Scheda Tecnica LED SMD LTST-010VEKT - Rosso AlInGaP - 30mA - 75mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTST-010VEKT è un diodo a emissione luminosa (LED) a montaggio superficiale (SMD) progettato per l'assemblaggio automatizzato su circuito stampato (PCB). Utilizza un materiale semiconduttore in fosfuro di alluminio indio gallio (AlInGaP) per produrre luce rossa. Le sue dimensioni ridotte lo rendono adatto per applicazioni con vincoli di spazio in vari settori dell'elettronica.

1.1 Vantaggi Principali

• Ingombro Miniaturizzato:Il package compatto secondo standard EIA consente layout PCB ad alta densità.
• Compatibilità con l'Automazione:Confezionato in nastro da 12mm su bobine da 7 pollici, è pienamente compatibile con linee di assemblaggio automatizzate pick-and-place e tecnologia a montaggio superficiale (SMT).
• Robusta Compatibilità di Processo:Progettato per resistere ai profili standard di saldatura a rifusione a infrarossi (IR) utilizzati nei processi di produzione senza piombo (Pb-free).
• Conformità Ambientale:Il prodotto è conforme alla direttiva RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose).
• Affidabilità:I componenti sono precondizionati al Livello di Sensibilità all'Umidità JEDEC 3, garantendo affidabilità durante il processo di saldatura.

1.2 Mercati e Applicazioni Target

Questo LED è destinato a un'ampia gamma di elettronica di consumo, industriale e per telecomunicazioni dove è richiesta un'indicazione di stato affidabile o un'illuminazione di basso livello.

• Apparecchiature di Telecomunicazione:Indicatori di stato in router, modem e switch di rete.
• Automazione d'Ufficio:Indicatori su pannelli di stampanti, scanner e fotocopiatrici.
• Elettrodomestici:Indicatori di accensione/standby in televisori, impianti audio ed elettrodomestici.
• Pannelli di Controllo Industriali:Indicazione di segnale e guasto.
• Retroilluminazione Pannelli Frontali:Illuminazione per pulsanti e simboli.
• Insegne e Apparecchi Luminosi Simbolici per Interni.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 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):75 mW. Questa è la massima potenza che il package LED può dissipare come calore a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C.
• Corrente Diretta Continua (IF):30 mA. La massima corrente continua applicabile.
• Corrente Diretta di Picco:80 mA. È consentita solo in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms) per ottenere brevemente un'uscita luminosa più elevata.
• Tensione Inversa (VR):5 V. Superare questa tensione in polarizzazione inversa può causare un'immediata rottura della giunzione.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento:-40°C a +85°C. L'intervallo di temperatura ambiente per un funzionamento affidabile.
• Intervallo di Temperatura di Conservazione:-40°C a +100°C.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi parametri sono misurati in condizioni di prova standard Ta=25°C e IF=20mA, salvo diversa specificazione.

• Intensità Luminosa (Iv):Varia da 560 mcd (min) a 1120 mcd (max), con un valore tipico all'interno di questo intervallo. Misurata utilizzando un sensore filtrato secondo la curva di risposta fotopica dell'occhio CIE.
• Angolo di Visione (2θ½):115 gradi (tipico). Questo ampio angolo di visione indica che l'intensità luminosa è la metà del suo valore di picco a ±57.5 gradi dall'asse centrale, adatto per applicazioni che richiedono ampia visibilità.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λp):639 nm (tipico). La lunghezza d'onda alla quale la potenza spettrale in uscita è massima.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd):Tra 617 nm e 633 nm. Questa è la singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano, che definisce il colore \"rosso\". La tolleranza all'interno del suo bin è di ± 1nm.
• Larghezza a Mezza Altezza della Linea Spettrale (Δλ):20 nm (tipico). La larghezza di banda spettrale in cui l'emissione è almeno la metà dell'intensità di picco, indicando la purezza del colore.
• Tensione Diretta (VF):Tra 1.6 V (min) e 2.5 V (max) a 20mA. La caduta di tensione ai capi del LED durante il funzionamento.
• Corrente Inversa (IR):10 µA (max) quando viene applicata una tensione inversa di 5V. Questo parametro è principalmente per test di qualità; il dispositivo non è progettato per funzionamento inverso.

3. Sistema di Classificazione in Bin

I LED sono suddivisi in bin di prestazione per garantire coerenza nell'applicazione. I progettisti possono selezionare i bin per soddisfare requisiti specifici di progetto per luminosità, tensione o colore.

3.1 Rango di Intensità Luminosa (Iv)

La classificazione in bin garantisce un livello minimo di luminosità. La tolleranza all'interno di ogni bin è di ±11%.

