Scheda Tecnica LED SMD LTST-S320KGKT - Dimensioni 3.2x1.6x1.2mm - Tensione 1.9-2.4V - Colore Verde - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche di una lampada LED a montaggio superficiale (SMD). Questo componente è progettato per l'assemblaggio automatizzato su circuito stampato (PCB) ed è adatto per applicazioni in cui lo spazio è un vincolo critico. Il LED utilizza un chip semiconduttore AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) ultra-luminoso per produrre luce verde, incapsulato in un package con lente trasparente.

1.1 Caratteristiche

• Conforme alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose).
• Dotato di un chip verde AlInGaP ultra-luminoso con terminali stagnati per una migliore saldabilità.
• Confezionato in nastro da 8mm su bobine da 7 pollici di diametro, compatibile con lo standard di imballaggio EIA (Electronic Industries Alliance).
• Caratteristiche di pilotaggio compatibili con circuiti integrati (IC).
• Progettato per la compatibilità con attrezzature di assemblaggio automatiche pick-and-place.
• Adatto per l'uso con processi di saldatura a rifusione a infrarossi (IR).

1.2 Applicazioni Target

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

• Dispositivi di telecomunicazione (es. telefoni cordless e cellulari).
• Apparecchiature per l'automazione d'ufficio e computer portatili.
• Elettrodomestici e apparecchiature di controllo industriale.
• Sistemi di rete e cartellonistica interna.
• Funzioni specifiche includono retroilluminazione di tastiere, indicatori di stato, microdisplay e illuminazione di segnali/simboli.

2. Dimensioni del Package

Il LED è alloggiato in un package SMD standard. Il colore della lente è trasparente e la sorgente luminosa è un chip verde AlInGaP. Tutte le tolleranze dimensionali sono di \u00b10.1 mm salvo diversa specifica. Le dimensioni specifiche di lunghezza, larghezza e altezza sono fornite nel disegno meccanico dettagliato all'interno della scheda tecnica originale.

3. Valori Nominali e Caratteristiche

3.1 Valori Massimi Assoluti

I valori nominali sono specificati a una temperatura ambiente (Ta) di 25\u00b0C. Superare questi valori può causare danni permanenti.

• Dissipazione di Potenza (Pd):62.5 mW
• Corrente Diretta di Picco (I_F(PEAK)):60 mA (a ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms)
• Corrente Diretta in CC (I_F):25 mA
• Tensione Inversa (V_R):5 V
• Intervallo di Temperatura Operativa (T_opr):-30\u00b0C a +85\u00b0C
• Intervallo di Temperatura di Stoccaggio (T_stg):-40\u00b0C a +85\u00b0C
• Condizioni di Saldatura a Infrarossi:Temperatura di picco di 260\u00b0C per un massimo di 10 secondi.

3.2 Profilo di Rifusione IR Consigliato (Processo Senza Piombo)

Viene fornito un profilo di temperatura consigliato per la saldatura a rifusione senza piombo, tipicamente conforme agli standard JEDEC. Questo profilo include le fasi di pre-riscaldamento, stabilizzazione, rifusione e raffreddamento, con un limite critico di temperatura di picco di 260\u00b0C.

3.3 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

I parametri di prestazione tipici sono misurati a Ta=25\u00b0C e I_F=20mA, salvo diversa indicazione.

• Intensità Luminosa (I_V):18.0 - 71.0 mcd (millicandela). Misurata con un filtro che approssima la risposta fotopica dell'occhio CIE.
• Angolo di Visione (2\u03b8_1/2):130 gradi. Definita come l'angolo totale in cui l'intensità scende alla metà del valore assiale.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (\u03bb_P):574 nm (tipico).
• Lunghezza d'Onda Dominante (\u03bb_d):567.5 - 576.5 nm. Derivata dalle coordinate di cromaticità CIE.
• Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (\u0394\u03bb):15 nm (tipico).
• Tensione Diretta (V_F):1.90 - 2.40 V.
• Corrente Inversa (I_R):10 \u03bcA (massimo) a V_R=5V.

