Scheda Tecnica LED SMD LTST-C150KDKT-10A - 1.6x0.8x0.6mm - 2.4V - 50mW - Rosso AllnGaP - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento fornisce le specifiche tecniche complete per una lampada LED a montaggio superficiale (SMD). Progettata per l'assemblaggio automatizzato su circuito stampato (PCB), questo componente è ideale per applicazioni con vincoli di spazio in un'ampia gamma di apparecchiature elettroniche.

1.1 Caratteristiche

• Conforme alle direttive ambientali RoHS.
• Utilizza un chip semiconduttore in Fosfuro di Alluminio Indio Gallio (AllnGaP) ultra-luminoso che emette luce rossa.
• Confezionato su nastro da 8mm avvolto su bobine da 7 pollici di diametro per la movimentazione automatizzata.
• Impronta del package standard EIA.
• Ingresso compatibile con i livelli logici standard dei circuiti integrati (IC).
• Progettato per la compatibilità con le attrezzature di assemblaggio automatizzato pick-and-place.
• Resiste ai processi standard di saldatura a rifusione a infrarossi (IR).

1.2 Applicazioni Target

Questo LED è adatto per un'ampia gamma di applicazioni che richiedono una sorgente indicatrice o di retroilluminazione compatta e affidabile, tra cui ma non limitate a:

• 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 su pannello.
• Illuminazione per segnali e simboli.

2. Parametri Tecnici: Interpretazione Oggettiva Approfondita

Le sezioni seguenti forniscono un'analisi dettagliata delle specifiche elettriche, ottiche e ambientali del dispositivo.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori rappresentano i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Il funzionamento in queste condizioni non è garantito. Tutti i valori sono specificati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C.

• Dissipazione di Potenza (Pd):50 mW. Questa è la massima quantità di potenza che il dispositivo può dissipare sotto forma di calore.
• Corrente Diretta di Picco (I_F(PEAK)):40 mA. Questa è la massima corrente diretta istantanea ammissibile, tipicamente specificata in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms) per prevenire il surriscaldamento.
• Corrente Diretta Continua (I_F):20 mA. Questa è la massima corrente DC raccomandata per il funzionamento continuo.
• Tensione Inversa (V_R):5 V. L'applicazione di una tensione di polarizzazione inversa superiore a questo valore può causare la rottura della giunzione.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento:-30°C a +85°C. L'intervallo di temperatura ambiente entro il quale il dispositivo è progettato per funzionare.
• Intervallo di Temperatura di Conservazione:-40°C a +85°C. L'intervallo di temperatura per la conservazione in condizioni di non funzionamento.
• Condizione di Saldatura a Rifusione IR:Temperatura di picco di 260°C per un massimo di 10 secondi. Questo definisce il profilo termico che il package può sopportare durante l'assemblaggio.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi parametri definiscono le prestazioni tipiche del dispositivo in condizioni operative normali (Ta=25°C, I_F=10mA salvo diversa indicazione).

• Intensità Luminosa (I_V):2.8 a 28.0 mcd (millicandela). La luminosità percepita dell'emissione luminosa. L'ampio intervallo è gestito attraverso un sistema di binning.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):130 gradi. Questo è l'angolo totale a cui l'intensità luminosa scende alla metà del valore misurato sull'asse. Un ampio angolo di visione come questo fornisce un pattern di luce diffuso e ampio, adatto per indicatori.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_P):650.0 nm (nanometri). La lunghezza d'onda alla quale la potenza spettrale in uscita è massima.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):630.0 a 645.0 nm. Questa è l'unica lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano che definisce il colore (rosso, in questo caso). È derivata dal diagramma di cromaticità CIE.
• Larghezza a Mezza Altezza della Linea Spettrale (Δλ):20 nm (tipico). Questo indica la purezza spettrale o la larghezza di banda della luce emessa, misurata come la larghezza dello spettro a metà della sua potenza massima.
• Tensione Diretta (V_F):1.6 a 2.4 V. La caduta di tensione ai capi del LED quando è pilotato alla corrente di test specificata (10mA).
• Corrente Inversa (I_R):10 μA (microampere) massimo. La piccola corrente di dispersione che scorre quando viene applicata la massima tensione inversa (5V).

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nella luminosità per le applicazioni produttive, i LED vengono suddivisi in gruppi di prestazione, o "bin".

