Scheda Tecnica LED SMD LTST-C950RTGKT - Lente Trasparente - InGaN Verde - 20mA - 76mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche di un 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 presenta una lente a cupola e utilizza un chip semiconduttore ultra-luminoso a Nitruro di Gallio e Indio (InGaN) per produrre luce verde.

1.1 Caratteristiche

• Conforme alla direttiva sulla restrizione delle sostanze pericolose (RoHS).
• Design della lente a cupola per una distribuzione ottimizzata della luce.
• Tecnologia del chip InGaN ultra-luminoso.
• Confezionato in nastro da 8mm su bobine da 7 pollici di diametro per apparecchiature automatiche pick-and-place.
• Dimensioni del package standardizzate conformi agli standard EIA (Electronic Industries Alliance).
• Ingresso compatibile con i livelli logici dei circuiti integrati (IC).
• Progettato per la compatibilità con macchinari di posizionamento automatico.
• Adatto per processi di saldatura a rifusione a infrarossi (IR).

1.2 Applicazioni

This LED is intended for use in a broad spectrum of electronic equipment, including but not limited to:

• Dispositivi di telecomunicazione, apparecchiature per l'automazione d'ufficio, elettrodomestici e sistemi di controllo industriale.
• Retroilluminazione per tastiere e keypad.
• Indicatori di stato e di alimentazione.
• Micro-display e indicatori a pannello.
• Illuminazione di segnalazione e simboli luminosi.

2. Dimensioni e Configurazione del Package

Il LED è alloggiato in un package SMD standard. Le dimensioni meccaniche critiche sono fornite nei disegni tecnici, con tutte le misure specificate in millimetri. La tolleranza standard per le dimensioni è di ±0,1 mm salvo diversa indicazione. Il modello specifico documentato qui, LTST-C950RTGKT, presenta una lente trasparente e un chip InGaN che emette luce verde.

3. Valori Nominali e Caratteristiche

Tutti i parametri elettrici e ottici sono specificati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C salvo diversa indicazione.

3.1 Valori Massimi Assoluti

Sollecitazioni oltre questi limiti possono causare danni permanenti al dispositivo. Non è implicito il funzionamento in queste condizioni.

• Dissipazione di Potenza (Pd):76 mW
• Corrente Diretta di Picco (I_F(PEAK)):100 mA (a ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0,1ms)
• Corrente Diretta Continua (I_F):20 mA DC
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento (T_opr):-20°C a +80°C
• Intervallo di Temperatura di Conservazione (T_stg):-30°C a +100°C
• Condizione di Saldatura a Rifusione IR:Temperatura di picco 260°C per un massimo di 10 secondi.

3.2 Profilo di Rifusione IR Raccomandato per Processo Senza Piombo

Viene fornito un profilo di temperatura suggerito per la rifusione della saldatura senza piombo. Questo profilo è una linea guida; il profilo ottimale dipende dal design specifico del PCB, dalla pasta saldante e dalle caratteristiche del forno. Il profilo dovrebbe aderire agli standard JEDEC, tipicamente coinvolgendo una fase di pre-riscaldamento, una rampa controllata fino a una temperatura di picco non superiore a 260°C e una fase di raffreddamento controllata.

3.3 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi parametri definiscono le prestazioni tipiche del dispositivo in condizioni operative normali.

• Intensità Luminosa (I_V):Varia da 1120 mcd (minimo) a 7100 mcd (massimo), con un valore tipico dipendente dal bin specifico. Misurata a I_F= 20mA utilizzando un sensore filtrato secondo la 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 è la metà del valore misurato sull'asse centrale.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_P):530 nm. La lunghezza d'onda alla quale la distribuzione spettrale di potenza è massima.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):Varia da 520,0 nm a 535,0 nm a I_F= 20mA. Questa è la singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano che definisce il colore.
• Larghezza a Mezza Altezza della Linea Spettrale (Δλ):35 nm. La larghezza spettrale a metà dell'intensità massima, che indica la purezza del colore.
• Tensione Diretta (V_F):Varia da 2,8 V a 3,8 V a I_F= 20mA.
• 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.

3.3.1 Note e Precauzioni di Misura

• La misura dell'intensità luminosa segue gli standard CIE.
• Il dispositivo è sensibile alle scariche elettrostatiche (ESD). Durante la manipolazione sono obbligatorie le opportune precauzioni ESD, come l'uso di braccialetti collegati a terra e postazioni di lavoro antistatiche.
• L'applicazione di tensione inversa è solo a scopo di test; il LED non è destinato al funzionamento in polarizzazione inversa nei circuiti applicativi.

4. Sistema di Classificazione in Bin

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

4.1 Classificazione della Tensione Diretta (V_F)

Classificazione a I_F= 20mA. Tolleranza per ogni bin: ±0,1V.
Codici Bin: D7 (2,80-3,00V), D8 (3,00-3,20V), D9 (3,20-3,40V), D10 (3,40-3,60V), D11 (3,60-3,80V).

