Scheda Tecnica LED SMD LTST-C950TGKT - Verde Ultra Luminoso InGaN - 20mA - 76mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento fornisce le specifiche tecniche complete per un LED ad alte prestazioni per montaggio superficiale, progettato per applicazioni elettroniche moderne. Il dispositivo utilizza un chip semiconduttore InGaN avanzato per produrre un'emissione di luce verde brillante. Il suo fattore di forma miniaturizzato e il package standardizzato lo rendono ideale per processi di assemblaggio automatizzati e progetti con vincoli di spazio.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

I vantaggi principali di questo LED includono l'intensità luminosa eccezionale, la conformità alle normative ambientali e la costruzione robusta adatta alla produzione di grandi volumi. È progettato per soddisfare le esigenze delle attrezzature automatizzate pick-and-place e resistere ai profili standard di saldatura a rifusione a infrarossi (IR), fondamentali per un assemblaggio efficiente dei PCB.

Il mercato di riferimento comprende un'ampia gamma di elettronica di consumo e industriale. Le principali aree di applicazione includono dispositivi di telecomunicazione come telefoni cellulari e cordless, apparecchiature informatiche portatili come notebook, sistemi di infrastruttura di rete, vari elettrodomestici e applicazioni per segnaletica o display interni. La sua affidabilità e luminosità lo rendono adatto anche per l'indicazione di stato, l'illuminazione di tastiere e l'integrazione in micro-display.

2. Parametri Tecnici: Interpretazione Oggettiva Approfondita

Questa sezione dettaglia i limiti assoluti e le caratteristiche operative del LED. Tutti i parametri sono specificati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C, salvo diversa indicazione.

2.1 Valori Massimi Assoluti

I Valori Massimi Assoluti definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Non è consigliabile un funzionamento continuo a questi limiti o in loro prossimità. I valori sono i seguenti:

• Dissipazione di Potenza (Pd):76 mW. Questa è la massima quantità di potenza che il dispositivo può dissipare sotto forma di calore.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):100 mA. Questa corrente è ammissibile solo in condizioni pulsate con un ciclo di lavoro di 1/10 e una larghezza di impulso di 0,1 ms.
• Corrente Diretta Continua (I_F):20 mA. Questa è la massima corrente consigliata per il funzionamento in corrente continua (DC).
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento:-20°C a +80°C. Il dispositivo è garantito per funzionare entro questo intervallo di temperatura ambiente.
• Intervallo di Temperatura di Conservazione:-30°C a +100°C.
• Condizioni di Saldatura a Infrarossi:Resiste a una temperatura di picco di 260°C per 10 secondi, standard per i processi di assemblaggio senza piombo (Pb-free).

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

La seguente tabella elenca i parametri di prestazione tipici e garantiti in condizioni operative normali (I_F= 20mA, Ta=25°C).

• Intensità Luminosa (I_V):Varia da un minimo di 1120 mcd a un massimo di 7100 mcd, con valori tipici all'interno di questo ampio intervallo. L'intensità è misurata utilizzando un sensore filtrato per corrispondere alla curva di risposta fotopica dell'occhio CIE.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):25 gradi. Questo è l'angolo totale a cui l'intensità luminosa scende alla metà del valore misurato sull'asse centrale. Indica un fascio relativamente focalizzato.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_P):530 nm. Questa è la lunghezza d'onda alla quale l'emissione spettrale è più forte.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):Da 520 nm a 535 nm. Questo parametro, derivato dal diagramma di cromaticità CIE, definisce il colore percepito della luce ed è più rilevante per la specifica del colore rispetto alla lunghezza d'onda di picco.
• Larghezza a Mezza Altezza della Linea Spettrale (Δλ):35 nm. Questo indica la purezza spettrale o la larghezza di banda della luce emessa.
• Tensione Diretta (V_F):Da 2,8 V a 3,8 V a 20mA. La caduta di tensione ai capi del LED durante il funzionamento.
• Corrente Inversa (I_R):Massimo 10 μA a una Tensione Inversa (V_R) di 5V. Il dispositivo non è progettato per funzionare in polarizzazione inversa; questo test è solo per la verifica della qualità.

