Scheda Tecnica LED SMD LTST-008UWQEET - Colori Bianco e Rosso - Corrente Diretta 30mA - Dissipazione 102mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche di un componente LED a montaggio superficiale (SMD). Questo LED è progettato per l'assemblaggio automatizzato su circuito stampato (PCB) ed è adatto per applicazioni in cui lo spazio è un vincolo critico. Il componente integra due sorgenti luminose distinte in un unico package.

1.1 Caratteristiche

• Conforme agli standard ambientali RoHS.
• Imballato su nastro da 12mm avvolto su bobine da 7 pollici di diametro per la manipolazione automatizzata.
• Footprint standard EIA per compatibilità.
• Ingresso compatibile con i livelli logici dei circuiti integrati (IC).
• Progettato per la compatibilità con le attrezzature di assemblaggio pick-and-place automatizzate.
• Resiste ai processi standard di saldatura a rifusione a infrarossi (IR).
• Precondizionato al Livello di Sensibilità all'Umidità JEDEC 3.

1.2 Applicazioni

Il LED è destinato all'uso in un'ampia gamma di apparecchiature e sistemi elettronici, inclusi ma non limitati a:

• Dispositivi di telecomunicazione (es. telefoni cordless e cellulari).
• Apparecchiature per l'automazione d'ufficio e notebook.
• Elettrodomestici ed elettronica di consumo.
• Sistemi di rete e apparecchiature di controllo industriale.
• Applicazioni per segnaletica e display interni.

2. Parametri Tecnici: Interpretazione Oggettiva Approfondita

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):102 mW (Bianco), 72 mW (Rosso). Questa è la massima potenza che il LED può dissipare come calore a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C.
• Corrente Diretta di Picco (I_F(PEAK)):100 mA (Bianco), 80 mA (Rosso). Questa è la massima corrente istantanea ammissibile in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms).
• Corrente Diretta Continua (I_F):30 mA per entrambi i colori. Questa è la massima corrente diretta continua consigliata per un funzionamento affidabile.
• Intervallo di Temperatura Operativa:-40°C a +85°C. Il dispositivo è progettato per funzionare entro questo intervallo di temperatura ambiente.
• Intervallo di Temperatura di Stoccaggio:-40°C a +100°C. Il dispositivo può essere stoccato senza alimentazione applicata entro questo intervallo.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi parametri sono misurati a Ta=25°C e I_F=20mA, rappresentando le condizioni operative tipiche.

• Flusso Luminoso (Φ_v):Bianco: 4.15-11.4 lm (min-max). Rosso: 1.07-2.71 lm (min-max). Questo è l'output totale di luce visibile del LED.
• Intensità Luminosa (I_v):Bianco: 1500-4100 mcd (min-max). Rosso: 355-900 mcd (min-max). Questo è l'output luminoso in una direzione specifica, misurato in millicandele.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):Tipicamente 120 gradi. Questo è l'angolo totale a cui l'intensità luminosa è la metà del suo valore assiale di picco.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):Per il LED Rosso: 617-630 nm (intervallo tipico). Per il LED Bianco, vengono fornite invece le coordinate cromatiche.
• Coordinate Cromatiche (x, y):Per il LED Bianco: x=0.31, y=0.31 (tipico). Questo posiziona il punto bianco vicino al locus di Planck.
• Tensione Diretta (V_F):Bianco: 2.8-3.4V (min-max). Rosso: 1.8-2.4V (min-max). Tolleranza +/- 0.1V. Questa è la caduta di tensione ai capi del LED quando opera alla corrente specificata.
• Corrente Inversa (I_R):Massimo 10 μA per entrambi i colori a V_R=5V. Il dispositivo non è progettato per operare in polarizzazione inversa; questo parametro è solo per scopi di test.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

I LED sono suddivisi in bin di prestazione per garantire la coerenza. Il codice del bin è marcato sull'imballaggio del prodotto.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa (I_v)

I LED sono raggruppati in base al loro output luminoso misurato a 20mA.

Bin LED Bianco:

• W1:Flusso Luminoso: 4.15-5.80 lm, Intensità: 1500-2100 mcd.
• W2:Flusso Luminoso: 5.80-8.10 lm, Intensità: 2100-2900 mcd.
• W3:Flusso Luminoso: 8.10-11.40 lm, Intensità: 2900-4100 mcd.

Bin LED Rosso:

• R1:Flusso Luminoso: 1.07-1.68 lm, Intensità: 355-600 mcd.
• R2:Flusso Luminoso: 1.68-2.71 lm, Intensità: 600-900 mcd.

Tolleranza su ogni bin luminoso: +/- 11%.