Note di Misura:Si sottolinea la cautela contro le Scariche Elettrostatiche (ESD). Si raccomanda una corretta messa a terra del personale e delle attrezzature tramite braccialetti o guanti antistatici durante la manipolazione del dispositivo.

4. Sistema di Classificazione in Bin

I LED sono suddivisi in bin in base a parametri chiave per garantire coerenza nell'applicazione. Vengono applicate tolleranze a ciascun bin.

4.1 Classificazione della Tensione Diretta (V_F)

Classificato a I_F=20mA. Tolleranza per bin \u00b10.1V.

• Bin 4: 1.90V - 2.00V
• Bin 5: 2.00V - 2.10V
• Bin 6: 2.10V - 2.20V
• Bin 7: 2.20V - 2.30V
• Bin 8: 2.30V - 2.40V

4.2 Classificazione dell'Intensità Luminosa (I_V)

Classificato a I_F=20mA. Tolleranza per bin \u00b115%.

• Bin M: 18.0 - 28.0 mcd
• Bin N: 28.0 - 45.0 mcd
• Bin P: 45.0 - 71.0 mcd

4.3 Classificazione della Lunghezza d'Onda Dominante (\u03bb_d)

Classificato a I_F=20mA. Tolleranza per bin \u00b11 nm.

• Bin C: 567.5 - 570.5 nm
• Bin D: 570.5 - 573.5 nm
• Bin E: 573.5 - 576.5 nm

5. Curve di Prestazione Tipiche

La scheda tecnica include rappresentazioni grafiche delle caratteristiche chiave per facilitare la progettazione. Queste curve, tipicamente tracciate in funzione della corrente diretta o della temperatura ambiente, illustrano le relazioni e le tendenze per parametri quali:

• Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta (I_F)
• Tensione Diretta (V_F) vs. Corrente Diretta (I_F)
• Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente (T_a)
• Lunghezza d'Onda di Picco vs. Temperatura Ambiente (T_a)
• Distribuzione della Radiazione Spettrale (mostra il picco di emissione e la larghezza a metà altezza)

Queste curve sono essenziali per comprendere il comportamento del dispositivo in diverse condizioni operative e per eseguire una progettazione del circuito e una gestione termica accurate.

6. Guida Utente per Assemblaggio e Manipolazione

6.1 Pulizia

Si devono evitare detergenti chimici non specificati poiché potrebbero danneggiare il package del LED. Se la pulizia è necessaria, si raccomanda l'immersione in alcol etilico o isopropilico a temperatura ambiente per meno di un minuto.

6.2 Layout Consigliato dei Piazzole PCB e Orientamento di Saldatura

Viene fornito un land pattern (impronta) consigliato per il PCB per garantire una corretta formazione del giunto di saldatura e stabilità meccanica. Il diagramma indica anche il corretto orientamento del LED (tipicamente segnato da un indicatore del catodo sul dispositivo) rispetto alle piazzole del PCB.

6.3 Specifiche di Confezionamento in Nastro e Bobina

I LED sono forniti in nastro portacomponenti goffrato avvolto su bobine da 7 pollici (178mm) di diametro. Le specifiche chiave includono:

• Larghezza del nastro: 8 mm.
• Passo e dimensioni delle tasche per l'alloggiamento del componente.
• Nastro di copertura che sigilla le tasche.
• Diametro del mozzo della bobina, diametro della flangia e dimensioni complessive.
• Quantità di imballaggio standard: 3000 pezzi per bobina.
• Quantità minima d'ordine per bobine residue: 500 pezzi.
• Conformità alle specifiche ANSI/EIA-481.

7. Avvertenze Importanti e Note Applicative

7.1 Ambito di Applicazione Previsto

Questo LED è progettato per l'uso in apparecchiature elettroniche ordinarie (es. ufficio, comunicazioni, domestico). Non è destinato ad applicazioni in cui un guasto potrebbe mettere direttamente in pericolo la vita o la salute (es. aviazione, supporto vitale medico, sistemi di sicurezza critici) senza preventiva consultazione e qualifica specifica.