3. Spiegazione del Sistema di Classificazione (Bin)

Per garantire la coerenza nella produzione di massa, i LED vengono suddivisi in classi di prestazione (bin) in base a parametri chiave. Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfano requisiti specifici del circuito.

3.1 Classe della Tensione Diretta (V_F)

I LED sono classificati in base alla loro caduta di tensione diretta a 20mA. I codici di classe (da D7 a D11) rappresentano intervalli di tensione crescenti da 2,8V-3,0V fino a 3,6V-3,8V, con una tolleranza di ±0,1V per classe. Questo è fondamentale per progettare circuiti di limitazione della corrente e garantire una luminosità uniforme in array paralleli.

3.2 Classe dell'Intensità Luminosa (I_V)

Questa è la classificazione primaria per la luminosità. I codici W, X, Y e Z rappresentano intervalli di intensità minima/massima crescenti da 1120-1800 mcd fino a 4500-7100 mcd, con una tolleranza di ±15% per classe. La selezione dipende dal livello di luminosità richiesto dall'applicazione.

3.3 Classe della Tonalità (Lunghezza d'Onda Dominante)

I LED sono classificati per punto colore utilizzando la lunghezza d'onda dominante. I codici AP (520-525 nm), AQ (525-530 nm) e AR (530-535 nm) consentono la selezione per specifici requisiti di colore verde, con una tolleranza stretta di ±1 nm per classe. Ciò garantisce la coerenza del colore nelle applicazioni in cui più LED sono utilizzati affiancati.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene i dati grafici specifici siano riportati nella scheda tecnica, le relazioni tipiche tra i parametri chiave sono descritte di seguito.

4.1 Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V)

Il LED presenta una caratteristica I-V non lineare tipica dei diodi. La tensione diretta (V_F) aumenta con la corrente ma rimane entro gli intervalli di classe specificati alla corrente di pilotaggio nominale di 20mA. Un funzionamento al di sopra della corrente massima assoluta causerà un aumento più rapido di V_Fe una generazione eccessiva di calore.

4.2 Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta

L'emissione luminosa (intensità luminosa) è approssimativamente proporzionale alla corrente diretta nel suo intervallo di funzionamento normale. Tuttavia, l'efficienza può diminuire a correnti molto elevate a causa degli effetti termici. Pilotare il LED alla sua corrente nominale di 20mA garantisce prestazioni e longevità ottimali.

4.3 Caratteristiche di Temperatura

Come tutti i semiconduttori, le prestazioni del LED dipendono dalla temperatura. La tensione diretta (V_F) ha tipicamente un coefficiente di temperatura negativo, il che significa che diminuisce leggermente all'aumentare della temperatura di giunzione. Più significativamente, l'intensità luminosa diminuisce all'aumentare della temperatura. Una corretta gestione termica nell'applicazione è essenziale per mantenere una luminosità costante e l'affidabilità del dispositivo nell'intervallo di temperatura operativa specificato.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package e Identificazione della Polarità

Il dispositivo è conforme a un package SMD standard del settore. Le dimensioni chiave includono le dimensioni del corpo, la spaziatura dei terminali e l'altezza complessiva. Il catodo è tipicamente identificato da un marcatore visivo sul package, come una tacca, un punto o una colorazione verde sull'area della lente corrispondente. L'orientamento corretto della polarità durante l'assemblaggio è obbligatorio per un funzionamento corretto.