3.1 Codice Bin per Intensità Luminosa

Il binning primario per questo prodotto si basa sull'intensità luminosa misurata a 10mA. La tolleranza all'interno di ciascun bin è +/-15%.

• Bin H:2.8 - 4.5 mcd
• 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

Questo sistema consente ai progettisti di selezionare un grado di luminosità appropriato per la loro specifica applicazione, bilanciando costi e prestazioni.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene i dati grafici specifici siano riferiti nel documento sorgente, le relazioni chiave sono qui descritte sulla base della fisica standard dei LED e dei parametri forniti.

4.1 Caratteristica Corrente vs. Tensione (I-V)

Un LED è un diodo. La sua tensione diretta (V_F) ha una relazione logaritmica con la corrente diretta (I_F). L'intervallo specificato di V_Fda 1.6V a 2.4V a 10mA è tipico per un LED rosso AllnGaP. Operare al di sopra della corrente continua raccomandata (20mA) causerà un leggero aumento di V_F, ma genererà principalmente calore eccessivo, riducendo efficienza e durata.

4.2 Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta

L'emissione luminosa (I_V) è approssimativamente proporzionale alla corrente diretta in un intervallo significativo. Tuttavia, l'efficienza tende a diminuire a correnti molto elevate a causa dell'aumento degli effetti termici e di altri comportamenti non ideali del semiconduttore. Pilotare il LED alla tipica corrente di 10mA o 20mA garantisce efficienza e affidabilità ottimali.

4.3 Dipendenza dalla Temperatura

Le prestazioni del LED sono sensibili alla temperatura. All'aumentare della temperatura di giunzione:

• Tensione Diretta (V_F):Diminuisce. Ha un coefficiente di temperatura negativo.
• Intensità Luminosa (I_V):Diminuisce. Temperature più elevate riducono l'efficienza quantistica interna del semiconduttore, portando a una minore emissione luminosa a parità di corrente.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):Può spostarsi leggermente, alterando potenzialmente la tonalità di colore percepita.

Una corretta gestione termica nel design del PCB è cruciale per mantenere prestazioni costanti.

4.4 Distribuzione Spettrale

Lo spettro di emissione è centrato attorno a una lunghezza d'onda di picco (λ_P) di 650 nm con una tipica larghezza a mezza altezza (Δλ) di 20 nm. Ciò risulta in un colore rosso saturo. La lunghezza d'onda dominante (λ_d), che definisce il colore percepito, si colloca tra 630 nm e 645 nm.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il dispositivo rispetta un profilo standard per package a montaggio superficiale. Le dimensioni chiave includono una dimensione del corpo di circa 1.6mm di lunghezza, 0.8mm di larghezza e 0.6mm di altezza (disegno specifico di riferimento nella fonte). Tutte le tolleranze dimensionali sono ±0.1mm salvo diversa specifica. La lente è trasparente, permettendo di vedere il colore rosso nativo del chip AllnGaP.

5.2 Pattern di Piazzola PCB Raccomandato

Viene fornito un layout suggerito per le piazzole di saldatura sul circuito stampato per garantire una saldatura affidabile e un corretto allineamento. Questo pattern è progettato per facilitare la formazione di un buon filetto di saldatura durante la rifusione, minimizzando il rischio di ponticelli.

5.3 Identificazione della Polarità

Il catodo (terminale negativo) è tipicamente indicato da un marcatore visivo sul package del LED, come una tacca, un punto verde o un angolo smussato sulla lente. La polarità corretta deve essere osservata durante l'assemblaggio, poiché l'applicazione di tensione inversa può danneggiare il dispositivo.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Parametri di Saldatura a Rifusione IR

Il dispositivo è compatibile con i processi di saldatura senza piombo (Pb-free). Viene fornito un profilo di rifusione raccomandato, conforme agli standard JEDEC.

• Temperatura di Pre-riscaldo:150°C a 200°C.
• Tempo di Pre-riscaldo:Massimo 120 secondi.
• Temperatura Massima del Corpo:Massimo 260°C.
• Tempo Sopra i 260°C:Massimo 10 secondi.
• Numero di Passaggi di Rifusione:Massimo due volte.

Il profilo specifico deve essere caratterizzato per l'effettivo design del PCB, la pasta saldante e il forno utilizzati.