• U2:560 mcd (Min) a 710 mcd (Max)
• V1:710 mcd (Min) a 900 mcd (Max)
• V2:900 mcd (Min) a 1120 mcd (Max)

3.2 Rango di Tensione Diretta (VF)

La classificazione in bin aiuta nella progettazione di circuiti di pilotaggio a corrente costante. La tolleranza all'interno di ogni bin è di ± 0.1V.

• G1:1.60 V (Min) a 1.90 V (Max)
• G2:1.90 V (Min) a 2.20 V (Max)
• G3:2.20 V (Min) a 2.50 V (Max)

3.3 Rango di Lunghezza d'Onda Dominante (WD)

Critico per applicazioni in cui il colore è fondamentale. La tolleranza all'interno di ogni bin è di ± 1nm.

• R1:617.0 nm (Min) a 621.0 nm (Max)
• R2:621.0 nm (Min) a 625.0 nm (Max)
• R3:625.0 nm (Min) a 629.0 nm (Max)
• R4:629.0 nm (Min) a 633.0 nm (Max)

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene grafici specifici siano referenziati nella scheda tecnica, le curve tipiche per questo tipo di LED forniscono informazioni cruciali per la progettazione.

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

La curva I-V è esponenziale. Un piccolo aumento della tensione oltre la soglia di accensione provoca un grande aumento della corrente. Ciò sottolinea l'importanza di pilotare i LED con una sorgente di corrente costante, non di tensione costante, per prevenire la fuga termica e garantire un'uscita luminosa stabile.

4.2 Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta

L'uscita luminosa è approssimativamente proporzionale alla corrente diretta nell'intervallo nominale. Operare al di sopra della corrente continua massima assoluta può portare a una depreciazione accelerata dei lumen e a una riduzione della durata di vita.

4.3 Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente

L'intensità luminosa diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Per i LED AlInGaP, l'uscita luminosa può calare significativamente ad alte temperature. Una gestione termica efficace sul PCB è essenziale per mantenere le prestazioni in ambienti ad alta temperatura.

4.4 Distribuzione Spettrale

Lo spettro di emissione è centrato attorno a 639 nm (picco) con una larghezza a metà altezza tipica di 20 nm, definendo il suo colore rosso saturo. Il bin della lunghezza d'onda dominante determina la tonalità precisa.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il LED è fornito in un package standard a montaggio superficiale. Note dimensionali chiave includono:

• Tutte le dimensioni sono in millimetri.
• La tolleranza standard è di ±0.1 mm salvo diversa specificazione.
• Il colore della lente è trasparente, mentre il colore della sorgente luminosa è rosso AlInGaP.

5.2 Identificazione della Polarità e Layout Consigliato dei Pad PCB

La scheda tecnica include un land pattern consigliato per la saldatura a rifusione a infrarossi o a fase di vapore. Seguire questo pattern garantisce una corretta formazione e allineamento del giunto di saldatura. Il catodo è tipicamente contrassegnato sul dispositivo o indicato nel diagramma dell'impronta. La polarità corretta è essenziale per il funzionamento.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione IR

Viene fornito un profilo di rifusione senza piombo suggerito, conforme a J-STD-020B. 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:Dovrebbe essere controllato secondo le specifiche della pasta saldante.
• Tempo Totale di Saldatura:Massimo 10 secondi alla temperatura di picco, con un massimo di due cicli di rifusione consigliati.

Nota:Il profilo ottimale dipende dall'assemblaggio PCB specifico. Il profilo fornito è una linea guida che deve essere caratterizzata per l'impostazione di produzione effettiva.

6.2 Saldatura Manuale (Se Necessaria)

• Temperatura del Saldatore:Massimo 300°C.
• Tempo di Saldatura:Massimo 3 secondi per pad.
• Frequenza:Una sola volta. Evitare riscaldamenti ripetuti.

6.3 Pulizia

Se è necessaria la pulizia dopo la saldatura, utilizzare solo solventi specificati per evitare di danneggiare il package plastico. L'immersione in alcol etilico o isopropilico a temperatura ambiente per meno di un minuto è accettabile. Non utilizzare la pulizia ad ultrasuoni a meno che non sia verificata la compatibilità.

7. Precauzioni per Conservazione e Manipolazione

7.1 Sensibilità all'Umidità

Il dispositivo è classificato al Livello di Sensibilità all'Umidità (MSL) 3.

• Confezione Sigillata:Conservare a ≤ 30°C e ≤ 70% UR. Utilizzare entro un anno dalla data di confezionamento.
• Confezione Aperta:Se la busta barriera all'umidità viene aperta, i componenti devono essere conservati a ≤ 30°C e ≤ 60% UR.
• Vita a Punto:I componenti esposti alle condizioni ambientali della fabbrica devono essere saldati entro 168 ore (7 giorni).
• Conservazione Prolungata/Cottura:Se esposti per più di 168 ore, è necessaria una cottura a 60°C per almeno 48 ore prima della rifusione per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire danni da \"popcorning\" durante la saldatura.

