Scheda Tecnica LED SMD LTST-020KFKT - 2.0x1.25x1.1mm - 1.8-2.4V - 72mW - Arancione AlInGaP - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento fornisce le specifiche tecniche complete per il LTST-020KFKT, un diodo emettitore di luce (LED) a montaggio superficiale (SMD). Questo componente appartiene a una famiglia di LED miniaturizzati progettati per l'assemblaggio automatizzato su circuito stampato (PCB) e per applicazioni in cui lo spazio è un vincolo critico. Il dispositivo utilizza la tecnologia a semiconduttore Fosfuro di Alluminio Indio Gallio (AlInGaP) per produrre un'emissione luminosa di colore arancione. Il suo fattore di forma compatto e la compatibilità con i processi industriali standard lo rendono adatto all'integrazione in una vasta gamma di apparecchiature elettroniche moderne.

1.1 Caratteristiche

• Conforme alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose).
• Confezionato su nastro standard da 12mm su bobine da 7 pollici di diametro per sistemi automatizzati pick-and-place.
• Contorno del package conforme allo standard EIA (Electronic Industries Alliance).
• Livelli logici compatibili con circuiti integrati (I.C.).
• Progettato per la compatibilità con attrezzature di posizionamento e assemblaggio automatico.
• Adatto per processi di saldatura a rifusione a infrarossi (IR).
• Precondizionato per accelerare al Livello di Sensibilità all'Umidità 3 secondo JEDEC (Joint Electron Device Engineering Council).

1.2 Applicazioni

Il LTST-020KFKT è progettato per un uso versatile in molteplici settori. Le principali aree di applicazione includono:

• Telecomunicazioni:Indicatori di stato in router, modem e switch di rete.
• Automazione d'Ufficio:Retroilluminazione per tasti e indicatori di stato in stampanti, scanner e fotocopiatrici.
• Elettronica di Consumo:Indicatori di alimentazione/carica in smartphone, tablet, laptop ed elettrodomestici.
• Apparecchiature Industriali:Indicatori su pannelli per macchinari, sistemi di controllo e strumentazione.
• Indicazione Generale:Illuminazione di segnali e simboli, retroilluminazione frontale e indicazione generale di stato.

2. Dimensioni del Package e Specifiche Meccaniche

Il LED è racchiuso in un compatto package standard di settore 020. Le dimensioni meccaniche principali sono le seguenti:

• Lunghezza Package: 2.0 mm
• Larghezza Package: 1.25 mm
• Altezza Package: 1.1 mm
• Passo dei Terminali: 1.05 mm

Colore della Lente:Trasparente

Colore Emesso:Arancione (AlInGaP)

Note:Tutte le dimensioni sono in millimetri. Le tolleranze sono ±0.2mm salvo diversa specifica. Il package include una marcatura di polarità (tipicamente un indicatore del catodo) per il corretto orientamento durante l'assemblaggio.

3. Valori Nominali e Caratteristiche

Tutte le specifiche sono definite a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C salvo diversa indicazione. Superare i Valori Massimi Assoluti può causare danni permanenti al dispositivo.

3.1 Valori Massimi Assoluti

• Dissipazione di Potenza (Pd):72 mW
• Corrente Diretta di Picco (I_F(peak)):80 mA (a ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms)
• Corrente Diretta Continua (I_F):30 mA DC
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento (T_opr):-40°C a +85°C
• Intervallo di Temperatura di Conservazione (T_stg):-40°C a +100°C

3.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

La seguente tabella dettaglia i parametri di prestazione tipici quando il dispositivo è operato in condizioni di test standard (I_F= 20mA).

• Intensità Luminosa (I_V):90.0 - 280.0 mcd (millicandela). Misurata con un filtro che approssima la curva di risposta fotopica dell'occhio CIE.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):110 gradi (tipico). Definito come l'angolo totale in cui l'intensità scende alla metà del valore assiale.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_p):611 nm (tipico).
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):600 - 612 nm. Derivata dalle coordinate di cromaticità CIE.
• Larghezza a Metà Altezza Spettrale (Δλ):17 nm (tipico).
• Tensione Diretta (V_F):1.8 - 2.4 V. Tolleranza ±0.1V.
• Corrente Inversa (I_R):10 μA (massimo) a V_R= 5V. Nota: Questo dispositivo non è progettato per operare in polarizzazione inversa; questo parametro è solo per scopi di test infrarossi.

