Scheda Tecnica LED SMD LTST-S270KDKT - Chip Rosso AllnGaP - 20mA - 50mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTST-S270KDKT è un LED a montaggio superficiale (SMD) progettato per l'assemblaggio automatizzato su circuito stampato (PCB). Presenta un fattore di forma miniaturizzato adatto ad applicazioni con spazio limitato. Il dispositivo utilizza un chip semiconduttore ultra-luminoso in Alluminio Indio Gallio Fosfuro (AllnGaP) per produrre luce rossa, racchiuso in un package con lente trasparente. Questa combinazione è progettata per applicazioni che richiedono alta affidabilità e compatibilità con i moderni processi produttivi.

1.1 Caratteristiche

• Conforme alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose).
• Configurazione del chip laterale con terminali stagnati per una migliore saldabilità.
• Utilizza la tecnologia del chip AllnGaP ultra-luminoso per un'elevata intensità luminosa.
• Confezionato su nastro da 8mm su bobine da 7 pollici di diametro per l'assemblaggio automatizzato pick-and-place.
• Conforme agli standard di package EIA (Electronic Industries Alliance).
• Caratteristiche di pilotaggio compatibili con circuiti integrati.
• Progettato per la compatibilità con apparecchiature di posizionamento automatico.
• Adatto per processi di saldatura a rifusione a infrarossi (IR).

1.2 Applicazioni

Questo LED è destinato a un'ampia gamma di apparecchiature elettroniche dove dimensioni compatte, affidabilità ed assemblaggio efficiente sono critici. Le aree applicative tipiche includono:

• Telecomunicazioni:Indicatori di stato in telefoni cordless, cellulari e apparecchiature di rete.
• Automazione d'Ufficio ed Elettronica di Consumo:Retroilluminazione per tastiere e keypad in computer portatili e altri dispositivi portatili.
• Elettrodomestici ed Apparecchiature Industriali:Indicatori di alimentazione, modalità o stato.
• Display e Insegne:Micro-display e illuminazione di simboli in applicazioni indoor.

2. Dimensioni del Package e Informazioni Meccaniche

Il LED è fornito in un package SMD standard. Il colore della lente è trasparente e il colore della sorgente luminosa è rosso dal chip AllnGaP. Tutte le tolleranze dimensionali sono di \u00b10.1 mm salvo diversa specifica. I disegni meccanici dettagliati del componente, le piazzole di saldatura PCB consigliate e il confezionamento su nastro e bobina sono forniti nel documento originale, essenziali per il design del layout PCB e la pianificazione del processo di assemblaggio.

3. Caratteristiche e Valori Limite

3.1 Valori Limite Assoluti

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Tutti i valori sono specificati a una temperatura ambiente (Ta) di 25\u00b0C.

• Dissipazione di Potenza (Pd):50 mW
• Corrente Diretta di Picco (I_F(PEAK)):40 mA (a ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms)
• Corrente Diretta Continua (I_F):20 mA
• Tensione Inversa (V_R):5 V
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento (T_opr):-30\u00b0C a +85\u00b0C
• Intervallo di Temperatura di Conservazione (T_stg):-40\u00b0C a +85\u00b0C
• Condizioni di Saldatura a Infrarossi:Temperatura di picco di 260\u00b0C per un massimo di 10 secondi.

3.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi sono i parametri operativi tipici misurati a Ta=25\u00b0C e I_F=20 mA, salvo diversa indicazione.

• Intensità Luminosa (I_V):4.5 - 45.0 mcd (millicandela). Misurata con un filtro che approssima la curva di risposta fotopica dell'occhio CIE.
• Angolo di Visione (2\u03b8_1/2):130 gradi. Definita come l'angolo totale in cui l'intensità è la metà del valore assiale (sull'asse).
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (\u03bb_P):650.0 nm (tipico).
• Lunghezza d'Onda Dominante (\u03bb_d):630.0 - 645.0 nm. Questa singola lunghezza d'onda definisce il colore percepito del LED sul diagramma di cromaticità CIE.
• Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (\u0394\u03bb):20 nm (tipico). La larghezza dello spettro di emissione a metà della sua intensità massima.
• Tensione Diretta (V_F):1.6 - 2.4 V.
• Corrente Inversa (I_R):10 \u03bcA (massimo) a V_R=5V.

3.3 Precauzioni per le Scariche Elettrostatiche (ESD)

I LED sono sensibili alle scariche elettrostatiche e ai sovratensioni. Devono essere implementate adeguate misure di controllo ESD durante la manipolazione e l'assemblaggio. Ciò include l'uso di braccialetti collegati a terra, guanti antistatici e l'assicurarsi che tutte le apparecchiature e le postazioni di lavoro siano correttamente messe a terra per prevenire guasti latenti o catastrofici del dispositivo.

4. Sistema di Classificazione in Bin

Per garantire la coerenza di colore e luminosità nella produzione, i LED vengono suddivisi in bin in base all'intensità luminosa. Il LTST-S270KDKT utilizza i seguenti codici bin per la sua emissione rossa, misurata a 20 mA.

