Scheda Tecnica LED SMD LTST-B680VEKT - AlInGaP Rosso - 20mA - 710-1400mcd - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

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

1.1 Caratteristiche

• Conforme alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose).
• Confezionato su nastro da 8mm su bobine da 7 pollici di diametro per apparecchiature automatiche pick-and-place.
• Contorno del package standard EIA (Electronic Industries Alliance).
• Ingresso compatibile con i livelli logici dei circuiti integrati (IC).
• Progettato per la compatibilità con i profili di rifusione a infrarossi.
• Precondizionato al Livello di Sensibilità all'Umidità JEDEC (Joint Electron Device Engineering Council) 3.

1.2 Applicazioni

This LED is suitable for a broad range of electronic equipment, including but not limited to:

• Dispositivi di telecomunicazione (es. telefoni cordless, telefoni cellulari).
• Apparecchiature per l'automazione d'ufficio (es. computer portatili, sistemi di rete).
• Elettrodomestici ed elettronica di consumo.
• Pannelli di controllo e strumentazione industriale.
• Applicazioni per segnaletica e display interni.

2. Dimensioni del Package e Dati Meccanici

Il LED presenta un package SMD standard. La lente è trasparente. Le dimensioni critiche includono lunghezza, larghezza e altezza, con una tolleranza generale di ±0,2 mm salvo diversa indicazione nel disegno dimensionale dettagliato. La polarità è indicata da un segno del catodo sul package. Viene fornito il layout consigliato dei pad di attacco PCB per la rifusione a infrarossi o in fase di vapore per garantire una corretta formazione del giunto di saldatura e la gestione termica.

3. Approfondimento Specifiche Tecniche

3.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Il funzionamento in queste condizioni non è garantito.

• Dissipazione di Potenza (Pd):130 mW a Ta=25°C.
• Corrente Diretta di Picco (I_F(peak)):100 mA (impulsata con duty cycle 1/10, larghezza impulso 0,1ms).
• Corrente Diretta Continua (I_F):50 mA DC.
• Tensione Inversa (V_R):5 V.Nota: Il dispositivo non è progettato per funzionare in polarizzazione inversa; questo valore si riferisce principalmente a condizioni di test.
• Intervallo di Temperatura Operativa (T_opr):-40°C a +100°C.
• Intervallo di Temperatura di Conservazione (T_stg):-40°C a +100°C.

3.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi sono i parametri di prestazione tipici misurati a una temperatura ambiente (T_a) di 25°C e una corrente diretta (I_F) di 20 mA, salvo diversa indicazione.

• Intensità Luminosa (I_V):Compresa tra un minimo di 710 mcd e un massimo di 1400 mcd. Misurata utilizzando un sensore filtrato per approssimare la curva di risposta fotopica dell'occhio CIE.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):120 gradi (tipico). Questo è l'angolo totale a cui l'intensità luminosa è la metà del valore misurato sull'asse centrale.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):Tra 617,0 nm e 630,0 nm, definisce il colore rosso percepito. Tolleranza ±1 nm.
• Larghezza a Metà Altezza Spettrale (Δλ):Circa 15 nm (tipico), indica la purezza spettrale della luce emessa.
• Tensione Diretta (V_F):Tra 1,8 V e 2,6 V a 20 mA.
• Corrente Inversa (I_R):Massimo 10 μA quando viene applicata una tensione inversa di 5 V.

4. Spiegazione del Sistema di Classificazione (Binning)

Per garantire coerenza nell'applicazione, i LED vengono selezionati (classificati) in base a parametri chiave. Ciò consente ai progettisti di scegliere componenti che soddisfino specifici requisiti di tensione o luminosità per il loro circuito.

4.1 Classificazione della Tensione Diretta (V_F)

Classificato a I_F= 20 mA. Ogni classe ha una tolleranza di ±0,1V.

• Classe D2: V_F= 1,8V a 2,0V
• Classe D3: V_F= 2,0V a 2,2V
• Classe D4: V_F= 2,2V a 2,4V
• Classe D5: V_F= 2,4V a 2,6V

4.2 Classificazione dell'Intensità Luminosa (I_V)

Classificato a I_F= 20 mA. Ogni classe ha una tolleranza di ±11%.

• Classe V1: I_V= 710 mcd a 900 mcd
• Classe V2: I_V= 900 mcd a 1120 mcd
• Classe W1: I_V= 1120 mcd a 1400 mcd

5. Analisi delle Curve di Prestazione

Le curve di prestazione tipiche illustrano la relazione tra vari parametri. Sono essenziali per comprendere il comportamento del dispositivo in diverse condizioni operative.

• Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V):Mostra la relazione esponenziale, cruciale per progettare circuiti di limitazione della 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.
• Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Mostra la riduzione dell'emissione luminosa all'aumentare della temperatura di giunzione, aspetto critico per la gestione termica in applicazioni ad alta potenza o ad alta temperatura ambiente.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico della potenza radiante relativa rispetto alla lunghezza d'onda, centrato sulla lunghezza d'onda dominante con una caratteristica larghezza a metà altezza.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Rifusione Consigliato

Per processi di saldatura senza piombo (Pb-free), seguire un profilo conforme a J-STD-020. I parametri chiave includono:

• Preriscaldamento:150°C a 200°C.
• Tempo di Preriscaldamento:Massimo 120 secondi.
• Temperatura di Picco:Massimo 260°C.
• Tempo Sopra il Liquido:Come da specifiche della pasta saldante, ma tipicamente massimo 10 secondi.
• Numero massimo di cicli di rifusione: Two.

Nota: Il profilo effettivo deve essere caratterizzato per il design PCB specifico, i componenti e la pasta saldante utilizzati.

6.2 Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale:

• Temperatura del Saldatore:Massimo 300°C.
• Tempo di Saldatura:Massimo 3 secondi per terminale.
• Numero massimo di tentativi di saldatura:Una sola volta.

6.3 Pulizia

Utilizzare solo solventi di pulizia approvati. L'immersione in alcol etilico o isopropilico a temperatura ambiente per meno di un minuto è accettabile se è necessaria la pulizia. Evitare liquidi chimici non specificati.

7. Conservazione e Manipolazione

7.1 Sensibilità all'Umidità

Questo dispositivo è classificato MSL 3. Quando la busta originale anti-umidità è sigillata con essiccante:

• Conservare a ≤30°C e ≤70% UR.
• La durata di conservazione è di un anno dalla data di sigillatura della busta.

Una volta aperta la busta originale:

• Conservare a ≤30°C e ≤60% UR.
• Si raccomanda di completare la saldatura a rifusione IR entro 168 ore (7 giorni).
• Per conservazioni oltre le 168 ore, conservare in un contenitore sigillato con essiccante o in un essiccatore a azoto.
• I dispositivi esposti oltre le 168 ore devono essere sottoposti a "baking" a circa 60°C per almeno 48 ore prima della saldatura per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire il fenomeno del "popcorning" durante la rifusione.

7.2 Scariche Elettrostatiche (ESD)

Sebbene non sia esplicitamente classificato come dispositivo sensibile alle ESD in questa scheda tecnica, è una pratica standard del settore manipolare tutti i componenti semiconduttori, inclusi i LED, con le opportune precauzioni ESD (es. postazioni di lavoro messe a terra, braccialetti) per prevenire danni da elettricità statica o sovratensioni.

8. Considerazioni per la Progettazione Applicativa

8.1 Progettazione del Circuito di Pilotaggio

I LED sono dispositivi pilotati in corrente. Per garantire una luminosità uniforme e prevenire l'"accaparramento" di corrente, specialmente quando si collegano più LED in parallelo, dovrebbe essere utilizzata una resistenza di limitazione di corrente in serie per ciascun LED. Non è consigliabile pilotare i LED direttamente da una sorgente di tensione senza regolazione di corrente, poiché piccole variazioni nella tensione diretta (V_F) possono portare a grandi differenze di corrente e, di conseguenza, di luminosità tra i dispositivi.

8.2 Gestione Termica

La dissipazione di potenza massima è di 130 mW. Il funzionamento alla corrente diretta continua massima (50 mA) o vicino ad essa genererà calore. Un corretto layout del PCB, inclusa un'adeguata area di rame per i pad di attacco che fungano da dissipatore di calore, è importante per mantenere la temperatura di giunzione entro limiti sicuri, garantendo affidabilità a lungo termine e un'emissione luminosa stabile.

8.3 Progettazione Ottica

L'ampio angolo di visione di 120 gradi rende questo LED adatto ad applicazioni che richiedono un'illuminazione ad ampia area o visibilità da angoli ampi. Per applicazioni che richiedono un fascio più focalizzato, sarebbero necessarie ottiche secondarie (es. lenti).

9. Confezionamento e Ordinazione

Il confezionamento standard è su nastro portante goffrato da 8mm di larghezza su bobine da 7 pollici (178mm) di diametro. Ogni bobina contiene 2000 pezzi. Le tasche del nastro sono sigillate con un nastro coprente superiore. Il confezionamento segue le specifiche ANSI/EIA-481. Per quantità residue può essere applicata una quantità d'ordine minima di 500 pezzi.

