Scheda Tecnica LED SMD LTST-C950RKGKT-5A - 3.2x2.8x1.9mm - 2.0V - 75mW - Verde AlInGaP - Documento Tecnico Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento fornisce le specifiche tecniche complete per il LTST-C950RKGKT-5A, una lampada LED ad alta luminosità per montaggio superficiale. Progettato per processi di assemblaggio automatizzati, questo componente è ideale per applicazioni con spazio limitato che richiedono un'illuminazione indicatrice affidabile ed efficiente.

1.1 Caratteristiche

• Conforme agli standard ambientali RoHS.
• Utilizza un chip semiconduttore AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) ultra-luminoso per un'elevata efficienza luminosa.
• Dotato di lente a cupola per ottimizzare l'emissione luminosa e l'angolo di visione.
• Confezionato su nastro da 12mm avvolto su bobine da 7 pollici di diametro, compatibile con le attrezzature standard di pick-and-place automatizzate.
• Conforme ai profili standard dei package EIA (Electronic Industries Alliance).
• Progettato per la compatibilità con i circuiti integrati (compatibile I.C.).
• Adatto per l'uso con processi di saldatura a rifusione a infrarossi (IR).

1.2 Applicazioni

Questo LED è adatto per un'ampia gamma di apparecchiature elettroniche, tra cui ma non limitate a:

• Dispositivi di telecomunicazione (telefoni cordless/cellulari).
• Apparecchiature per l'automazione d'ufficio e computer portatili.
• Sistemi di rete ed elettrodomestici.
• Applicazioni di segnaletica e display interni.
• Retroilluminazione di tastiere e keypad.
• Indicatori di stato e di alimentazione.
• Micro-display e elementi luminosi simbolici.

2. Dimensioni del Package e Informazioni Meccaniche

Il LTST-C950RKGKT-5A è alloggiato in un package standard per dispositivi a montaggio superficiale (SMD).

• Colore della Lente:Trasparente
• Colore del Chip/Sorgente:Verde AlInGaP
• Dimensioni Chiave (Tipiche):Il package misura approssimativamente 3.2mm di lunghezza, 2.8mm di larghezza e 1.9mm di altezza. Tutte le tolleranze dimensionali sono ±0.1mm salvo diversa specifica nel disegno meccanico dettagliato.

3. Valori Nominali e Caratteristiche

3.1 Valori Massimi Assoluti

Sollecitazioni oltre questi limiti possono causare danni permanenti al dispositivo. Tutti i valori nominali sono specificati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C.

• Dissipazione di Potenza (Pd):75 mW
• Corrente Diretta di Picco (IFP):80 mA (in condizioni pulsate: ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms)
• Corrente Diretta Continua (IF):30 mA DC
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento:-30°C a +85°C
• Intervallo di Temperatura di Conservazione:-40°C a +185°C
• Condizione di Saldatura a Rifusione IR:Resiste a una temperatura di picco di 260°C per un massimo di 10 secondi.

3.2 Profilo di Rifusione IR Consigliato

Per processi di saldatura senza piombo (Pb-free), viene fornito un profilo di rifusione consigliato. I parametri chiave includono una zona di pre-riscaldamento fino a 200°C, una temperatura di picco non superiore a 260°C e un tempo sopra i 260°C limitato a un massimo di 10 secondi. Il profilo deve essere caratterizzato per il design specifico del PCB, la pasta saldante e il forno utilizzati.

3.3 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

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

• Intensità Luminosa (Iv):71.0 - 450.0 mcd (millicandela). L'ampio intervallo è gestito tramite binning (vedi Sezione 4).
• Angolo di Visione (2θ½):25 gradi. Questo è l'angolo totale a cui l'intensità luminosa è la metà del valore sull'asse centrale.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λP):574.0 nm (tipico).
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd):564.5 - 573.5 nm. Definisce il colore percepito del LED ed è anch'esso soggetto a binning.
• Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ):15.0 nm (tipico).
• Tensione Diretta (VF):1.6 - 2.2 V, con un valore tipico di 2.0V a 5mA.
• Corrente Inversa (IR):10 µA (massimo) a una tensione inversa (VR) di 5V.

