Scheda Tecnica LED Verde SMD GaP - 3.2x2.8x1.9mm - 2.6V - 72mW - Documento Tecnico Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento fornisce le specifiche tecniche complete per un LED verde ad alta luminosità per montaggio superficiale (SMD). Il dispositivo è progettato per applicazioni di indicazione generica e retroilluminazione nell'elettronica di consumo, nelle apparecchiature per ufficio e nei dispositivi di comunicazione. I suoi principali vantaggi includono la compatibilità con le attrezzature di posizionamento automatizzato, l'idoneità per i processi di saldatura a infrarossi e a rifusione e la conformità ai requisiti senza piombo (RoHS). Il package standard EIA garantisce un'ampia compatibilità all'interno del settore.

2. Analisi Approfondita 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.

• Dissipazione di Potenza (Pd):72 mW. Questa è la potenza massima che il LED può dissipare in sicurezza sotto forma di calore durante il funzionamento continuo.
• Corrente Diretta di Picco (IFP):80 mA. Questa è la corrente massima ammissibile in condizioni di impulso, specificata con un ciclo di lavoro di 1/10 e una larghezza di impulso di 0.1 ms. È significativamente superiore al valore in corrente continua per accogliere brevi lampi ad alta intensità.
• Corrente Diretta in CC (IF):30 mA. Questa è la massima corrente diretta continua raccomandata per un funzionamento affidabile a lungo termine.
• Tensione Inversa (VR):5 V. Applicare una tensione inversa oltre questo limite può danneggiare la giunzione semiconduttrice del LED.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento:-40°C a +85°C. Il dispositivo è classificato per prestazioni affidabili in questo ampio intervallo di temperatura industriale.
• Intervallo di Temperatura di Conservazione:-40°C a +100°C.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

I parametri di prestazione chiave sono misurati a Ta=25°C e una corrente di prova standard di IF=20mA.

• Intensità Luminosa (Iv):Varia da un minimo di 7.1 mcd a un valore tipico di 45.0 mcd. L'intensità effettiva è suddivisa in bin, come dettagliato nella Sezione 3.
• Angolo di Visione (2θ1/2):120 gradi. Questo ampio angolo di visione indica un tipo di lente diffondente, adatto per applicazioni che richiedono un'ampia visibilità.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λP):565 nm. Questa è la lunghezza d'onda alla quale l'emissione spettrale è più forte.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd):569 nm. Questa singola lunghezza d'onda, derivata dal diagramma di cromaticità CIE, definisce il colore percepito (verde) del LED.
• Larghezza a Mezza Altezza della Linea Spettrale (Δλ):30 nm. Questo parametro descrive la purezza spettrale; una larghezza più stretta indica una sorgente luminosa più monocromatica.
• Tensione Diretta (VF):Tipicamente 2.6V, con un intervallo da 2.0V a 2.6V a 20mA. Per il valore tipico è indicata una tolleranza di +/- 0.1V.
• Corrente Inversa (IR):Massimo di 10 µA quando viene applicata una tensione inversa di 5V.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza della luminosità tra i lotti di produzione, l'intensità luminosa è categorizzata in bin. Il codice del bin fa parte della selezione del codice articolo.

• Codice Bin K:7.1 mcd (Min) a 11.2 mcd (Max)
• Codice Bin L:11.2 mcd a 18.0 mcd
• Codice Bin M:18.0 mcd a 28.0 mcd
• Codice Bin N:28.0 mcd a 45.0 mcd

A ciascun bin di intensità si applica una tolleranza di +/-15%. I progettisti dovrebbero selezionare il bin appropriato in base al livello di luminosità richiesto per la loro applicazione.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento a curve di prestazione tipiche che illustrano la relazione tra i parametri chiave. Sebbene i grafici specifici non siano riprodotti nel testo, le loro implicazioni sono critiche per la progettazione.