3.2 Binning del Colore (Cromaticità) per LED Bianco

I LED bianchi sono ulteriormente suddivisi in base alle loro coordinate cromatiche (x, y) sul diagramma CIE 1931 per controllare la variazione di colore.

• I codici bin includono Z1, Y1, Y2, X1, W1, W2.
• Ogni bin è definito da un'area quadrilatera sul diagramma cromatico con quattro punti di coordinate (x,y) specifici.
• Tolleranza su ogni bin di tonalità: +/- 0.01 in entrambe le coordinate x e y.

3.3 Codice Bin Combinato sull'Etichetta

Un singolo codice alfanumerico (da A1 a A6) sull'etichetta dell'imballaggio combina i bin di intensità sia per il LED bianco che per quello rosso all'interno dello stesso package, come mostrato nella tabella di riferimento incrociato.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica include curve caratteristiche tipiche misurate a 25°C di temperatura ambiente salvo diversa indicazione. Queste curve sono essenziali per l'analisi di progetto.

• Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I_F-V_F):Mostra la relazione esponenziale tra corrente e tensione per entrambi i LED bianco e rosso. Questo è fondamentale per progettare il circuito di pilotaggio a limitazione di corrente.
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta (Curva I_v-I_F):Illustra come l'output luminoso aumenti con la corrente di pilotaggio, tipicamente in modo sub-lineare a correnti più elevate a causa del calo di efficienza e del riscaldamento.
• Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Dimostra la dipendenza termica dell'output luminoso. L'intensità luminosa generalmente diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione.
• Distribuzione Spettrale:Per il LED rosso, questa curva mostra la potenza radiante relativa in funzione della lunghezza d'onda, indicando la lunghezza d'onda di emissione di picco (λ_P) e la semilarghezza spettrale (Δλ).
• Diagramma dell'Angolo di Visione:Un grafico polare che mostra la distribuzione angolare dell'intensità luminosa, confermando l'angolo di visione di 120 gradi.

5. Informazioni Meccaniche e di Package

5.1 Dimensioni del Package

Il LED è fornito in un package standard a montaggio superficiale. Tutte le dimensioni sono in millimetri con una tolleranza generale di ±0.2 mm salvo diversa specifica. Il disegno mostra la vista dall'alto, la vista laterale e l'impronta.

5.2 Assegnazione Pin e Identificazione della Polarità

Il componente ha più pin. L'assegnazione è la seguente:

• Pin (0,1) e 2: Collegati al die del LED Blu/Bianco (InGaN).
• Pin 3 e 4: Collegati al die del LED Rosso (AlInGaP).
• Pin 5 e (6,7): Non collegati (null).

Il colore della lente è giallo. Deve essere osservata la corretta polarità quando si collega al circuito di pilotaggio; applicare una tensione inversa può danneggiare il dispositivo.

5.3 Layout Consigliato dei Pad di Saldatura su PCB

Viene fornito un land pattern suggerito (layout dei pad di rame) per il PCB per garantire una saldatura affidabile, una corretta gestione termica e stabilità meccanica. Rispettare questa raccomandazione aiuta a prevenire l'effetto "tombstone" e garantisce buoni filetti di saldatura.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

6.1 Profilo di Rifusione a IR

È specificato un profilo di temperatura di rifusione dettagliato per processi di saldatura senza piombo (Pb-free), conforme a J-STD-020B. Il grafico del profilo mostra:

• Preriscaldamento/Rampa:Una salita controllata per attivare il flussante.
• Zona di Soak:Un plateau per riscaldare uniformemente il circuito e il componente.
• Zona di Rifusione:La temperatura di picco non deve superare il massimo consentito per il componente (collegato alla temperatura di stoccaggio).
• Velocità di Raffreddamento:Una discesa controllata per solidificare correttamente i giunti di saldatura.

Seguire questo profilo è fondamentale per prevenire shock termici e garantire connessioni di saldatura affidabili senza danneggiare il package del LED o il die interno.

6.2 Pulizia

Se è necessaria la pulizia dopo la saldatura:

• Utilizzare solo alcol etilico o alcol isopropilico.
• Immergere il LED a temperatura ambiente normale.
• Limitare il tempo di immersione a meno di un minuto.
• Evitare l'uso di detergenti chimici non specificati poiché potrebbero danneggiare il materiale del package (es. causando scolorimento o crepe).