4. Sistema di Classificazione in Bin

Per garantire coerenza nella produzione e nell'applicazione, i LED vengono suddivisi in bin di prestazione in base a parametri chiave.

4.1 Classe di Tensione Diretta (V_F)

Classificazione a I_F= 20mA. Tolleranza per bin ±0.10V.

D2: 1.8V - 2.0V

D3: 2.0V - 2.2V

D4: 2.2V - 2.4V

4.2 Classe di Intensità Luminosa (I_V)

Classificazione a I_F= 20mA. Tolleranza per bin ±11%.

Q2: 90 - 112 mcd

R1: 112 - 140 mcd

R2: 140 - 180 mcd

S1: 180 - 220 mcd

S2: 220 - 280 mcd

4.3 Classe di Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d)

Classificazione a I_F= 20mA. Tolleranza per bin ±1nm.

P: 600 - 603 nm

Q: 603 - 606 nm

R: 606 - 609 nm

S: 609 - 612 nm

5. Curve di Prestazione Tipiche e Analisi

Comprendere la relazione tra condizioni operative e prestazioni è cruciale per una progettazione ottimale.

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

La caratteristica I-V è non lineare, tipica di un diodo. La tensione diretta (V_F) presenta un coefficiente di temperatura positivo, il che significa che diminuisce leggermente all'aumentare della temperatura di giunzione per una data corrente. I progettisti devono tenerne conto nella progettazione dei circuiti limitatori di corrente.

5.2 Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta

L'emissione luminosa (intensità luminosa) è approssimativamente proporzionale alla corrente diretta nel normale intervallo operativo (fino alla corrente continua nominale). Tuttavia, l'efficienza può diminuire a correnti molto elevate a causa dell'aumento degli effetti termici. Un funzionamento costantemente al di sopra del valore massimo assoluto accelererà il decadimento del flusso luminoso e ridurrà la durata di vita.

5.3 Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente

Come la maggior parte dei LED, l'intensità luminosa del chip AlInGaP diminuisce all'aumentare della temperatura ambiente (e quindi di giunzione). Questo derating termico deve essere considerato nelle applicazioni in cui il LED opera in ambienti ad alta temperatura o con dissipazione termica limitata. La scheda tecnica fornisce una curva che mostra questa relazione, vitale per garantire una luminosità costante in tutte le condizioni operative previste.

5.4 Distribuzione Spettrale

Lo spettro di emissione è centrato attorno a 611 nm (arancione). La larghezza a metà altezza spettrale di circa 17 nm indica un colore arancione relativamente puro e monocromatico rispetto a sorgenti a spettro più ampio come i LED bianchi a conversione di fosfori. Ciò lo rende adatto per applicazioni che richiedono un'indicazione cromatica specifica o filtraggio.

6. Linee Guida per l'Assemblaggio e la Manipolazione

6.1 Layout Consigliato dei PAD sul PCB

Viene fornito un disegno del land pattern per garantire una saldatura affidabile e un corretto allineamento. Le dimensioni consigliate dei pad tengono conto della formazione del filetto di saldatura durante la rifusione. Utilizzare la geometria del pad specificata aiuta a prevenire l'effetto "tombstone" (componente che si solleva su un'estremità) e garantisce una buona connessione meccanica ed elettrica.

6.2 Processo di Saldatura

Il dispositivo è compatibile con i processi di saldatura a rifusione a infrarossi (IR), inclusa la saldatura senza piombo (Pb-free). Viene fornito un profilo di rifusione suggerito conforme a J-STD-020B, con parametri chiave che includono:

Temperatura di Pre-riscaldo:150°C - 200°C

Tempo di Pre-riscaldo:Massimo 120 secondi

Temperatura di Picco Rifusione:Massimo 260°C

Tempo Sopra Liquido:Come da specifica della pasta saldante

Velocità di Raffreddamento:Controllata per minimizzare lo stress termico.

Nota:Il profilo effettivo deve essere caratterizzato per l'assemblaggio PCB specifico, considerando spessore del circuito, densità dei componenti e tipo di pasta saldante.

6.3 Saldatura Manuale (Se Necessaria)

Se è richiesta una riparazione manuale, utilizzare un saldatore a temperatura controllata.

Temperatura della Puntina:Massimo 300°C

Tempo di Saldatura:Massimo 3 secondi per pad.