• Bin J:4.5 - 7.1 mcd
• Bin K:7.1 - 11.2 mcd
• Bin L:11.2 - 18.0 mcd
• Bin M:18.0 - 28.0 mcd
• Bin N:28.0 - 45.0 mcd

Una tolleranza di \u00b115% è applicata ai limiti di ogni bin di intensità luminosa. I progettisti devono specificare il codice bin richiesto per garantire il livello di luminosità desiderato nell'applicazione finale.

5. Analisi delle Curve di Prestazione

Il documento originale include le tipiche curve di prestazione, cruciali per comprendere il comportamento del dispositivo in varie condizioni. Queste curve illustrano tipicamente la relazione tra corrente diretta e intensità luminosa (I_Fvs. I_V), corrente diretta e tensione diretta (I_Fvs. V_F), e l'effetto della temperatura ambiente sull'intensità luminosa. L'analisi di queste curve consente ai progettisti di ottimizzare la corrente di pilotaggio per efficienza e luminosità, comprendere i requisiti di tensione per il design dell'alimentazione e tenere conto della derating termico in ambienti ad alta temperatura.

6. Linee Guida per l'Assemblaggio e la Manipolazione

6.1 Pulizia

Detergenti chimici non specificati possono danneggiare il package del LED. Se la pulizia è necessaria dopo la saldatura o a causa di contaminazione, utilizzare alcol etilico o isopropilico a temperatura ambiente. Il tempo di immersione deve essere inferiore a un minuto per prevenire potenziali danni alla lente epossidica o alla struttura interna.

6.2 Processo di Saldatura

Il dispositivo è compatibile con i processi di saldatura a rifusione a infrarossi (IR), standard per l'assemblaggio SMD. È raccomandato un profilo di processo senza piombo (Pb-free).

• Preriscaldamento:150\u00b0C a 200\u00b0C.
• Tempo di Preriscaldamento:Massimo 120 secondi.
• Temperatura di Picco:Massimo 260\u00b0C.
• Tempo Sopra il Liquido:Massimo 10 secondi alla temperatura di picco. La rifusione non deve essere eseguita più di due volte.

Per la riparazione manuale con saldatore, la temperatura della punta non deve superare i 300\u00b0C e il tempo di contatto deve essere limitato a un massimo di 3 secondi per giunto. È fondamentale seguire i profili di rifusione standard JEDEC e le raccomandazioni del produttore della pasta saldante per garantire giunti di saldatura affidabili e prevenire danni termici al LED.

6.3 Condizioni di Conservazione

Una corretta conservazione è vitale per mantenere la saldabilità e l'affidabilità del dispositivo.

• Confezione Sigillata:Conservare a \u2264 30\u00b0C e \u2264 90% di Umidità Relativa (UR). La durata di conservazione è di un anno quando conservato nella busta originale anti-umidità con essiccante.
• Confezione Aperta:Per i componenti rimossi dalla confezione originale, l'ambiente di conservazione non deve superare i 30\u00b0C o il 60% di UR. Si raccomanda di completare la rifusione IR entro una settimana (Livello di Sensibilità all'Umidità 3, MSL 3). Per una conservazione più lunga al di fuori della busta originale, utilizzare un contenitore sigillato con essiccante o un essiccatore a azoto. I componenti conservati per più di una settimana devono essere sottoposti a baking a circa 60\u00b0C per almeno 20 ore prima della saldatura per rimuovere l'umidità assorbita.

7. Confezionamento e Informazioni per l'Ordine

Il confezionamento standard per l'assemblaggio in grandi volumi è costituito da nastro portacomponenti goffrato da 8mm di larghezza avvolto su bobine da 7 pollici (178mm) di diametro. Ogni bobina contiene 4000 pezzi. Il nastro è sigillato con un nastro di copertura superiore. Il confezionamento segue le specifiche ANSI/EIA-481. Per quantità minori, è disponibile una confezione minima di 500 pezzi. Il nastro è progettato per consentire un massimo di due componenti mancanti consecutivi (tasche vuote).

8. Considerazioni per il Design Applicativo

8.1 Design del Circuito di Pilotaggio

I LED sono dispositivi pilotati in corrente. Per garantire una luminosità uniforme quando si pilotano più LED, specialmente in configurazioni parallele, è essenziale utilizzare una resistenza limitatrice di corrente in serie con ciascun LED. Questo compensa la naturale variazione della tensione diretta (V_F) da un dispositivo all'altro. Pilotare i LED direttamente da una sorgente di tensione senza regolazione di corrente può portare a corrente eccessiva, fuga termica e riduzione della durata di vita. Il semplice metodo della resistenza in serie (Circuito A nel documento originale) è un approccio affidabile e comune.