6.2 Saldatura Manuale (Se Necessaria)

Se è richiesta la saldatura manuale, è necessario prestare estrema attenzione:

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

L'applicazione prolungata di calore può danneggiare i bonding interni e il package in epossidico.

6.3 Condizioni di Conservazione

Il livello di sensibilità all'umidità (MSL) è un fattore critico per i componenti SMD.

• Confezione Sigillata (con essiccante):Conservare a ≤30°C e ≤90% UR. Utilizzare entro un anno dalla data del dry-pack.
• Confezione Aperta:Conservare a ≤30°C e ≤60% UR. I componenti devono essere sottoposti a rifusione IR entro una settimana (MSL 3).
• Conservazione Prolungata (Fuori dalla Busta):Conservare in un contenitore sigillato con essiccante o in un essiccatore a azoto. Se conservati per più di una settimana, è necessario un trattamento di baking a 60°C per almeno 20 ore prima della saldatura per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire l'"effetto popcorn" durante la rifusione.

6.4 Pulizia

Se è necessaria una pulizia post-saldatura, utilizzare solo solventi a base alcolica approvati come alcol isopropilico (IPA) o alcol etilico. L'immersione deve avvenire a temperatura ambiente per meno di un minuto. Detergenti chimici non specificati potrebbero danneggiare la lente del LED o il materiale del package.

7. Confezionamento e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

I componenti sono forniti su nastro portante goffrato per l'assemblaggio automatizzato.

• Larghezza del Nastro Portante: 8mm.
• Diametro della Bobina:7 pollici.
• Quantità per Bobina:3000 pezzi (bobina piena standard).
• Quantità Minima d'Ordine (MOQ) per Residui:500 pezzi.
• Sigillatura delle Tasche:Le tasche vuote sono sigillate con nastro di copertura.
• Componenti Mancanti:È consentito un massimo di due lampade mancanti consecutive, secondo gli standard di settore (ANSI/EIA 481).

8. Suggerimenti Applicativi e Considerazioni di Progetto

8.1 Circuiti Applicativi Tipici

Un LED è un dispositivo pilotato in corrente. Per garantire una luminosità uniforme e prevenire l'assorbimento eccessivo di corrente, specialmente quando si pilotano più LED in parallelo, deve essere utilizzata una resistenza limitatrice in serie con ciascun LED. Il valore della resistenza (R) si calcola usando la Legge di Ohm: R = (V_{ALIMENTAZIONE}- V_F) / I_F, dove V_Fè la tensione diretta del LED alla corrente desiderata I_F. Utilizzando il massimo V_Fdalla scheda tecnica (2.4V) nel calcolo si garantisce che la corrente non superi il target anche con variazioni da dispositivo a dispositivo.

8.2 Considerazioni di Progetto

• Gestione Termica:Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa (50mW max), assicurare un buon percorso termico attraverso le piazzole del PCB aiuta a mantenere un'emissione luminosa stabile e la longevità, specialmente ad alte temperature ambiente o a correnti di pilotaggio più elevate.
• Protezione da ESD (Scarica Elettrostatica):I LED sono sensibili all'elettricità statica. Devono essere implementati adeguati controlli ESD (braccialetti, postazioni di lavoro messe a terra, pavimentazione conduttiva) durante la movimentazione e l'assemblaggio.
• Design Ottico:L'angolo di visione di 130 gradi fornisce un'illuminazione ampia. Per una luce più focalizzata, potrebbero essere necessarie lenti esterne o guide luminose.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Questo LED rosso AllnGaP offre vantaggi specifici:

• vs. LED Rossi GaAsP Tradizionali:La tecnologia AllnGaP fornisce un'efficienza luminosa significativamente più alta, risultando in un'emissione più brillante a parità di corrente, o luminosità equivalente a potenza inferiore.
• vs. LED Standard a Foro Passante:Il package SMD consente una densità di assemblaggio molto più elevata, è compatibile con linee di produzione completamente automatizzate ed elimina la necessità di piegatura dei terminali e foratura sul PCB.
• Vantaggio Chiave:La combinazione di alta luminosità dell'AllnGaP, ampio angolo di visione e un package compatto e saldabile a rifusione rende questo dispositivo altamente versatile per l'elettronica moderna.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

10.1 Posso pilotare questo LED direttamente da un pin logico a 3.3V o 5V?

No, non senza una resistenza limitatrice.Collegarlo direttamente tenterebbe di assorbire una corrente molto elevata, limitata solo dalla capacità del pin e dalla resistenza dinamica del LED, il che probabilmente distruggerebbe il LED o danneggerebbe l'IC di pilotaggio. Utilizzare sempre una resistenza in serie.