6.3 Condizioni di Stoccaggio e Manipolazione

• Confezione Sigillata:Conservare a ≤30°C e ≤70% di Umidità Relativa (UR). La durata di conservazione è di un anno quando stoccato nella busta originale anti-umidità con essiccante.
• Confezione Aperta:L'ambiente di stoccaggio non deve superare i 30°C e il 60% di UR. I componenti rimossi dalla confezione originale devono subire la saldatura a rifusione IR entro 168 ore (7 giorni).
• Stoccaggio Prolungato (Fuori Busta):Per periodi superiori a 168 ore, conservare i LED in un contenitore sigillato con essiccante o in un essiccatore purgato con azoto per prevenire l'assorbimento di umidità, che può causare l'effetto "popcorn" durante la rifusione.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

I LED sono forniti in nastro portacomponenti goffrato per l'assemblaggio automatizzato.

• Larghezza Nastro:12 mm.
• Diametro Bobina:7 pollici.
• Quantità per Bobina:4000 pezzi.
• Quantità Minima di Imballo:500 pezzi per quantità residue.
• Le tasche vuote nel nastro sono sigillate con un nastro di copertura superiore.
• È consentito un massimo di due componenti mancanti consecutivi.
• L'imballaggio è conforme alle specifiche ANSI/EIA-481.

Le dimensioni dettagliate per la tasca del nastro e la bobina sono fornite nella scheda tecnica.

8. Suggerimenti Applicativi e Considerazioni di Progettazione

8.1 Circuiti Applicativi Tipici

I LED sono dispositivi pilotati a corrente. Un resistore limitatore di corrente in serie è il metodo di pilotaggio più semplice. Il valore del resistore (R_s) può essere calcolato usando la Legge di Ohm: R_s= (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Utilizzare il V_Fmassimo dalla scheda tecnica per garantire che la corrente non superi il limite anche con la variazione dei componenti. Per prestazioni più stabili, specialmente con tensione di alimentazione o temperatura variabili, sono consigliati piloti a corrente costante (lineari o switching).

8.2 Gestione Termica

Sebbene la dissipazione di potenza sia relativamente bassa, un corretto progetto termico prolunga la vita del LED e mantiene stabile l'output luminoso.

• Utilizzare il layout consigliato dei pad sul PCB per favorire la dissipazione del calore.
• In applicazioni ad alta corrente o ad alta temperatura ambiente, considerare l'uso di via termiche sotto il pad per trasferire il calore agli strati di rame interni o inferiori.
• Assicurarsi che la massima temperatura di giunzione non venga superata considerando la resistenza termica da giunzione ad ambiente (θ_JA).

8.3 Considerazioni sul Progetto Ottico

• L'angolo di visione di 120 gradi fornisce un pattern di luce ampio e diffuso, adatto per retroilluminazione e indicatori di stato.
• Per fasci più focalizzati, si possono posizionare ottiche secondarie (lenti) sopra il LED.
• La lente gialla funge da filtro/diffusore per la luce bianca, influenzando potenzialmente l'esatta Temperatura di Colore Correlata (CCT).

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

La principale differenziazione di questo componente risiede nella sua configurazione a due colori (bianco e rosso) all'interno di un unico package SMD. Questo risparmia spazio sul PCB e semplifica l'assemblaggio rispetto all'uso di due LED separati. I punti chiave includono:

• Efficienza Spaziale:Integra due funzioni in un'unica impronta.
• Semplicità di Assemblaggio:Un ciclo di posizionamento invece di due.
• Prestazioni:Offre sorgenti di luce bianca e rossa distinte, indirizzabili indipendentemente, con specifici bin di prestazione per ciascuna.
• Compatibilità:L'impronta standard EIA e la compatibilità con la rifusione IR lo rendono una soluzione plug-and-play per le moderne linee SMT.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

10.1 Posso alimentare il LED direttamente con una tensione di 5V?

No. Collegare direttamente una tensione di 5V ai capi del LED causerebbe un flusso di corrente eccessivo, probabilmente distruggendolo. È necessario utilizzare un meccanismo di limitazione della corrente, come un resistore in serie o un driver a corrente costante, impostato per un massimo di 30mA in continua.

10.2 Qual è la differenza tra Flusso Luminoso (lm) e Intensità Luminosa (mcd)?

Il Flusso Luminoso (lumen) misura la quantità totale di luce visibile emessa dal LED in tutte le direzioni. L'Intensità Luminosa (candela) misura quanto luminoso appare il LED da una specifica direzione di visione. Il valore mcd nella scheda tecnica è tipicamente l'intensità assiale (sull'asse). Un LED ad ampio angolo di visione può avere lumen elevati ma mcd inferiori rispetto a un LED a fascio stretto con gli stessi lumen.

