Scheda Tecnica LED SMD LTST-416GEBW-P3 - Lente Diffusa Bianca - Chip RGB - Corrente di Pilotaggio 5mA - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche di un LED a montaggio superficiale (SMD) progettato per l'assemblaggio automatizzato su circuito stampato. Il componente presenta una lente diffusa bianca e integra tre sorgenti luminose a semiconduttore distinte in un unico package: un chip verde InGaN, un chip rosso AlInGaP e un chip blu InGaN. L'emissione combinata attraverso la lente diffusa crea un'apparenza di luce bianca. Questo design è mirato ad applicazioni con vincoli di spazio nell'elettronica di consumo, nelle telecomunicazioni e nell'equipaggiamento industriale, dove è richiesta un'indicazione di stato affidabile, l'illuminazione di simboli o la retroilluminazione di pannelli frontali.

1.1 Caratteristiche Principali

• Conforme alle direttive ambientali RoHS.
• Imballato su nastro da 12 mm all'interno di bobine da 7 pollici di diametro per sistemi automatizzati pick-and-place.
• Footprint del package standardizzato EIA per compatibilità progettuale.
• Corrente di pilotaggio compatibile con livelli logici.
• Resistente ai processi di saldatura a rifusione a infrarossi.
• Precondizionato al Livello di Sensibilità all'Umidità JEDEC 3.

1.2 Applicazioni Target

• Indicatori di stato nell'hardware di telecomunicazione e networking.
• Illuminazione di segnali e simboli nell'automazione d'ufficio e negli elettrodomestici.
• Retroilluminazione per pannelli frontali di apparecchiature di controllo industriale.
• Illuminazione indicatrice generica nell'elettronica di consumo.

2. Parametri Tecnici: Analisi Oggettiva Approfondita

La seguente sezione fornisce una scomposizione dettagliata e oggettiva delle caratteristiche elettriche, ottiche e termiche del dispositivo, come definite nel materiale sorgente. Tutti i dati si riferiscono a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C, salvo diversa specificazione.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori rappresentano i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Non è consigliato un funzionamento continuo a questi limiti.

• Dissipazione di Potenza (Pd):90 mW per i chip Verde/Blu; 69 mW per il chip Rosso. Questo parametro è cruciale per la progettazione della gestione termica.
• Corrente Diretta di Picco (I_F(PEAK)):100 mA per tutti i chip, in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza di impulso 0.1ms).
• Corrente Diretta Continua (I_F):30 mA DC per tutti i chip.
• Intervallo di Temperatura Operativa:-40°C a +85°C.
• Intervallo di Temperatura di Stoccaggio:-40°C a +100°C.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Misurate a una corrente di test standard di I_F= 5mA per ciascun chip. Questi sono i parametri di prestazione tipici in condizioni operative normali.

• Intensità Luminosa (I_v):
  • Verde: 600 - 1200 mcd (millicandela)
  • Rosso: 200 - 400 mcd
  • Blu: 100 - 200 mcd
• Angolo di Visione (2θ_1/2):Tipicamente 120 gradi. Questo ampio angolo è il risultato della lente diffusa, che fornisce una distribuzione della luce più uniforme rispetto ai LED a lente trasparente.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):
  • Verde: 523 - 535 nm
  • Rosso: 617 - 630 nm
  • Blu: 465 - 477 nm
• Tensione Diretta (V_F):
  • Verde: 2.0 - 3.0 V
  • Rosso: 1.4 - 2.3 V
  • Blu: 2.0 - 3.0 V
• Corrente Inversa (I_R):Massimo 10 μA a V_R= 5V. Il dispositivo non è progettato per funzionamento in polarizzazione inversa; questo parametro è solo per scopi di test.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza di colore e luminosità nella produzione, i dispositivi vengono suddivisi in bin. L'emissione di luce bianca è una funzione dei chip RGB combinati, misurata con tutti e tre pilotati a 5mA.

3.1 Classe di Intensità Luminosa (I_v)

I dispositivi sono categorizzati in base alla loro emissione totale di intensità luminosa. Bin T1: 900 - 1300 mcd (circa 2.7 - 3.9 lumen) Bin T2: 1300 - 1800 mcd (circa 3.9 - 5.4 lumen) La tolleranza per bin è ±11%.

3.2 Classe di Cromaticità (CIE)

I dispositivi vengono binnati in base alle loro coordinate di colore sul diagramma di cromaticità CIE 1931, che definisce il colore percepito della luce bianca. I codici bin (es. H4, J5, K6, L4) rappresentano specifiche regioni quadrilatere sul piano delle coordinate x,y. Ogni bin ha quattro punti d'angolo definiti (Punto1-4) per le coordinate x e y. La tolleranza per il posizionamento all'interno di un bin di tonalità selezionato è ±0.01 in entrambe le coordinate x e y. Questo binning preciso consente ai progettisti di selezionare LED con una coerenza di colore molto stretta per le loro applicazioni.