10.2 Perché c'è un intervallo così ampio nell'Intensità Luminosa (da 2.8 a 28.0 mcd)?

Ciò è dovuto alle variazioni naturali nella produzione dei semiconduttori. Il sistema di binning (da H a M) suddivide i pezzi in base alla luminosità misurata. Per un aspetto coerente in un'applicazione, specificare e utilizzare LED dello stesso bin di intensità.

10.3 Cosa succede se supero la corrente continua nominale di 20mA?

Superare il valore nominale aumenta la temperatura di giunzione. Ciò accelera il degrado del materiale semiconduttore, portando a una diminuzione permanente e rapida dell'emissione luminosa (deprezzamento dei lumen) e potenzialmente causando un guasto catastrofico. Progettare sempre i circuiti per operare entro i Valori Massimi Assoluti.

11. Esempio di Caso d'Uso Pratico

11.1 Caso di Progetto: Pannello Indicatori di Stato

Scenario:Progettare un pannello di controllo con 10 indicatori di stato rossi identici, alimentati da una linea a 5V. La luminosità uniforme è critica.
Passaggi di Progetto:

1. Scegliere la Corrente di Pilotaggio:Selezionare I_F= 10mA per una buona luminosità e lunga durata.
2. Calcolare il Valore della Resistenza:Utilizzare il massimo V_F(2.4V) per un progetto a condizioni peggiori. R = (5V - 2.4V) / 0.01A = 260 Ohm. Il valore standard E24 più vicino è 270 Ohm.
3. Calcolare la Potenza della Resistenza:P = I²* R = (0.01)²* 270 = 0.027W. Una resistenza standard da 1/8W (0.125W) o 1/10W è sufficiente.
4. Specificare il Bin del LED:Per garantire che tutti i 10 indicatori corrispondano, specificare nel d'ordine LED appartenenti a un unico bin di intensità luminosa (es. Bin L: 11.2-18.0 mcd).
5. Layout del PCB:Utilizzare il pattern di piazzola raccomandato. Assicurarsi che il design del pannello consenta l'angolo di visione di 130 gradi in modo che l'indicatore sia visibile dalle posizioni previste per l'utente.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

I Diodi Emettitori di Luce (LED) sono dispositivi semiconduttori che convertono l'energia elettrica direttamente in luce attraverso un processo chiamato elettroluminescenza. Quando una tensione diretta viene applicata alla giunzione p-n, 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, rilasciano energia. In un LED AllnGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio), questa energia viene rilasciata principalmente come fotoni (luce) nella porzione rossa dello spettro visibile. La lunghezza d'onda specifica (colore) è determinata dall'energia del bandgap del materiale semiconduttore, che viene ingegnerizzata durante il processo di crescita del cristallo regolando i rapporti di alluminio, indio e gallio.

13. Tendenze e Sviluppi Tecnologici

Il campo dell'optoelettronica continua a evolversi. Le tendenze generali osservabili nel settore includono:

• Aumento dell'Efficienza:La ricerca continua nella scienza dei materiali e nel design dei chip porta a LED che producono più lumen per watt (lm/W), riducendo il consumo energetico a parità di emissione luminosa.
• Miniaturizzazione:Le dimensioni dei package continuano a ridursi (es. dimensioni metriche 0402, 0201) per consentire densità ancora più elevate sui PCB per dispositivi ultra-compatti.
• Migliore Coerenza del Colore:I progressi nella crescita epitassiale e nelle tecniche di binning consentono tolleranze più strette sulla lunghezza d'onda dominante e sull'intensità luminosa, dando ai progettisti un controllo più preciso su colore e luminosità.
• Integrazione:Le tendenze includono l'integrazione di più chip LED (RGB) in un unico package per la miscelazione dei colori, o la combinazione di IC di controllo con LED per soluzioni di illuminazione "intelligenti".

Questi sviluppi mirano a fornire ai progettisti componenti più capaci, efficienti e affidabili per una gamma in espansione di applicazioni.