7.2 Condizioni di Stoccaggio

• Confezione Sigillata:Conservare a \u2264 30\u00b0C e \u2264 90% di Umidità Relativa (UR). Utilizzare entro un anno se confezionato con essiccante.
• Confezione Aperta:Conservare a \u2264 30\u00b0C e \u2264 60% UR. I componenti devono essere sottoposti a rifusione IR entro una settimana dall'apertura (Livello di Sensibilità all'Umidità 3, MSL 3).
• Stoccaggio Prolungato (Aperto):Conservare in un contenitore sigillato con essiccante o in un essiccatore a azoto.
• Ribaking:I LED conservati fuori dalla confezione originale per >1 settimana devono essere sottoposti a baking a circa 60\u00b0C per almeno 20 ore prima della saldatura per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire il fenomeno del \"popcorning\" durante la rifusione.

7.3 Linee Guida per il Processo di Saldatura

Vengono forniti parametri di saldatura dettagliati per garantire un assemblaggio affidabile:

Saldatura a Rifusione (Consigliata per Senza Piombo):

• Temperatura di Pre-riscaldamento: 150\u00b0C \u2013 200\u00b0C
• Tempo di Pre-riscaldamento: Massimo 120 secondi
• Temperatura di Picco: Massimo 260\u00b0C
• Tempo al Picco: Massimo 10 secondi (massimo due cicli di rifusione consentiti)

Saldatura Manuale (Saldatore):

• Temperatura della Puntina: Massimo 300\u00b0C
• Tempo di Saldatura: Massimo 3 secondi per piazzola (una sola volta)

Nota Critica:Il profilo di rifusione ottimale dipende dal design specifico del PCB, dai componenti, dalla pasta saldante e dal forno. Il profilo fornito è un esempio conforme JEDEC. La caratterizzazione a livello di scheda è essenziale per un processo robusto. Test di affidabilità a livello di componente e scheda dovrebbero essere condotti per validare il processo di assemblaggio.

8. Considerazioni di Progettazione e Analisi Tecnica

8.1 Limitazione di Corrente e Circuito di Pilotaggio

L'intervallo della tensione diretta (V_F) da 1.9V a 2.4V a 20mA deve essere considerato nella progettazione del circuito di pilotaggio. È obbligatorio utilizzare una sorgente di corrente costante o un resistore limitatore di corrente in serie con una sorgente di tensione per evitare di superare la corrente diretta in CC massima assoluta di 25mA. Il valore del resistore limitatore (R_limit) può essere calcolato usando la Legge di Ohm: R_limit= (V_supply- V_F) / I_F. Utilizzando il V_Fmassimo del bin si garantisce che la corrente non superi il livello desiderato anche con variazioni da unità a unità.

8.2 Gestione Termica

Sebbene la dissipazione di potenza sia relativamente bassa a 62.5 mW, un corretto design termico è comunque importante per la longevità e la stabilità dell'emissione luminosa. La riduzione dell'intensità luminosa con l'aumentare della temperatura ambiente (come mostrato nelle curve di prestazione) deve essere presa in considerazione nei requisiti di luminosità dell'applicazione. Garantire un'adeguata area di rame sul PCB attorno alle piazzole del LED può aiutare a dissipare il calore e mantenere una temperatura di giunzione più bassa.

8.3 Design Ottico per Illuminazione Uniforme

L'ampio angolo di visione di 130 gradi rende questo LED adatto per applicazioni che richiedono un'illuminazione ampia e diffusa piuttosto che un fascio focalizzato. Per pannelli di retroilluminazione o indicatori che richiedono luce più direzionale, potrebbero essere necessarie ottiche secondarie (come guide di luce o lenti). La lente trasparente fornisce una diffusione minima della luce dal package stesso.