4.2 Classificazione dell'Intensità Luminosa (I_V)

Classificazione a I_F= 20mA. Tolleranza per ogni bin: ±15%.
Codici Bin: W (1120-1800 mcd), X (1800-2800 mcd), Y (2800-4500 mcd), Z (4500-7100 mcd).

4.3 Classificazione della Tonalità (Lunghezza d'Onda Dominante)

Classificazione a I_F= 20mA. Tolleranza per ogni bin: ±1 nm.
Codici Bin: AP (520,0-525,0 nm), AQ (525,0-530,0 nm), AR (530,0-535,0 nm).

5. Curve di Prestazione Tipiche

Vengono tipicamente forniti dati grafici che rappresentano il comportamento del dispositivo in varie condizioni. Ciò include, ma non è limitato a:

• Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta:Mostra come l'emissione luminosa aumenta con la corrente, tipicamente in una relazione non lineare, evidenziando l'importanza della regolazione della corrente rispetto alla guida in tensione.
• Tensione Diretta vs. Corrente Diretta:Illustra la curva caratteristica I-V del diodo.
• Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Dimostra la diminuzione dell'emissione luminosa all'aumentare della temperatura di giunzione, un fattore critico per la gestione termica in applicazioni ad alta potenza o alta densità.
• Distribuzione Spettrale di Potenza:Un grafico che mostra l'intensità della luce emessa a ciascuna lunghezza d'onda, centrata attorno alla lunghezza d'onda di picco di 530 nm con una caratteristica larghezza a metà altezza.

6. Guida per l'Assemblaggio e la Manipolazione

6.1 Pulizia

Detergenti chimici non specificati possono danneggiare il package del LED. Se è necessaria la pulizia dopo la saldatura, utilizzare alcol etilico o isopropilico a temperatura ambiente. Il tempo di immersione deve essere inferiore a un minuto.

6.2 Layout Raccomandato dei PAD PCB

Viene fornito un land pattern (impronta) suggerito per il PCB per garantire una corretta saldatura e stabilità meccanica. Ciò include le dimensioni dei pad, la spaziatura e le definizioni della maschera saldante per ottenere un filetto di saldatura affidabile.

6.3 Specifiche del Confezionamento in Nastro e Bobina

I LED sono forniti in nastro portacomponenti goffrato avvolto su bobine da 7 pollici (178mm) di diametro. La larghezza del nastro è di 8mm. Le specifiche chiave includono:

• Passo e dimensioni delle tasche per l'alloggiamento del componente.
• Specifiche del nastro di copertura per la sigillatura.
• Diametro del mozzo e della flangia della bobina e direzione di avvolgimento.

6.4 Dettagli del Confezionamento in Bobina

• La bobina standard contiene 2000 pezzi.
• La quantità d'ordine minima per bobine non piene è di 500 pezzi.
• È consentito un massimo di due tasche vuote consecutive per bobina.
• Il confezionamento è conforme agli standard ANSI/EIA-481.

7. Note Applicative e Precauzioni

7.1 Uso Previsto e Affidabilità

Questo LED è progettato per apparecchiature elettroniche commerciali e industriali standard. Non è classificato per applicazioni critiche per la sicurezza in cui un guasto potrebbe portare a un rischio diretto per la vita o la salute (es. aviazione, supporto vitale medico, controllo dei trasporti). Per tali applicazioni, è essenziale consultare il produttore per gradi ad alta affidabilità.

7.2 Condizioni di Conservazione

Confezione Sigillata:Conservare a ≤30°C e ≤90% di Umidità Relativa (UR). La durata di conservazione è di un anno quando la busta barriera al vapore con essiccante è intatta.
Confezione Aperta:Per i componenti rimossi dalla loro busta sigillata, l'ambiente di conservazione non deve superare i 30°C e il 60% di UR. I componenti devono essere sottoposti a saldatura a rifusione IR entro una settimana (Livello di Sensibilità all'Umidità 3, MSL 3). Per conservazioni superiori a una settimana, eseguire il baking a 60°C per almeno 20 ore prima dell'assemblaggio, o conservare in un ambiente sigillato e asciutto (es. con essiccante o azoto).

7.3 Raccomandazioni per la Saldatura

Saldatura a Rifusione (Raccomandata):
- Pre-riscaldamento: 150-200°C.
- Tempo di Pre-riscaldamento: Massimo 120 secondi.
- Temperatura di Picco: Massimo 260°C.
- Tempo al Picco: Massimo 10 secondi. Il processo di rifusione non deve essere eseguito più di due volte.
Saldatura Manuale (Se necessario):
- Temperatura del Saldatore: Massimo 300°C.
- Tempo di Saldatura: Massimo 3 secondi per terminale. Questa operazione deve essere eseguita una sola volta.
Nota:Il profilo di rifusione ottimale è specifico per il circuito stampato. I valori forniti sono limiti; si raccomanda la caratterizzazione per l'assemblaggio PCB specifico.