Note di Misurazione:L'intensità luminosa è misurata utilizzando un sensore filtrato per corrispondere alla curva di risposta fotopica dell'occhio CIE. È richiesta cautela contro le scariche elettrostatiche (ESD) durante la manipolazione; sono obbligatorie una corretta messa a terra e pratiche sicure contro l'ESD.

4. Sistema di Classificazione (Bin Rank)

Per garantire la coerenza di colore e luminosità nella produzione, i LED sono suddivisi in bin in base a parametri chiave.

4.1 Classificazione della Tensione Diretta (VF)

Classificato a IF=5mA. Codici bin da 1 a 6, con intervalli VF da 1.60-1.70V (Bin 1) a 2.10-2.20V (Bin 6). Tolleranza per bin ±0.1V.

4.2 Classificazione dell'Intensità Luminosa (Iv)

Classificato a IF=5mA. Codici bin Q, R, S, T, con intervalli Iv da 71.0-112.0 mcd (Bin Q) a 280.0-450.0 mcd (Bin T). Tolleranza per bin ±15%.

4.3 Classificazione della Tonalità (Lunghezza d'Onda Dominante, λd)

Classificato a IF=5mA. Codici bin B, C, D, con intervalli λd da 564.5-567.5 nm (Bin B) a 570.5-573.5 nm (Bin D). Tolleranza per bin ±1 nm.

5. Analisi delle Curve di Prestazione Tipiche

La scheda tecnica include rappresentazioni grafiche delle relazioni chiave, essenziali per la progettazione del circuito e la gestione termica.

• Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta:Mostra come l'emissione luminosa aumenti con la corrente, tipicamente in modo sub-lineare a correnti più elevate a causa degli effetti termici.
• Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Dimostra il coefficiente di temperatura negativo dell'emissione luminosa; l'intensità diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione.
• Tensione Diretta vs. Corrente Diretta:Illustra la caratteristica I-V del diodo, cruciale per la selezione dei valori della resistenza limitatrice di corrente.
• Lunghezza d'Onda vs. Corrente Diretta:Può mostrare una leggera variazione nella lunghezza d'onda di picco o dominante al variare della corrente di pilotaggio.
• Diagramma dell'Angolo di Visione:Un diagramma polare che raffigura la distribuzione spaziale dell'intensità luminosa.

6. Guida per l'Assemblaggio e la Manipolazione

6.1 Pulizia

Se è necessaria la pulizia dopo la saldatura, utilizzare solo solventi specificati. Immergere il LED in alcol etilico o isopropilico a temperatura ambiente per meno di un minuto. Evitare sostanze chimiche non specificate che potrebbero danneggiare il package in epossidico.

6.2 Pattern di Piazzola PCB Consigliato

Viene fornito un layout consigliato per le piazzole di saldatura per garantire un corretto allineamento meccanico, la formazione del filetto di saldatura e lo smaltimento termico durante il processo di rifusione. Rispettare questo pattern aiuta a prevenire l'effetto "tombstoning" e garantisce giunzioni saldate affidabili.

6.3 Specifiche del Confezionamento su Nastro e Bobina

I LED sono forniti in nastro portante goffrato con nastro protettivo di copertura, avvolto su bobine da 7 pollici (178mm) di diametro. La quantità standard per bobina è di 2000 pezzi. Il confezionamento è conforme alle specifiche ANSI/EIA-481. Le dimensioni chiave del nastro (dimensione tasca, passo) e della bobina (diametro mozzo, diametro flangia) sono dettagliate per garantire la compatibilità con le attrezzature di assemblaggio automatizzate.

7. Avvertenze e Note Applicative

7.1 Ambito di Applicazione

Questo LED è progettato per apparecchiature elettroniche commerciali e industriali standard. Non è classificato per applicazioni critiche per la sicurezza o ad alta affidabilità in cui un guasto potrebbe mettere a rischio la vita o la salute (es. aviazione, supporto vitale medico). Per tali usi è richiesta la consultazione con il produttore.