10. Confronto Tecnico e Guida alla Selezione

Quando si seleziona questo LED, i fattori distintivi chiave includono la sua tecnologia AlInGaP, che tipicamente offre maggiore efficienza e migliore stabilità termica per i colori rosso/arancio/ambra rispetto a tecnologie più vecchie come il GaAsP. È notevole la combinazione di un'intensità luminosa relativamente alta (fino a 1400 mcd) con un ampio angolo di visione. I progettisti dovrebbero confrontare la classificazione V_Fe la classificazione I_Vcon il margine di tensione del loro circuito e la coerenza di luminosità richiesta. La compatibilità con i processi di assemblaggio SMD standard (rifusione, nastro e bobina) è un vantaggio significativo per la produzione automatizzata.

11. Domande Frequenti (FAQ)

11.1 Posso pilotare questo LED senza una resistenza di limitazione di corrente?

Risposta:È fortemente sconsigliato. La tensione diretta ha un coefficiente di temperatura negativo e può variare tra le unità. Pilotare direttamente da una sorgente di tensione può portare a fuga termica, dove l'aumento di corrente causa più calore, il quale abbassa V_F, permettendo a ancora più corrente di fluire, potenzialmente distruggendo il LED. Utilizzare sempre una resistenza in serie o un driver a corrente costante.

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

Risposta:La lunghezza d'onda dominante (λ_d) è derivata dal diagramma di cromaticità CIE e rappresenta la singola lunghezza d'onda di una luce monocromatica che apparirebbe avere lo stesso colore dell'emissione del LED all'occhio umano. La lunghezza d'onda di picco è la lunghezza d'onda alla quale la distribuzione di potenza spettrale è massima. Per i LED, la lunghezza d'onda dominante è il parametro più rilevante per la specifica del colore.

11.3 Perché le condizioni di conservazione dopo l'apertura della busta sono così rigide?

Risposta:I package SMD possono assorbire umidità dall'atmosfera. Durante il processo di saldatura a rifusione ad alta temperatura, questa umidità intrappolata può vaporizzarsi rapidamente, creando una pressione interna che può delaminare il package o creparre il die ("popcorning"). La durata di conservazione di 168 ore e i requisiti di "baking" sono metodi standardizzati (JEDEC MSL) per gestire questo rischio.

12. Esempio Pratico di Progettazione

Scenario:Progettazione di un pannello indicatore di stato con 5 LED rossi in parallelo, alimentati da un'alimentazione DC 5V. Corrente diretta target per LED è 20 mA.

1. Calcolo della Resistenza in Serie:Utilizzando V_Ftipica = 2,2V (Classe D3). R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F= (5V - 2,2V) / 0,02A = 140 Ω. Il valore standard più vicino di 150 Ω risulterebbe in I_F≈ 18,7 mA.
2. Potenza Nominale della Resistenza:P = I²* R = (0,0187)²* 150 ≈ 0,052 W. Una resistenza standard da 1/8W (0,125W) o 1/10W è sufficiente.
3. Layout del Circuito:Posizionare una resistenza da 150 Ω in serie con ciascuno dei 5 LED. Non condividere una singola resistenza tra più LED in parallelo, poiché le variazioni di V_Fcauserebbero luminosità non uniforme.
4. Progettazione Termica del PCB:Assicurarsi che i pad dei LED abbiano un'area di rame sufficiente connessa per dissipare il calore, specialmente se la temperatura ambiente è alta o se l'involucro limita il flusso d'aria.

13. Principio di Funzionamento

Questo LED si basa su una giunzione p-n semiconduttrice realizzata con materiali AlInGaP. Quando viene applicata una tensione di polarizzazione diretta che supera la barriera di potenziale della giunzione, gli elettroni dalla regione di tipo n e le lacune dalla regione di tipo p vengono iniettati nella regione attiva. Quando questi portatori di carica si ricombinano, l'energia viene rilasciata sotto forma di fotoni (luce). La composizione specifica della lega AlInGaP determina l'energia del bandgap, che definisce direttamente la lunghezza d'onda dominante della luce emessa - in questo caso, nello spettro rosso (617-630 nm). La lente epossidica trasparente incapsula il die semiconduttore, fornisce protezione meccanica e modella il modello di emissione luminosa.

14. Tendenze Tecnologiche

I LED SMD continuano a evolversi verso una maggiore efficienza (più lumen per watt), una migliore coerenza del colore attraverso classificazioni più strette e un'affidabilità aumentata. C'è una tendenza alla miniaturizzazione mantenendo o aumentando l'emissione luminosa. Inoltre, i progressi nei materiali di incapsulamento mirano a migliorare le prestazioni termiche, permettendo correnti di pilotaggio e densità di potenza più elevate. L'adozione diffusa della tecnologia AlInGaP per i colori rosso, arancione e ambra ha largamente sostituito materiali più vecchi e meno efficienti, offrendo migliori prestazioni in temperatura e una maggiore durata operativa. L'integrazione dei LED con circuiti di controllo integrati (es. driver a corrente costante, LED RGB indirizzabili) è un'altra tendenza significativa, che semplifica la progettazione del sistema per l'utente finale.