• Curva I-V:Mostra la relazione tra corrente diretta (IF) e tensione diretta (VF). È non lineare, tipica di un diodo. La curva aiuta nella selezione dell'appropriata resistenza limitatrice di corrente.
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta:Dimostra come l'emissione luminosa aumenti con la corrente, tipicamente in una relazione quasi lineare entro l'intervallo operativo. Operare oltre la corrente massima porta a rendimenti decrescenti e a un aumento del calore.
• Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Mostra la riduzione dell'emissione luminosa all'aumentare della temperatura di giunzione. Questo è cruciale per la gestione termica in applicazioni ad alta potenza o ad alta temperatura ambiente.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico dell'intensità relativa rispetto alla lunghezza d'onda, centrato attorno a 565nm con una larghezza a mezza altezza di 30nm, che conferma l'emissione di colore verde.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Dispositivo

Il LED è conforme a un package SMD EIA standard. Le dimensioni chiave (in millimetri) includono una dimensione del corpo di circa 3.2mm (lunghezza) x 2.8mm (larghezza) x 1.9mm (altezza). Le tolleranze sono tipicamente ±0.2mm salvo diversa specificazione. Per il progetto preciso dell'impronta PCB, si dovrebbero consultare i disegni dimensionali dettagliati.

5.2 Progetto Consigliato dei Pad PCB

Viene fornita una raccomandazione per il land pattern per la saldatura a rifusione a infrarossi o in fase di vapore. Rispettare questa impronta consigliata è essenziale per ottenere giunzioni saldate affidabili, un corretto auto-allineamento durante la rifusione e un'efficace dissipazione del calore. Il progetto include tipicamente pattern di alleggerimento termico per gestire la temperatura di saldatura.

5.3 Identificazione della Polarità

Il catodo è tipicamente contrassegnato sul dispositivo, spesso con una tacca, un punto verde o un angolo troncato sulla lente o sul package. È necessario consultare il diagramma nella scheda tecnica per confermare l'esatto schema di marcatura per un corretto orientamento durante l'assemblaggio.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

6.1 Profilo di Rifusione (Reflow)

Il dispositivo è compatibile con i processi di rifusione senza piombo (Pb-free). Viene fatto riferimento a un profilo suggerito conforme a J-STD-020B. I parametri chiave includono:

• Temperatura di Pre-riscaldamento:150°C a 200°C.
• Tempo di Pre-riscaldamento:Massimo 120 secondi.
• Temperatura di Picco:Massimo 260°C.
• Tempo Sopra il Liquido:Durata raccomandata secondo le specifiche della pasta saldante.
• Velocità di Rampa:Controllate per prevenire shock termici.

È fondamentale notare che il profilo ottimale dipende dal progetto specifico del PCB, dalla pasta saldante e dal forno. Si raccomanda la verifica a livello di componente e a livello di scheda.

6.2 Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale, utilizzare un saldatore con una temperatura non superiore a 300°C. Il tempo di contatto dovrebbe essere limitato a un massimo di 3 secondi per giunto e dovrebbe essere eseguito una sola volta per evitare di danneggiare il package in plastica o i bonding interni.

6.3 Pulizia

Se è necessaria la pulizia dopo la saldatura, utilizzare solo solventi specificati. È accettabile immergere il LED in alcol etilico o isopropilico a temperatura ambiente per meno di un minuto. Prodotti chimici non specificati potrebbero danneggiare la lente epossidica o il package.

6.4 Conservazione e Sensibilità all'Umidità

I LED sono sensibili all'umidità. Quando conservati nella loro originale busta sigillata anti-umidità con essiccante, dovrebbero essere mantenuti a ≤ 30°C e ≤ 70% UR e utilizzati entro un anno. Una volta aperta la busta, l'ambiente di conservazione non dovrebbe superare i 30°C e il 60% UR. I componenti esposti all'aria ambiente per più di 168 ore dovrebbero essere "baked" (essiccati) a circa 60°C per almeno 48 ore prima della saldatura a rifusione per prevenire il "popcorning" (crepe del package dovute alla pressione del vapore).

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

Il dispositivo è fornito su nastro portante da 8mm su bobine da 7 pollici (178mm) di diametro, compatibili con le attrezzature standard di pick-and-place automatizzate.

• Pezzi per Bobina: 2000.
• Quantità Minima d'Ordine (MOQ):500 pezzi per quantità residue.
• Nastro di Copertura:Le tasche vuote sono sigillate con nastro di copertura superiore.
• Componenti Mancanti:È consentito un massimo di due lampade mancanti consecutive per specifica (EIA-481-1-B).

7.2 Struttura del Codice Articolo

Il codice articolo LTST-M670GKT codifica attributi chiave:

• LTST:Probabilmente denota la famiglia o serie di prodotti.
• M670:Potrebbe riferirsi al tipo specifico di chip/die o al progetto ottico.
• G:Indica il colore della lente (Water Clear - Trasparente).
• K:Rappresenta il codice del bin di intensità luminosa (es. bin K: 7.1-11.2 mcd).
• T:Probabilmente indica l'imballaggio su nastro e bobina.