5.2 Pattern di Piazzola PCB Consigliato

Viene fornito un layout suggerito per le piazzole del circuito stampato (PCB) per garantire una saldatura affidabile e stabilità meccanica. Questo pattern tiene conto dell'impronta del componente e facilita la formazione di un buon filetto di saldatura durante la rifusione. Rispettare questa raccomandazione aiuta a prevenire l'effetto "tombstone" (componente che si solleva su un lato) e garantisce un corretto allineamento.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Parametri di Saldatura a Rifusione IR

Il dispositivo è compatibile con i processi di saldatura a rifusione a infrarossi senza piombo (Pb-free). Viene fornito un profilo consigliato, che generalmente include:

• Preriscaldamento:150-200°C per un massimo di 120 secondi per riscaldare gradualmente il circuito e attivare il flussante.
• Temperatura di Picco:Massimo 260°C. Il corpo del componente non deve superare questa temperatura.
• Tempo Sopra il Liquido (TAL):Il tempo entro 5°C dalla temperatura di picco deve essere limitato a un massimo di 10 secondi.
• Numero di Cicli:Il dispositivo può resistere a un massimo di due cicli di rifusione in queste condizioni.

È fondamentale notare che il profilo ottimale dipende dal design specifico del PCB, dalla pasta saldante e dal forno utilizzato. I valori forniti sono linee guida che devono essere validate per l'effettivo setup di produzione.

6.2 Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale, è necessario prestare estrema attenzione. La temperatura della punta del saldatore non deve superare i 300°C e il tempo di contatto con il terminale del LED deve essere limitato a un massimo di 3 secondi. Applicare il calore alla piazzola del PCB, non direttamente al corpo del LED, per prevenire danni termici.

6.3 Pulizia

Se è richiesta una pulizia post-saldatura, devono essere utilizzati solo solventi specificati. Gli agenti consigliati includono alcol etilico o alcol isopropilico (IPA). Il LED deve essere immerso a temperatura ambiente per meno di un minuto. Prodotti chimici aggressivi o non specificati possono danneggiare la lente in epossidico o il materiale del package.

6.4 Condizioni di Conservazione e Manipolazione

Scarica Elettrostatica (ESD):Il dispositivo è sensibile all'ESD. Devono essere seguite le procedure di manipolazione appropriate, inclusi l'uso di braccialetti collegati a terra, tappetini antistatici e imballaggi e attrezzature sicuri per l'ESD.

Sensibilità all'Umidità:Il package ha un livello di sensibilità all'umidità (MSL). Come indicato, se la busta sigillata originale a tenuta di umidità viene aperta, i componenti devono essere sottoposti a rifusione IR entro una settimana (MSL 3). Per una conservazione più lunga al di fuori della busta originale, devono essere conservati in un armadio asciutto o in un contenitore sigillato con essiccante. I componenti conservati oltre una settimana potrebbero richiedere un processo di essiccazione (es. 60°C per 20 ore) per rimuovere l'umidità assorbita prima della saldatura, per prevenire danni da "popcorning" durante la rifusione.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

I componenti sono forniti imballati per l'assemblaggio automatizzato. Sono montati in nastro portacomponenti goffrato con un nastro di copertura protettivo sigillato sopra. Il nastro è avvolto su una bobina standard da 7 pollici (178 mm) di diametro.

I dettagli chiave dell'imballaggio includono:

• Quantità per Bobina:2000 pezzi.
• Quantità Minima d'Ordine (MOQ):Per quantità residue, è specificato un minimo di 500 pezzi.
• Copertura delle Tasche:Le tasche vuote per componenti nel nastro sono sigillate con nastro di copertura.
• Componenti Mancanti:Secondo lo standard di imballaggio, è consentito un massimo di due lampade mancanti consecutive.
• L'imballaggio è conforme alle specifiche ANSI/EIA-481, garantendo la compatibilità con le attrezzature automatizzate standard.

8. Suggerimenti Applicativi e Considerazioni di Progettazione

8.1 Circuiti Applicativi Tipici

Il metodo di pilotaggio più comune è una sorgente di corrente costante o una semplice resistenza limitatrice di corrente in serie con un'alimentazione di tensione. Il valore della resistenza (R_limit) può essere calcolato utilizzando la Legge di Ohm: R_limit= (V_supply- V_F) / I_F. Utilizzando il massimo V_Fdella classe (es. 3,8V) in questo calcolo si garantisce che la corrente non superi i 20mA anche con un componente a basso V_F. Per applicazioni che richiedono una luminosità stabile, è consigliato un driver IC dedicato per LED, specialmente quando si opera da una sorgente di tensione variabile come una batteria.