7.2 Condizioni di Conservazione

• Confezione Sigillata:Conservare a ≤ 30°C e ≤ 90% di Umidità Relativa (UR). Utilizzare entro un anno dall'apertura della busta barriera all'umidità.
• Confezione Aperta:Per i componenti rimossi dalla confezione asciutta, l'ambiente di conservazione non deve superare i 30°C / 60% UR. Si raccomanda di completare la rifusione IR entro una settimana (Livello di Sensibilità all'Umidità 3, MSL 3). Per conservazioni più lunghe, utilizzare un contenitore sigillato con essiccante. Se conservati per oltre una settimana, è necessario un trattamento di "baking" a 60°C per almeno 20 ore prima della saldatura per prevenire danni da "popcorning".

7.3 Linee Guida per la Saldatura

Vengono forniti parametri di saldatura dettagliati sia per la rifusione che per la saldatura manuale:

• Saldatura a Rifusione:Pre-riscaldamento a 150-200°C (max 120 sec), temperatura di picco ≤ 260°C, tempo sopra i 260°C ≤ 10 sec (sono consentiti al massimo due cicli di rifusione).
• Saldatura Manuale:Temperatura punta saldatore ≤ 300°C, tempo di saldatura ≤ 3 secondi per piazzola (una sola volta).

Viene sottolineata l'importanza di seguire i profili di rifusione basati su JEDEC e le linee guida del produttore della pasta saldante per garantire l'affidabilità del giunto ed evitare danni termici al LED.

8. Approfondimento Tecnico e Considerazioni di Progettazione

8.1 Principio di Funzionamento

Il LTST-C950RKGKT-5A è basato su un chip semiconduttore AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio). Quando viene applicata una tensione diretta che supera la sua energia di bandgap, elettroni e lacune si ricombinano nella regione attiva, rilasciando energia sotto forma di fotoni. La composizione specifica della lega AlInGaP è progettata per produrre luce nella regione delle lunghezze d'onda verdi (intorno ai 574nm). La lente epossidica a forma di cupola serve a estrarre più luce dal chip e a modellare il pattern di emissione in un angolo di visione di 25 gradi.

8.2 Pilotaggio del LED

Una sorgente di corrente costante è il metodo ideale per pilotare un LED, poiché garantisce un'emissione luminosa stabile indipendentemente da piccole variazioni nella tensione diretta. Per applicazioni semplici, è comune una resistenza limitatrice di corrente in serie con un'alimentazione di tensione. Il valore della resistenza (R) può essere calcolato usando la Legge di Ohm: R = (V_alimentazione - VF_LED) / I_desiderata. Utilizzando il VF tipico di 2.0V a 5mA con un'alimentazione di 5V, R = (5V - 2.0V) / 0.005A = 600Ω. Un progettista dovrebbe utilizzare il VF massimo dalla scheda tecnica (2.2V) per il calcolo della corrente nel caso peggiore per evitare di superare la corrente massima assoluta nominale.

8.3 Gestione Termica

Sebbene sia un dispositivo piccolo, la gestione termica è fondamentale per longevità e prestazioni. Il limite massimo di dissipazione di potenza di 75mW deve essere rispettato. Operare ad alte correnti o ad alte temperature ambiente aumenta la temperatura di giunzione, il che porta a una ridotta emissione luminosa (come si vede nelle curve di prestazione), a un deprezzamento accelerato dei lumen e potenzialmente a una ridotta durata di vita. Garantire un'adeguata area di rame sul PCB sotto e intorno al pad termico del LED (se presente) o alle piazzole di saldatura aiuta a dissipare il calore.

8.4 Considerazioni di Progettazione Ottica

L'angolo di visione di 25 gradi rende questo LED adatto per applicazioni di indicatori direzionali. Per la retroilluminazione di un pannello o per creare una luce più diffusa, sarebbero necessarie ottiche secondarie come guide luminose o film diffusori. La lente trasparente produce un fascio stretto e intenso, mentre una lente diffusa creerebbe un pattern di emissione più ampio e morbido.