4. Informazioni Meccaniche e di Imballaggio

4.1 Dimensioni del Package e Assegnazione dei Pin

Il dispositivo si conforma a un footprint SMD standard. Le dimensioni critiche includono la dimensione del corpo e la spaziatura dei pad. Tutte le tolleranze dimensionali sono ±0.2 mm salvo diversa indicazione. L'assegnazione dei pin per attivare i singoli colori è la seguente: l'anodo (positivo comune) è collegato al pin 1. Il catodo verde è il pin 2, il catodo rosso sono i pin 3 & 4 (collegati internamente) e il catodo blu è il pin 6. I pin 5 e altri possono essere non collegati (NC) o ancoraggi meccanici.

4.2 Pattern di Piazzola PCB Raccomandato

Viene fornito un disegno in vista dall'alto del layout consigliato per le piazzole di saldatura, per garantire una corretta saldatura e stabilità meccanica. Rispettare questo pattern aiuta a prevenire l'effetto "tombstoning" (sollevamento di un'estremità durante la rifusione) e assicura buoni filetti di saldatura.

4.3 Imballaggio in Nastro e Bobina

I componenti sono forniti in nastro portante goffrato con nastro protettivo di copertura. Le specifiche chiave dell'imballaggio includono:

• Larghezza Nastro Portante: 12 mm.
• Diametro Bobina: 7 pollici (178 mm).
• Quantità per Bobina Piena: 2000 pezzi.
• Quantità Minima d'Ordine per Bobine Parziali: 500 pezzi.
• Massimo numero di componenti mancanti consecutivi (tasche): 2.
• L'imballaggio è conforme agli standard EIA-481-1-B.

5. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

5.1 Profilo di Saldatura a Rifusione IR (Processo Senza Piombo)

Il profilo raccomandato segue lo standard J-STD-020B per la saldatura senza piombo.

• Preriscaldamento:150°C a 200°C.
• Tempo di Preriscaldamento:Massimo 120 secondi.
• Temperatura Massima del Corpo:Massimo 260°C.
• Tempo Sopra il Liquido:Raccomandato massimo 10 secondi.
• Numero di Cicli di Rifusione:Massimo due volte.

Un profilo grafico temperatura vs. tempo è tipicamente fornito per visualizzare le fasi di rampa, stabilizzazione, rifusione e raffreddamento.

5.2 Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale:

• Temperatura del Saldatore:Massimo 300°C.
• Tempo di Contatto:Massimo 3 secondi per giunto.
• Importante:La saldatura manuale dovrebbe essere eseguita una sola volta per evitare stress termico.

5.3 Pulizia

La pulizia post-saldatura deve essere eseguita con cura. Dovrebbero essere usati solo solventi specificati. Gli agenti raccomandati sono alcol etilico o alcol isopropilico a temperatura ambiente. Il LED dovrebbe essere immerso per meno di un minuto. Prodotti chimici non specificati potrebbero danneggiare la lente epossidica o il package.

6. Precauzioni per Stoccaggio e Manipolazione

6.1 Condizioni di Stoccaggio

Sacca a Barriera di Umidità Sigillata (MBP):Conservare a ≤30°C e ≤70% di Umidità Relativa (UR). La durata di conservazione all'interno della sacca sigillata con essiccante è di un anno.Dopo l'Apertura della Sacca:Inizia la "vita a banco". Conservare a ≤30°C e ≤60% UR. Si raccomanda vivamente di completare il processo di rifusione IR entro 168 ore (7 giorni) dall'esposizione. Per lo stoccaggio oltre questo periodo, i componenti dovrebbero essere posti in un contenitore sigillato con essiccante fresco o in un essiccatore a azoto. I componenti esposti per più di 168 ore richiedono una procedura di baking (circa 60°C per almeno 48 ore) prima della saldatura per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire l'effetto "popcorning" (crepe del package dovute alla pressione del vapore durante la rifusione).

6.2 Note Applicative e Limitazioni

Questo LED è destinato all'uso in apparecchiature elettroniche commerciali e industriali standard. Non è progettato o qualificato per applicazioni in cui un guasto potrebbe portare a un rischio diretto per la vita, la salute o la sicurezza, come nell'aviazione, nei sistemi di supporto vitale medico o nei sistemi di controllo critici dei trasporti. Per tali applicazioni ad alta affidabilità, è obbligatoria la consultazione con il produttore del componente per dati di qualificazione specifici.

7. Considerazioni Progettuali e Suggerimenti Applicativi

7.1 Limitazione della Corrente

A causa delle diverse tensioni dirette (V_F) dei chip rosso, verde e blu, pilotarli da una sorgente di tensione comune richiede resistori di limitazione della corrente separati per ogni canale colore. Il valore del resistore è calcolato usando la Legge di Ohm: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Usando la V_Ftipica e la corrente di pilotaggio desiderata (es. 5mA per conformità alle specifiche, fino a 30mA max) si otterrà la resistenza e la potenza nominale appropriate.