8.2 Progettazione della Gestione Termica

Sebbene la dissipazione di potenza sia relativamente bassa (max 76mW), un efficace dissipatore di calore è importante per mantenere le prestazioni e la durata, specialmente ad alte temperature ambiente o in spazi chiusi. Le piazzole di rame del PCB fungono da dissipatore di calore primario. Aumentare l'area di rame collegata alle piazzole del catodo e dell'anodo, utilizzare via termiche per collegarsi agli strati di rame interni o inferiori e garantire un adeguato flusso d'aria aiuterà a gestire la temperatura di giunzione.

8.3 Considerazioni di Progettazione Ottica

L'angolo di visione di 25 gradi fornisce un fascio focalizzato. Per un'illuminazione più ampia, potrebbero essere necessarie ottiche secondarie come diffusori o guide luminose. La scelta della classe per intensità luminosa e lunghezza d'onda dominante dovrebbe essere basata sui requisiti di luminosità e uniformità del colore dell'applicazione finale. Non è consigliabile mescolare classi all'interno di un singolo prodotto se la coerenza visiva è importante.

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Posso pilotare questo LED con un'alimentazione da 5V e una resistenza?

R: Sì. Ad esempio, utilizzando un tipico V_Fdi 3,2V a 20mA: R = (5V - 3,2V) / 0,02A = 90 Ohm. Una resistenza standard da 91 Ohm sarebbe adatta. Verificare sempre la corrente utilizzando il V_Feffettivo della propria classe specifica.

D: Qual è la differenza tra Lunghezza d'Onda di Picco e Lunghezza d'Onda Dominante?

R: La Lunghezza d'Onda di Picco (λ_P) è il picco letterale della curva di emissione spettrale. La Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d) è un valore calcolato che rappresenta la singola lunghezza d'onda di una luce monocromatica pura che apparirebbe dello stesso colore del LED all'occhio umano. λ_dè più rilevante per l'abbinamento dei colori.

D: Come interpreto il codice della classe di intensità luminosa (es. "Y")?

R: Il codice della classe definisce un intervallo garantito. Un componente della classe "Y" avrà un'intensità luminosa compresa tra 2800 mcd e 4500 mcd quando misurato in condizioni standard (20mA, Ta=25°C).

D: Questo LED è adatto per uso esterno?

R: La scheda tecnica specifica un intervallo di temperatura operativa da -20°C a +80°C e applicazioni tipiche per interni. Per uso esterno, considerare la potenziale esposizione a umidità, radiazioni UV e temperature al di fuori dell'intervallo specificato, il che potrebbe richiedere misure protettive aggiuntive o un diverso grado di prodotto.

10. Introduzione Tecnologica e Tendenze

10.1 Tecnologia dei Semiconduttori InGaN

Questo LED si basa sul materiale semiconduttore Nitruro di Indio Gallio (InGaN). L'InGaN consente la produzione efficiente di luce nelle regioni spettrali blu, verde e bianca (quando combinato con un fosforo). L'efficienza e la luminosità dei LED InGaN sono migliorate significativamente rispetto alle tecnologie precedenti come il Fosfuro di Gallio (GaP), rendendoli lo standard per LED verdi e blu ad alte prestazioni.

10.2 Tendenze del Settore

La tendenza generale nella tecnologia dei LED SMD continua verso una maggiore efficienza luminosa (più luce emessa per watt di input elettrico), un miglioramento della resa cromatica e dimensioni del package più piccole che consentono progetti ad alta densità. C'è anche una forte attenzione verso un'affidabilità e una longevità migliorate sotto vari stress ambientali. La compatibilità con processi di rifusione senza piombo e ad alta temperatura, come si vede in questo dispositivo, è ora un requisito fondamentale guidato dalle normative ambientali globali (es. RoHS).