8.5 Confronto e Selezione

Quando si seleziona un LED, gli ingegneri confrontano i parametri chiave: Luminosità (Iv), Colore (Lunghezza d'onda, coordinate CIE), Angolo di Visione, Tensione Diretta e Dimensioni del Package. La tecnologia AlInGaP in questo LED offre alta efficienza e buona stabilità nella gamma di colori verde/giallo rispetto alle tecnologie più vecchie. Il sistema di binning consente una selezione precisa per applicazioni che richiedono una corrispondenza stretta di colore o luminosità tra più unità.

8.6 Risposte alle Domande Tipiche degli Utenti

D: Posso pilotare questo LED a 20mA in modo continuo?

R: Sì, la corrente continua massima assoluta è 30mA. Operare a 20mA è entro le specifiche, ma devi assicurarti che la dissipazione di potenza (VF * IF) non superi i 75mW. A 20mA e un VF tipico di 2.0V, la potenza è 40mW, il che è accettabile.

D: Perché c'è un intervallo così ampio nell'Intensità Luminosa (71-450 mcd)?

R: Questa è la dispersione totale possibile su tutta la produzione. Per un ordine specifico, selezioneresti un bin (es. Bin T: 280-450 mcd) per ottenere un intervallo di luminosità molto più stretto e prevedibile.

D: Come interpreto la lunghezza d'onda "di Picco" vs "Dominante"?

R: La Lunghezza d'Onda di Picco (λP=574nm) è la singola lunghezza d'onda dove lo spettro di emissione è più forte. La Lunghezza d'Onda Dominante (λd=564.5-573.5nm) è calcolata dal diagramma cromatico CIE e rappresenta il colore percepito. λd è più rilevante per la specifica del colore in applicazioni centrate sull'uomo.

8.7 Studio di Caso Applicativo: Pannello Indicatore di Stato

Consideriamo la progettazione di un pannello indicatore di stato per un router di rete con quattro LED verdi identici. Per garantire un aspetto uniforme:

1. Binning:Specificare lo stesso bin di Tonalità (es. Bin C: 567.5-570.5nm) e lo stesso bin di Intensità Luminosa (es. Bin S: 180-280 mcd) per tutti e quattro i LED. Ciò garantisce colore e luminosità quasi identici.
2. Progettazione del Circuito:Utilizzare un'alimentazione comune a 5V. Calcolare la resistenza limitatrice per un pilotaggio a 5mA utilizzando il VF massimo (2.2V) per garantire la coerenza della luminosità anche se il VF individuale varia: R = (5V - 2.2V) / 0.005A = 560Ω. Utilizzare resistenze con tolleranza dell'1%.
3. Layout del PCB:Seguire il pattern di piazzola consigliato. Includere una piccola area di rame collegata al pad del catodo per favorire la dissipazione del calore, specialmente se il PCB è racchiuso.
4. Assemblaggio:Seguire le linee guida MSL3. Se la bobina viene aperta, pianificare di saldare tutti i LED entro una settimana o conservarli correttamente con essiccante.

8.8 Tendenze Tecnologiche

I LED AlInGaP rappresentano una tecnologia matura e altamente efficiente per lo spettro di colori dall'ambra al rosso, con il verde al limite delle lunghezze d'onda più corte della sua capacità. Lo sviluppo in corso nell'industria dei LED si concentra sull'aumento dell'efficienza (lumen per watt), sul miglioramento della resa cromatica e sulla riduzione dei costi. Per i colori verde puro e blu, la tecnologia InGaN (Nitruro di Indio Gallio) è dominante e continua a registrare rapidi guadagni di efficienza. La tendenza nel packaging è verso ingombri più piccoli, maggiore densità di potenza e percorsi termici migliorati (es. design flip-chip) per gestire il calore dei chip sempre più luminosi. Questo particolare LED SMD utilizza una tecnologia di package consolidata ottimizzata per affidabilità e assemblaggio automatizzato nell'elettronica di consumo e industriale ad alto volume.