8. Approfondimento Tecnico e Considerazioni di Progetto

8.1 Principi Fotometrici e Colorimetrici

Le prestazioni sono definite utilizzando unità fotometriche (intensità luminosa in millicandele) che tengono conto della sensibilità dell'occhio umano, a differenza delle unità radiometriche (watt). La lunghezza d'onda dominante è il parametro chiave per la specifica del colore nelle applicazioni in cui la percezione umana è importante, mentre la lunghezza d'onda di picco è più rilevante per l'abbinamento con sensori ottici. La stretta larghezza a metà altezza spettrale di 35 nm è caratteristica dei LED verdi basati su InGaN, offrendo una buona saturazione del colore.

8.2 Considerazioni sulla Guida Elettrica

I LED sono dispositivi guidati in corrente. La tensione diretta ha un coefficiente di temperatura negativo e varia da unità a unità (come indicato dal bin V_F). Pertanto, non è raccomandata la guida con una sorgente di tensione costante in quanto può portare a fuga termica o luminosità incoerente. È essenziale un driver a corrente costante o una resistenza limitatrice di corrente in serie con una sorgente di tensione. La corrente DC massima di 20mA definisce il punto di funzionamento standard, mentre la valutazione in impulso di 100mA consente una breve sovraccarica in applicazioni multiplexate.

8.3 Gestione Termica

Con una dissipazione di potenza massima di 76mW, un efficace dissipatore di calore attraverso il PCB è cruciale, specialmente quando si opera ad alte temperature ambiente o alla corrente massima. La diminuzione dell'intensità luminosa con l'aumento della temperatura di giunzione deve essere considerata nel progetto ottico per garantire una luminosità costante nell'intervallo di funzionamento. Il layout dei pad PCB funge da percorso termico primario.

8.4 Progetto Ottico

L'angolo di visione di 25 gradi (larghezza totale a metà altezza) indica un fascio relativamente focalizzato dalla lente a cupola. Ciò lo rende adatto per applicazioni di indicatori in cui è necessaria luce diretta. Per la retroilluminazione o l'illuminazione di aree, sono tipicamente richieste ottiche secondarie (guide di luce, diffusori) per distribuire la luce in modo uniforme.

8.5 Confronto con Tecnologie Alternative

I LED verdi basati su InGaN, come questo, offrono un'efficienza e una luminosità maggiori rispetto a tecnologie più vecchie come il Fosfuro di Gallio (GaP). La lente trasparente fornisce il vero colore del chip, che è un verde saturo, a differenza delle lenti diffuse che possono disperdere la luce e alterare leggermente il colore percepito. Il package SMD offre vantaggi significativi in termini di velocità di assemblaggio, precisione di posizionamento e risparmio di spazio sulla scheda rispetto ai LED a foro passante.

8.6 Guida Specifica per Applicazione

Indicatori di Stato:È sufficiente una semplice resistenza in serie calcolata per ~10-15mA alla tensione del sistema. Considerare l'angolo di visione per il posizionamento sul pannello.
Retroilluminazione:Spesso vengono utilizzati più LED. La coerenza nell'intensità luminosa (bin I_V) e nella lunghezza d'onda dominante (bin Tonalità) è fondamentale per evitare punti caldi visibili o variazioni di colore sul display. Si raccomanda un array di driver a corrente costante.
Segnalazione ad Alta Velocità:Può essere sfruttata la rapida capacità di commutazione dei LED. La valutazione della corrente in impulso consente brevi impulsi ad alta corrente per ottenere una luminosità di picco più elevata in applicazioni multiplexate o con dimmer PWM.

8.7 Risoluzione dei Problemi Comuni

Luminosità Incoerente:Probabilmente causata dalla guida di LED in parallelo da una sorgente di tensione senza limitazione di corrente individuale. Utilizzare una sorgente di corrente costante o resistenze individuali.
Spostamento del Colore nel Tempo/Temperatura:La lunghezza d'onda dominante può spostarsi leggermente con la temperatura e la corrente. Garantire un corretto progetto termico e una guida di corrente stabile.
Danno da ESD:Il mancato accensione o il funzionamento intermittente possono derivare da ESD. Seguire sempre i protocolli ESD durante la manipolazione e l'assemblaggio.
Giunti di Saldatura Scadenti:Possono derivare da un design errato dei pad, pasta saldante eccessiva o deviazione dal profilo di rifusione raccomandato. Fare riferimento al land pattern e alle linee guida per la saldatura.

9. Contesto e Tendenze del Settore

I LED SMD rappresentano la tecnologia di confezionamento dominante per l'optoelettronica moderna grazie alla loro compatibilità con le linee di assemblaggio PCB automatizzate ad alto volume. Il passaggio ai materiali InGaN per i LED verdi e blu ha consentito efficienze e luminosità maggiori. Le tendenze continuano verso la miniaturizzazione (dimensioni del package più piccole), l'aumento della densità di potenza (flusso più elevato da aree più piccole) e il miglioramento della coerenza del colore attraverso una classificazione in bin più stretta. Inoltre, l'integrazione con driver e circuiti di controllo integrati in package più avanzati è uno sviluppo in corso. L'enfasi sulla conformità RoHS e alla saldatura senza piombo, come si vede in questa scheda tecnica, riflette normative ambientali più ampie nel settore elettronico.