7.2 Gestione Termica

Sebbene la dissipazione di potenza sia relativamente bassa, un corretto design del PCB è essenziale per la longevità. Assicurarsi che vengano utilizzate le piazzole di saldatura raccomandate per fornire un'adeguata conduzione termica lontano dalla giunzione del LED. Per applicazioni che pilotano il LED alla sua corrente continua massima o vicino ad essa (30mA), è importante prestare attenzione alla temperatura ambiente e al layout del circuito stampato per rimanere entro l'intervallo di temperatura operativa specificato.

7.3 Integrazione Ottica

La lente diffusa bianca fornisce un ampio e uniforme angolo di visione (120°), rendendola adatta per applicazioni in cui il LED può essere visto da angoli fuori asse. La natura diffusa riduce i punti caldi e l'abbagliamento. Per applicazioni che richiedono un fascio più diretto, sarebbero necessarie ottiche secondarie esterne (lenti, light pipe).

8. Analisi delle Curve di Prestazione Tipiche

La scheda tecnica include rappresentazioni grafiche delle relazioni chiave, vitali per comprendere il comportamento del dispositivo in condizioni non standard.

• Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta:Questa curva mostra come l'emissione luminosa aumenti con la corrente di pilotaggio, tipicamente in modo sub-lineare, evidenziando i cambiamenti di efficienza.
• Tensione Diretta vs. Corrente Diretta:Dimostra la caratteristica esponenziale I-V del diodo.
• Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Mostra la derating dell'emissione luminosa all'aumentare della temperatura di giunzione. Questo è critico per i progetti in ambienti ad alta temperatura.
• Distribuzione Spettrale:Sebbene non sempre dettagliata per i LED bianchi, comprendere le lunghezze d'onda di picco e le semilarghezze spettrali (Δλ: ~30nm V, ~20nm R, ~25nm B) dei singoli chip informa sulla resa cromatica e sulla selezione dei filtri.

Queste curve consentono ai progettisti di estrapolare le prestazioni per punti operativi diversi dalla condizione di test standard di 5mA a 25°C.

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Posso pilotare tutti e tre i colori simultaneamente per ottenere una luce bianca più brillante?R: Sì, ma devi assicurarti che la dissipazione di potenza totale non superi il valore massimo più basso tra i chip attivi (69mW per il chip rosso, in questo caso) e che la temperatura di giunzione rimanga entro i limiti. La corrente per ogni canale deve essere controllata indipendentemente.

D: Perché la tensione diretta è diversa per ogni colore?R: La tensione diretta è una proprietà fondamentale del bandgap del materiale semiconduttore. I LED rossi AlInGaP hanno un bandgap inferiore rispetto ai LED verdi e blu InGaN, risultando in una V_F.

D: Cosa significa "precondizionato a JEDEC Livello 3"?R: Significa che i componenti sono stati classificati come Livello di Sensibilità all'Umidità 3 (MSL 3). Ciò indica che la massima vita a banco consentita dopo l'apertura della sacca a barriera di umidità è di 168 ore a ≤30°C/60% UR prima che richiedano baking per la rifusione.

D: Come seleziono il bin corretto per la mia applicazione?R: Per applicazioni in cui la coerenza del colore è critica (es. barre di stato multi-LED o retroilluminazioni), specifica un singolo codice bin CIE stretto (es. J5) e un singolo bin di intensità luminosa (es. T1). Per applicazioni meno critiche, una selezione di bin più ampia può essere accettabile e potenzialmente più conveniente.

10. Principio Operativo e Contesto Tecnologico

Questo LED opera sul principio dell'elettroluminescenza nei materiali semiconduttori. Quando una tensione diretta viene applicata attraverso la giunzione p-n di ciascun chip, elettroni e lacune si ricombinano, rilasciando energia sotto forma di fotoni. La lunghezza d'onda (colore) della luce è determinata dall'energia del bandgap del materiale semiconduttore specifico: AlInGaP per il rosso e InGaN per il verde e il blu. La luce "bianca" non è prodotta da un singolo fosforo bianco (come in un LED bianco a conversione di fosforo) ma è una miscela additiva di colori delle tre luci colori primarie (Rosso, Verde, Blu) mentre passano attraverso l'incapsulante bianco diffuso. Questo metodo RGB consente una potenziale regolazione del colore variando la corrente per ciascun chip, sebbene questa scheda tecnica specifichi il funzionamento per un punto bianco fisso.

Il formato del package SMD rappresenta lo standard industriale per l'assemblaggio automatizzato ad alto volume. L'uso di una lente epossidica diffusa incorpora particelle di diffusione per ampliare l'angolo di visione e ammorbidire l'emissione luminosa, rendendolo ideale per scopi indicativi dove la visione diretta è comune. L'integrazione di tre chip in un unico package risparmia spazio sul PCB rispetto all'uso di tre LED a singolo colore discreti.