Selezionare il suffisso corretto (codice bin) è essenziale per ottenere il livello di luminosità desiderato.

8. Raccomandazioni per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo LED è adatto per un'ampia gamma di applicazioni che richiedono un indicatore verde luminoso e affidabile, tra cui:

• Indicatori di stato su elettronica di consumo (router, modem, apparecchi audio).
• Retroilluminazione per interruttori a membrana e pannelli.
• Illuminazione per strumentazione e pannelli di controllo.
• Segnaletica generica e illuminazione decorativa dove un ampio angolo di visione è vantaggioso.

8.2 Progetto del Circuito di Pilotaggio

I LED sono dispositivi pilotati in corrente.Per una luminosità uniforme, specialmente quando si pilotano più LED in parallelo, èfortemente raccomandatoutilizzare una resistenza limitatrice di corrente in serie per ciascun LED (Modello Circuito A). Pilotare i LED in parallelo direttamente da una sorgente di tensione (Modello Circuito B) non è raccomandato, poiché lievi variazioni nella caratteristica della tensione diretta (VF) tra i singoli LED causeranno uno squilibrio significativo nella ripartizione della corrente e, di conseguenza, una luminosità non uniforme. Il valore della resistenza in serie può essere calcolato utilizzando la Legge di Ohm: R = (Vcc - VF) / IF, dove Vcc è la tensione di alimentazione, VF è la tensione diretta del LED (utilizzare il valore massimo per affidabilità) e IF è la corrente diretta desiderata.

8.3 Gestione Termica

Sebbene la dissipazione di potenza sia relativamente bassa (72mW max), un corretto progetto termico prolunga la durata e mantiene stabile l'emissione luminosa. Assicurarsi che il progetto dei pad PCB fornisca un adeguato alleggerimento termico. Evitare di far funzionare il LED a o vicino ai suoi valori massimi assoluti di corrente e temperatura per periodi prolungati.

8.4 Precauzioni per le Scariche Elettrostatiche (ESD)

Come la maggior parte dei dispositivi a semiconduttore, i LED sono sensibili alle scariche elettrostatiche. Dovrebbero essere seguite le procedure standard di manipolazione ESD durante l'assemblaggio e la manipolazione, inclusi l'uso di postazioni di lavoro messe a terra, braccialetti e contenitori conduttivi.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

Rispetto alle vecchie tecnologie LED a foro passante, questo dispositivo SMD offre vantaggi significativi:

• Dimensioni e Profilo:L'impronta compatta di 3.2x2.8mm e il basso profilo (1.9mm) consentono la miniaturizzazione dei prodotti finali.
• Produttività:La piena compatibilità con le linee di assemblaggio SMT automatizzate ad alta velocità riduce i costi di produzione e aumenta l'affidabilità rispetto all'inserimento manuale.
• Prestazioni Ottiche:La combinazione di alta luminosità (fino a 45 mcd) e un ampio angolo di visione di 120 gradi fornisce un'eccellente visibilità.
• Affidabilità:Il package è progettato per robusti processi di saldatura a infrarossi/rifusione e offre un ampio intervallo di temperatura di funzionamento (-40°C a +85°C).

L'uso della tecnologia GaP (Fosfuro di Gallio) su substrato GaP è un processo maturo e affidabile per produrre LED verdi con colore e prestazioni stabili.

10. Domande Frequenti (FAQ)

D1: Qual è la differenza tra Lunghezza d'Onda di Picco (λP) e Lunghezza d'Onda Dominante (λd)?

R1: La Lunghezza d'Onda di Picco (565 nm) è la lunghezza d'onda fisica alla quale il LED emette la massima potenza ottica. La Lunghezza d'Onda Dominante (569 nm) è un valore calcolato dalla colorimetria che rappresenta la singola lunghezza d'onda del colore percepito. Per sorgenti monocromatiche come questo LED verde, sono tipicamente vicine.

D2: Posso pilotare questo LED a 30mA in modo continuo?

R2: Sì, 30mA è la massima corrente diretta continua nominale. Per la massima affidabilità e longevità, è spesso consigliabile operare leggermente al di sotto di questo massimo, ad esempio a 20mA (la condizione di prova standard), che fornisce anche un'ampia luminosità per la maggior parte delle applicazioni di indicazione.

D3: Perché è necessaria una resistenza in serie anche se il mio alimentatore è limitato in corrente?