Evitare di applicare stress meccanico al package del LED durante o dopo la saldatura.

6.4 Pulizia

Se è richiesta una pulizia post-saldatura, utilizzare solo solventi approvati. Immergere il LED in alcol etilico o isopropilico a temperatura ambiente per meno di un minuto. Non utilizzare pulizia a ultrasuoni o detergenti chimici non specificati, poiché potrebbero danneggiare la lente epossidica o le guarnizioni del package.

6.5 Conservazione e Sensibilità all'Umidità

I LED sono sensibili all'umidità (MSL Livello 3).

Busta Sigillata:Conservare a ≤ 30°C e ≤ 70% UR. Utilizzare entro un anno dalla data di sigillatura della busta.

Dopo l'Apertura della Busta:Conservare a ≤ 30°C e ≤ 60% UR. Si raccomanda di completare la rifusione IR entro 168 ore (7 giorni) dall'esposizione all'aria ambiente.

Conservazione Prolungata (Aperta):Conservare in un contenitore sigillato con essiccante o in un essiccatore a azoto.

Riessiccazione:I componenti esposti per più di 168 ore devono essere essiccati a circa 60°C per almeno 48 ore prima della saldatura per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire l'effetto "popcorn" durante la rifusione.

7. Confezionamento e Specifiche Nastro e Bobina

Il prodotto è fornito in formato nastro e bobina compatibile con attrezzature di assemblaggio automatizzato ad alta velocità.

• Dimensione Bobina:Diametro standard 7 pollici (178mm).
• Larghezza Nastro:12 mm.
• Passo Tasche:4.0 mm.
• Quantità per Bobina:4,000 pezzi (bobina piena).
• Quantità Minima d'Ordine (MOQ):500 pezzi per bobine residue.
• Nastro di Copertura:Applicato per sigillare i componenti nelle tasche.
• Standard di Confezionamento:Conforme alle specifiche ANSI/EIA-481.
• Componenti Mancanti:È consentito un massimo di due tasche consecutive vuote per specifica della bobina.

8. Note Applicative e Considerazioni di Progettazione

8.1 Limitazione di Corrente

Un LED è un dispositivo pilotato in corrente. Una resistenza di limitazione in serie è obbligatoria quando si pilota da una sorgente di tensione. Il valore della resistenza (R) può essere calcolato usando la Legge di Ohm: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Utilizzare il valore massimo di V_Fdalla scheda tecnica (2.4V) per un progetto conservativo per garantire che la corrente non superi il valore desiderato. Ad esempio, per pilotare a 20mA da un'alimentazione di 5V: R = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130Ω. Verrebbe selezionato il valore standard più vicino (es. 120Ω o 150Ω), considerando la potenza nominale (P = I²R).

8.2 Gestione Termica

Sebbene piccolo, il LED genera calore nella giunzione del semiconduttore. La dissipazione di potenza nominale (72mW) e l'intervallo di temperatura operativa (-40°C a +85°C) devono essere rispettati. Per un funzionamento continuo a o vicino alla corrente massima (30mA), assicurarsi che il PCB fornisca un adeguato rilievo termico. Ciò può comportare l'uso di via termiche sotto il pad termico del LED (se presente), il collegamento a una zona di rame e l'evitare il funzionamento in spazi chiusi e non ventilati. Una temperatura di giunzione eccessiva porta a una ridotta emissione luminosa, invecchiamento accelerato e potenziale guasto prematuro.

8.3 Precauzioni ESD (Scarica Elettrostatica)

Sebbene in questa scheda tecnica non sia esplicitamente classificato per l'immunità ESD, i LED sono generalmente sensibili alle scariche elettrostatiche. Dovrebbero essere osservate le precauzioni standard di manipolazione ESD durante l'assemblaggio e la manipolazione: utilizzare postazioni di lavoro, braccialetti e contenitori conduttivi collegati a terra.

8.4 Progettazione Ottica

L'angolo di visione di 110 gradi fornisce un pattern di emissione ampio e diffuso, adatto per indicatori di stato pensati per essere visti da varie angolazioni. Per applicazioni che richiedono un fascio più focalizzato, sarebbero necessarie ottiche secondarie (lenti o light pipe). La lente trasparente permette di vedere il vero colore del chip (arancione) senza alterazioni.