7.2 Limiti di Applicazione

Questo componente è progettato per apparecchiature elettroniche commerciali e industriali standard. Non è qualificato per applicazioni critiche per la sicurezza in cui un guasto potrebbe mettere a rischio la vita o la salute (es. aviazione, supporto vitale medico, controllo dei trasporti) senza preventiva consultazione e qualifica specifica.

8. Confezionamento e Informazioni per l'Ordine

8.1 Confezionamento Standard

• Nastro:Nastro portante goffrato da 12mm di larghezza.
• Bobina:Bobina da 7 pollici (178mm) di diametro.
• Quantità per Bobina:4000 pezzi.
• Quantità Minima d'Ordine (MOQ):500 pezzi per quantità residue.
• Standard di Confezionamento:Conforme alle specifiche ANSI/EIA-481.

9. Considerazioni per la Progettazione dell'Applicazione

9.1 Metodo di Pilotaggio

I LED sono dispositivi pilotati a corrente. Il metodo più affidabile è utilizzare una sorgente di corrente costante o una resistenza limitatrice di corrente in serie con una sorgente di tensione.

Calcolo della Resistenza in Serie (R_s):
R_s= (V_{alimentazione}- V_F) / I_F
Dove V_Fè la tensione diretta del LED (utilizzare il valore massimo dalla scheda tecnica per il progetto nel caso peggiore), I_Fè la corrente diretta desiderata (es. 20mA), e V_{alimentazione}è la tensione della sorgente.

Esempio:Per un'alimentazione a 5V, V_F(max)=2.5V, I_F=20mA.
R_s= (5V - 2.5V) / 0.020A = 125 Ω. Una resistenza standard da 120 Ω o 150 Ω sarebbe adatta.

9.2 Gestione Termica

Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa (75mW), mantenere una bassa temperatura di giunzione è la chiave per l'affidabilità a lungo termine e un'uscita luminosa stabile. Assicurarsi che il PCB abbia un'adeguata dissipazione termica, specialmente se si utilizzano più LED o se la temperatura ambiente è alta. Evitare di posizionare componenti che generano calore nelle vicinanze.

9.3 Progettazione Ottica

L'angolo di visione di 115 gradi fornisce un'ampia visibilità. Per applicazioni che richiedono un fascio più focalizzato, possono essere utilizzate ottiche secondarie (lenti). La lente trasparente è ottimale per applicazioni in cui si desidera il vero colore del chip AlInGaP senza diffusione.

10. Domande Frequenti (FAQ)

10.1 Posso pilotare questo LED direttamente da un pin GPIO di un microcontrollore?

Dipende dalla capacità di erogazione di corrente del pin GPIO. La maggior parte dei pin MCU può erogare 20-25mA, che rientra nell'intervallo operativo del LED. Tuttavia, sideveutilizzare una resistenza limitatrice di corrente in serie come descritto nella sezione 9.1. Non collegare mai un LED direttamente tra una sorgente di tensione e un pin GPIO, poiché ciò può distruggere sia il LED che il pin del microcontrollore a causa della corrente eccessiva.

10.2 Perché esiste una corrente di picco nominale (80mA) superiore alla corrente continua nominale (30mA)?

La corrente di picco nominale consente un funzionamento pulsato, come nei display multiplexati o per brevi lampi ad alta luminosità. Il ciclo di lavoro (1/10) e la breve larghezza dell'impulso (0.1ms) garantiscono che la potenza media e la temperatura di giunzione non superino i limiti di sicurezza. Per il funzionamento continuo, deve essere rispettato il limite di 30mA in DC.

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

Lunghezza d'Onda di Picco (λp)è la lunghezza d'onda fisica alla quale il LED emette la massima potenza ottica.Lunghezza d'Onda Dominante (λd)è un valore calcolato basato sulla percezione del colore umana (diagramma di cromaticità CIE); è la lunghezza d'onda della luce monocromatica che apparirebbe dello stesso colore del LED. λd è più rilevante per la specifica del colore nelle applicazioni visive.

10.4 Come seleziono il bin corretto per la mia applicazione?

• Scegliere unbin Iv (U2, V1, V2)in base alla luminosità minima richiesta.
• Scegliere unbin VF (G1, G2, G3)se il tuo progetto è sensibile alle variazioni di caduta di tensione, specialmente quando si pilotano più LED in serie.
• Scegliere unbin WD (R1-R4)per applicazioni critiche per il colore dove è necessaria una tonalità coerente tra più unità o con altri componenti.