8.2 Gestione Termica

Sebbene il package sia piccolo, devono essere rispettati la dissipazione di potenza (50 mW massimo) e l'intervallo di temperatura di funzionamento (-30\u00b0C a +85\u00b0C). L'emissione luminosa tipicamente diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Nelle applicazioni in cui il LED è pilotato alla sua corrente massima o vicino ad essa, o in ambienti ad alta temperatura, si dovrebbe considerare il layout del PCB per fornire un adeguato smaltimento termico tramite piazzole e tracce di rame.

8.3 Ambito Applicativo e Affidabilità

Questo prodotto è destinato all'uso in apparecchiature elettroniche commerciali e di consumo standard. Per applicazioni che richiedono un'affidabilità eccezionale dove un guasto potrebbe compromettere la sicurezza o la salute (es. aviazione, supporto vitale medico, controllo dei trasporti), sono necessarie ulteriori qualifiche e consultazioni. Il dispositivo non è progettato per l'esposizione continua all'aperto o per ambienti ostili a meno che non sia adeguatamente protetto.

9. Confronto Tecnico e Tendenze

L'uso della tecnologia AllnGaP per i LED rossi rappresenta un significativo progresso rispetto alle tecnologie più vecchie come il Fosfuro di Gallio Arseniuro (GaAsP). L'AllnGaP offre un'efficienza luminosa superiore, risultando in una maggiore luminosità a parità di corrente di pilotaggio, e una migliore stabilità termica. Il package laterale (al contrario di quello a emissione superiore) è specificamente vantaggioso per applicazioni in cui la luce deve essere diretta parallelamente alla superficie del PCB, come nei pannelli illuminati lateralmente o nelle applicazioni con guide luminose per la retroilluminazione delle tastiere. La tendenza nei LED SMD continua verso una maggiore efficienza, package più piccoli e una più ampia compatibilità con processi di assemblaggio automatizzati ad alta temperatura come la saldatura a rifusione senza piombo.

10. Domande Frequenti (FAQ)

D: Qual è la differenza tra lunghezza d'onda di picco e lunghezza d'onda dominante?

R: La lunghezza d'onda di picco (\u03bb_P) è la lunghezza d'onda alla quale la potenza ottica in uscita è massima. La lunghezza d'onda dominante (\u03bb_d) è la singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano, calcolata dalle coordinate di colore CIE. La \u03bb_dè più rilevante per la specifica del colore.

D: Posso pilotare questo LED senza una resistenza in serie?

R: È fortemente sconsigliato. La tensione diretta ha un intervallo (1.6V a 2.4V). Collegarlo direttamente a una sorgente di tensione anche leggermente superiore alla sua V_Fpuò causare il passaggio di una corrente elevata e incontrollata, potenzialmente distruggendo il LED istantaneamente o nel tempo.

D: Perché l'angolo di visione è così ampio (130\u00b0)?

R: Un ampio angolo di visione è caratteristico del package laterale e del design della lente. È vantaggioso per applicazioni che richiedono un'illuminazione ampia e uniforme su un'area, piuttosto che un punto di luce focalizzato.

D: Come seleziono il codice bin corretto?

R: La selezione del codice bin dipende dalla luminosità minima richiesta per la tua applicazione. Se il tuo design necessita di almeno 15 mcd, dovresti specificare il Bin L o superiore (L, M, N). L'uso di un bin più alto garantisce che il tuo requisito di luminosità sia soddisfatto anche con la tolleranza del -15%.

11. Studio di Caso: Design e Utilizzo

Scenario: Retroilluminazione di una Tastiera a Membrana.

Un progettista sta creando un dispositivo medico con una tastiera in gomma siliconica che richiede retroilluminazione rossa per il funzionamento in condizioni di scarsa luce. Lo spazio dietro la tastiera è estremamente limitato.

Scelte di Design:

1. Il LTST-S270KDKT è selezionato per la sua emissione laterale, ideale per accoppiare la luce nel bordo di una guida luminosa o per illuminare direttamente il lato di una leggenda di tastiera traslucida dal livello del PCB.

2. Il chip AllnGaP ultra-luminoso garantisce una sufficiente emissione luminosa anche quando diffusa attraverso il materiale della tastiera in gomma.

3. Viene scelta una corrente di pilotaggio di 15 mA (inferiore al massimo di 20 mA) per garantire l'affidabilità a lungo termine e minimizzare la generazione di calore all'interno dell'involucro sigillato del dispositivo.

4. Viene specificato il Bin M (18.0-28.0 mcd) per garantire un aspetto luminoso e uniforme su tutti i tasti.

5. Il layout del PCB include le dimensioni consigliate per le piazzole di saldatura e utilizza una resistenza limitatrice di corrente in formato 0805 in serie con ciascun LED, calcolata in base alla tensione di alimentazione e alla V_Ftipica del LED.

6. L'officina di assemblaggio segue il profilo di rifusione IR fornito e i dispositivi vengono conservati in un ambiente controllato prima dell'uso per conformarsi ai requisiti MSL3.

Questo approccio si traduce in una tastiera retroilluminata in modo affidabile e uniforme, che soddisfa i requisiti estetici e funzionali del prodotto finale.