9. Confronto Tecnico e Guida alla Selezione

Il LTST-020KFKT offre una combinazione specifica di attributi. Quando si seleziona un LED per un progetto, confrontare i seguenti aspetti con le alternative:

• Tecnologia (AlInGaP):Fornisce alta efficienza e buona purezza del colore nello spettro arancione/rosso/ambra. Tipicamente ha una migliore stabilità termica e una durata di vita più lunga rispetto a tecnologie più vecchie come il GaAsP.
• Dimensione Package (020):Uno dei package LED SMD standard più piccoli, ideale per circuiti ad alta densità. Package più grandi (es. 0402, 0603) possono essere più facili da maneggiare manualmente o offrire una gestione della potenza leggermente superiore.
• Luminosità (90-280mcd):Questo intervallo di luminosità è adatto per indicatori interni e retroilluminazione. Per applicazioni leggibili alla luce del sole o segnalazione a lunga distanza, sarebbero necessari LED ad intensità più elevata.
• Tensione (1.8-2.4V):La tensione diretta relativamente bassa consente il funzionamento da alimentazioni logiche a bassa tensione (3.3V, 5V) con una minima caduta di tensione sulla resistenza limitatrice, migliorando l'efficienza energetica.

10. Domande Frequenti (FAQ)

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

Lunghezza d'Onda di Picco (λ_p):La singola lunghezza d'onda alla quale lo spettro di emissione ha la massima intensità (611 nm tipico per questo LED).

Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):La singola lunghezza d'onda della luce monocromatica che, combinata con un riferimento bianco specificato, corrisponde al colore percepito del LED. È derivata dalle coordinate di cromaticità CIE e si correla più strettamente con la percezione del colore dell'occhio umano (600-612 nm per questo LED).

10.2 Posso pilotare questo LED senza una resistenza limitatrice?

No.Pilotare un LED direttamente da una sorgente di tensione causerà un flusso di corrente eccessivo, superando rapidamente il Valore Massimo Assoluto per la corrente diretta (30mA DC), portando a un guasto istantaneo o rapido. È sempre richiesta una resistenza in serie o un circuito di pilotaggio a corrente costante.

10.3 Come interpreto i codici bin quando ordino?

Il codice prodotto completo (es. LTST-020KFKT) può avere suffissi che indicano bin specifici per V_F, I_V, e λ_d. Consultare il produttore o il distributore per le combinazioni di bin disponibili. Selezionare bin più stretti garantisce prestazioni più coerenti tra tutte le unità nella tua produzione, ma può influire su costo e disponibilità.

10.4 Questo LED è adatto per applicazioni automobilistiche?

Questa scheda tecnica standard non elenca la qualifica automobilistica AEC-Q101. Per l'uso in ambienti automobilistici (intervalli di temperatura estesi, vibrazioni, umidità), dovrebbe essere selezionato un LED specificamente qualificato secondo gli standard automobilistici.

11. Esempio Pratico di Progettazione

Scenario:Progettazione di un indicatore di alimentazione "ON" per un dispositivo basato su microcontrollore a 3.3V.

Obiettivo:Fornire un'indicazione arancione chiara e visibile con una corrente diretta di circa 15mA (conservativa per lunga durata).

Passaggi:

1. Selezione Parametri:Dalla scheda tecnica, utilizzare un V_Ftipico di 2.1V per il calcolo. Obiettivo I_F= 15mA.

2. Calcolo Resistenza:R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F= (3.3V - 2.1V) / 0.015A = 80Ω.

3. Valore Standard & Verifica Potenza:Selezionare una resistenza standard da 82Ω. Dissipazione di potenza nella resistenza: P = I²R = (0.015)²* 82 = 0.01845W. Una resistenza standard da 1/16W (0.0625W) o 1/10W è più che sufficiente.

4. Layout PCB:Posizionare la resistenza da 82Ω in serie con l'anodo del LED. Collegare il catodo del LED a massa. Seguire il layout dei pad consigliato dalla sezione 6.1 per il LED. Assicurarsi che la polarità sia corretta (la marcatura del catodo sulla serigrafia del PCB corrisponde alla marcatura del LED).

5. Prestazioni Attese:A 15mA, l'intensità luminosa sarà proporzionalmente inferiore alla condizione di test a 20mA ma comunque sufficiente per un indicatore su pannello. La corrente inferiore riduce anche la temperatura di giunzione, migliorando l'affidabilità a lungo termine.