia ad \"alta direttività\", rendendolo versatile per applicazioni che richiedono visibilità ad ampio angolo. L'esplicita compatibilità con i profili di rifusione IR standard JEDEC lo differenzia dai LED che potrebbero essere adatti solo per saldatura manuale o a onda, allineandolo con le moderne linee di assemblaggio SMT.

11. Domande Frequenti (FAQ)

D: Posso pilotare questo LED senza una resistenza limitatrice?

R: No. Non è consigliabile far funzionare un LED direttamente da una sorgente di tensione e ciò probabilmente distruggerebbe il dispositivo a causa della corrente eccessiva. Utilizzare sempre una resistenza in serie o un driver a corrente costante.

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 lunghezza d'onda alla quale la distribuzione di potenza spettrale è massima. La lunghezza d'onda dominante (λd) è derivata dal diagramma di cromaticità CIE e rappresenta la singola lunghezza d'onda dello spettro che corrisponde al colore percepito del LED. La λd è più rilevante per la specifica del colore.

D: Come interpreto il codice bin nel numero di parte?

R: I codici bin specifici per VF, IV e λd non sono incorporati nel numero di parte base LTST-M670KGKT. Vengono assegnati durante la produzione e devono essere specificati al momento dell'ordine in base alle tabelle dei bin fornite nel datasheet per garantire di ricevere LED con le caratteristiche desiderate.

D: La cottura è sempre necessaria prima della saldatura?

R: La cottura è richiesta solo se i componenti sono stati esposti alle condizioni ambientali al di fuori della loro busta anti-umidità originale per più di 168 ore. Questo per prevenire la rottura del package indotta dall'umidità durante il processo di rifusione ad alta temperatura.

12. Studio di Caso di Progetto e Utilizzo

Si consideri un progetto per un pannello multi-indicatore di stato su un controller industriale. Sono richiesti dieci LED di stato verdi. Per garantire una luminosità uniforme, dovrebbero essere selezionati LED dello stesso bin di intensità luminosa (es. R1: 112-140 mcd). Per semplificare il circuito di pilotaggio, tutti i LED possono essere collegati in parallelo, ciascuno con la propria resistenza limitatrice calcolata per un'alimentazione a 5V: R = (5V - 2,4V) / 0,02A = 130 Ohm (si può usare una resistenza standard da 130 o 150 Ohm). Il layout del PCB dovrebbe incorporare la geometria dei pad consigliata e prevedere alcune piccole tracce di smaltimento termico. L'assemblaggio utilizzerebbe il profilo di rifusione IR specificato. Questo approccio garantisce prestazioni visive coerenti e una produzione affidabile.

13. Introduzione al Principio Tecnologico

Il LTST-M670KGKT è basato sul materiale semiconduttore Fosfuro di Alluminio Indio Gallio (AlInGaP). Quando una tensione diretta viene applicata alla giunzione p-n, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva. La loro ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica composizione della lega AlInGaP determina l'energia del bandgap, che a sua volta determina la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa – in questo caso, verde. La lente epossidica trasparente non è colorata; la sua funzione è proteggere il die semiconduttore, modellare il diagramma di radiazione per un ampio angolo di visione e migliorare l'estrazione della luce dal chip.

14. Tendenze e Sviluppi del Settore

La tendenza nei LED SMD per applicazioni di indicazione continua verso una maggiore efficienza (più luce per unità di potenza elettrica), dimensioni del package più piccole per schede ad alta densità e un miglioramento della coerenza del colore attraverso binning più stretto. C'è anche una forte spinta verso un'affidabilità migliorata in condizioni severe e la compatibilità con processi di saldatura senza piombo e ad alta temperatura. La tendenza verso l'automazione in tutti i settori manifatturieri sottolinea l'importanza di componenti come questo, progettati per l'imballaggio a nastro e bobina e la saldatura a rifusione, riducendo il lavoro manuale e aumentando la produttività e la coerenza della produzione.