R3: Una resistenza in serie dedicata fornisce un metodo semplice, economico e robusto per impostare la corrente. Aiuta anche ad assorbire lievi variazioni nella tensione di alimentazione e nella tensione diretta del LED, garantendo un funzionamento stabile. È considerata una best practice per la maggior parte dei circuiti LED generici.

D4: Quanto è critica la "floor life" di 168 ore dopo l'apertura della busta barriera all'umidità?

R4: È molto importante per l'affidabilità del processo. Superare questo tempo senza essiccazione aumenta il rischio di danni al package indotti dall'umidità durante il processo di saldatura a rifusione ad alta temperatura, che può portare a guasti immediati o a un'affidabilità a lungo termine ridotta.

11. Caso di Studio di Progettazione

Scenario:Progettazione di un pannello indicatore di stato per uno switch di rete con 24 LED identici verdi per l'attività delle porte.

Passi di Progettazione:

1. Selezione della Luminosità:Per apparecchiature interne con distanza di visione di 1-2 metri, una luminosità media è sufficiente. Selezionare il Codice Bin L (11.2-18.0 mcd) dalle informazioni per l'ordine.
2. Circuito di Pilotaggio:Il sistema utilizza una tensione di 3.3V. Utilizzando la VF massima di 2.6V e una IF target di 20mA, calcolare la resistenza in serie: R = (3.3V - 2.6V) / 0.020A = 35 Ohm. Sarebbe scelto il valore standard più vicino di 33 Ohm o 39 Ohm, regolando leggermente la corrente.
3. Layout PCB:Utilizzare il layout dei pad consigliato dalla scheda tecnica. Tracciare le piste di 3.3V e GND verso tutti i 24 LED. Posizionare la resistenza limitatrice di corrente vicino all'anodo di ciascun LED.
4. Considerazioni Termiche:Con 24 LED a circa 20mA ciascuno, la potenza totale è bassa (~1.5W). Non è richiesto uno speciale dissipatore di calore, ma assicurare un flusso d'aria generale nell'involucro.
5. Assemblaggio:Seguire il profilo di rifusione raccomandato. Dopo aver aperto la bobina, pianificare di completare l'assemblaggio SMT per tutte le schede entro la finestra di 168 ore o implementare un programma di essiccazione.

Questo approccio garantisce luminosità uniforme, saldatura affidabile e prestazioni a lungo termine.

12. Introduzione al Principio Tecnologico

Questo LED si basa sul materiale semiconduttore Fosfuro di Gallio (GaP). Quando viene applicata una tensione diretta attraverso la giunzione p-n, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva dove si ricombinano. Nel GaP, questo processo di ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce) con una lunghezza d'onda corrispondente all'energia del bandgap del materiale, che per questa specifica composizione risulta in luce verde (~565-569 nm). La lente "Water Clear" è realizzata in epossidica ed è progettata per diffondere la luce, creando l'ampio angolo di visione di 120 gradi. Il package SMD incapsula il die semiconduttore, i bonding e il lead frame, fornendo protezione meccanica e connessioni termiche/elettriche.

13. Tendenze e Sviluppi del Settore

Il settore dell'optoelettronica continua a evolversi. Sebbene questo LED verde basato su GaP rappresenti una tecnologia matura e altamente affidabile, le tendenze includono:

• Aumento dell'Efficienza:Sviluppo continuo di materiali (come InGaN per gamme di colori più ampie) e progetti di chip per ottenere più lumen per watt (lm/W), riducendo il consumo energetico per una data emissione luminosa.
• Miniaturizzazione:Sviluppo di impronte di package ancora più piccole (es. 0201, 01005) per applicazioni con spazio limitato come dispositivi indossabili ed elettronica di consumo ultra-compatta.
• Soluzioni Integrate:Crescita di LED con driver integrati (IC a corrente costante), diodi di protezione (per ESD/tensione inversa) o più colori (RGB) in un unico package, semplificando il progetto del circuito.
• Richieste di Alta Affidabilità:L'espansione delle applicazioni nei settori automobilistico, industriale e medico guida i requisiti per intervalli di temperatura estesi, maggiore resistenza alle vibrazioni e durate operative più lunghe (spesso classificate come L70 o L90, che indicano il tempo per raggiungere il 70% o il 90% della luminanza iniziale).

Il dispositivo descritto in questa scheda tecnica si colloca saldamente nel segmento consolidato e ad alto volume del mercato, apprezzato per le sue prestazioni collaudate, la convenienza e la facilità di integrazione.