8.4 Selezione della Lunghezza d'Onda e Impatto della Classificazione in Bin

La classificazione in bin della lunghezza d'onda dominante (C, D, E) consente ai progettisti di selezionare LED per specifici requisiti di colore. Ad esempio, applicazioni che richiedono una precisa tonalità di verde per l'abbinamento dei colori o la segnalazione trarrebbero vantaggio dalla specifica di un bin di lunghezza d'onda più stretto. Il picco tipico a 574 nm e la larghezza spettrale di 15 nm definiscono la purezza del colore della luce verde emessa.

8.5 Confronto con Altre Tecnologie LED

L'uso del materiale AlInGaP per la luce verde offre vantaggi in alcuni aspetti rispetto ad altre tecnologie come InGaN (utilizzato per LED blu e alcuni verdi). I LED AlInGaP tradizionalmente mostrano un'elevata efficienza nello spettro dal rosso al giallo-verde e possono offrire una buona stabilità in funzione della temperatura. La scelta specifica dipende dalla lunghezza d'onda richiesta, dall'efficienza, dal costo e dall'ambiente applicativo.

9. Guida Specifica per Applicazione e Risoluzione dei Problemi

9.1 Circuito Applicativo Tipico per Indicazione di Stato

Un'implementazione semplice prevede di collegare il LED in serie con un resistore limitatore di corrente a un pin GPIO di un microcontrollore o a una linea di tensione di sistema (es. 3.3V o 5V). Il microcontrollore può quindi commutare il pin per accendere o spegnere l'indicatore. Per un'alimentazione di 5V e un I_Ftarget di 20mA, utilizzando un V_Fconservativo di 2.4V, il valore del resistore sarebbe R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 Ohm. Un resistore standard da 130 o 150 Ohm sarebbe adatto.

9.2 Problemi Comuni e Soluzioni

• LED Debole o Spento:Controllare la polarità (connessione inversa). Verificare che la tensione diretta del bin specifico del LED corrisponda al calcolo del circuito di pilotaggio. Misurare il flusso di corrente effettivo con un multimetro.
• Luminosità Incoerente tra Più LED:Ciò è spesso dovuto alla variazione della tensione diretta (V_F) quando i LED sono collegati in parallelo senza limitazione di corrente individuale. Utilizzare resistori separati per ciascun LED o implementare un array di pilotaggio a corrente costante.
• Guasto del LED Dopo la Saldatura:Probabilmente causato da calore eccessivo durante la saldatura manuale (>300\u00b0C o >3s) o da un profilo di rifusione improprio (superamento del picco di 260\u00b0C). Verificare i parametri del processo e assicurarsi che siano state seguite le regole di gestione MSL se il package è stato esposto all'umidità.
• Danno da ESD:Il guasto può verificarsi immediatamente o manifestarsi come prestazioni degradate nel tempo. Seguire sempre le precauzioni ESD durante la manipolazione e l'assemblaggio.

10. Principi Operativi e Tendenze Tecnologiche

10.1 Principio Operativo di Base

La luce è prodotta attraverso l'elettroluminescenza nel chip semiconduttore AlInGaP. Quando viene applicata una tensione diretta che supera il potenziale di giunzione del diodo, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva dove si ricombinano. L'energia rilasciata durante questa ricombinazione viene emessa come fotoni (luce). La composizione specifica degli strati di Alluminio, Indio, Gallio e Fosfuro determina l'energia del bandgap e quindi la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa, in questo caso verde.

10.2 Tendenze del Settore

La tendenza generale nei LED SMD è verso una maggiore efficienza luminosa (più luce emessa per watt di ingresso elettrico), un miglioramento della coerenza del colore attraverso una classificazione in bin più stretta e un aumento dell'affidabilità in condizioni di temperatura e corrente più elevate. Il packaging continua a evolversi per ottenere migliori prestazioni termiche e controllo ottico. Inoltre, c'è una spinta continua verso la miniaturizzazione mantenendo o aumentando l'emissione luminosa, nonché l'integrazione con l'elettronica di pilotaggio per soluzioni di illuminazione \"intelligenti\". L'uso di materiali e processi robusti e compatibili con la saldatura senza piombo rimane un requisito standard a livello globale.