10.3 Come interpreto i codici di bin quando ordino?

Specificare il codice bin combinato (es. A3) dalla tabella incrociata per assicurarsi di ricevere LED con l'intervallo di prestazioni desiderato sia per il componente bianco (es. W2) che per quello rosso (es. R1). Questo è cruciale per applicazioni che richiedono luminosità e colore coerenti su più unità.

10.4 Questo LED è adatto per uso esterno?

L'intervallo di temperatura operativa si estende a -40°C, ma il massimo è +85°C. Sebbene possa funzionare in alcuni ambienti esterni, la scheda tecnica elenca principalmente applicazioni interne (segnaletica, display). Per l'uso esterno, considerare l'esposizione potenziale alle radiazioni UV, all'ingresso di umidità e a temperature ambientali più elevate, che potrebbero richiedere misure protettive aggiuntive non coperte da questo documento.

11. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Scenario: Indicatore di Stato Doppio per un Router di Rete

Un progettista necessita di indicatori per l'alimentazione (bianco fisso) e l'attività di rete (rosso lampeggiante) su un PCB compatto di un router.

Implementazione:

1. Selezione del Componente:Viene scelto il LTST-008UWQEET perché fornisce entrambi i colori richiesti in un'unica impronta di 3.2mm x 2.8mm, risparmiando spazio.
2. Progettazione del Circuito:Vengono progettati due circuiti di pilotaggio indipendenti:
   • Un semplice resistore da un rail a 3.3V per pilotare il LED bianco a ~15mA per un indicatore costante "alimentazione accesa".
   • Un pin GPIO del processore principale, anch'esso con un resistore in serie, pilota il LED rosso. Il firmware fa lampeggiare questo pin per indicare l'attività dati.
3. Layout del PCB:Viene utilizzato il layout consigliato dei pad. Vengono aggiunte connessioni di alleggerimento termico ai pad per facilitare la saldatura mantenendo un percorso termico verso un piano di massa per una leggera dissipazione.
4. Binning:Per coerenza tra le unità di produzione, il codice bin A3 (Bianco: W2, Rosso: R1) viene specificato nella Distinta Base (BOM), garantendo che tutti i router abbiano indicatori di luminosità simile.
5. Assemblaggio:I componenti sono forniti su bobine da 7" compatibili con la macchina pick-and-place della linea di assemblaggio. Il profilo di rifusione IR specificato viene programmato nel forno.

Questo caso evidenzia l'utilità del componente in applicazioni di indicatori multifunzione con spazio limitato, comuni nell'elettronica di consumo.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

I Diodi Emettitori di Luce (LED) sono dispositivi a semiconduttore che emettono luce quando una corrente elettrica li attraversa. Questo fenomeno è chiamato elettroluminescenza.

• LED Bianco:Tipicamente, un chip LED blu realizzato in Nitruro di Gallio e Indio (InGaN) è rivestito con uno strato di fosforo. La luce blu del chip eccita il fosforo, che poi emette luce gialla. La combinazione di luce blu e gialla è percepita come bianca dall'occhio umano. La lente gialla può modificare ulteriormente questo output.
• LED Rosso:La luce rossa è generata direttamente da un chip a semiconduttore realizzato in Fosfuro di Alluminio, Indio e Gallio (AlInGaP). Quando gli elettroni si ricombinano con le lacune nel materiale semiconduttore, l'energia viene rilasciata sotto forma di fotoni (luce). La composizione specifica del materiale determina la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa, in questo caso rossa (~630 nm).

La tensione diretta (V_F) è caratteristica dell'energia della banda proibita del materiale semiconduttore; una banda proibita più ampia (blu/bianco) risulta in un V_Fpiù alto rispetto a una banda proibita più stretta (rosso).

13. Tendenze di Sviluppo

Il campo dei LED SMD continua a evolversi con diverse tendenze chiare:

• Aumento dell'Efficienza (lm/W):I continui miglioramenti nella scienza dei materiali e nel design dei chip producono più output luminoso per unità di potenza elettrica, riducendo il consumo energetico e il carico termico.
• Maggiore Affidabilità e Durata:I progressi nei materiali di packaging, nelle tecniche di attacco del die e nella stabilità del fosforo stanno estendendo la durata operativa, rendendo i LED adatti ad applicazioni più critiche.
• Miniaturizzazione:I package continuano a ridursi (es. da 3528 a 2016 a dimensioni 1010) mantenendo o migliorando le prestazioni ottiche, consentendo progetti elettronici più densi e compatti.
• Migliore Qualità e Coerenza del Colore:Tolleranze di binning più strette e nuove formulazioni di fosfori portano a un migliore indice di resa cromatica (CRI) per i LED bianchi e colori più saturi e coerenti per i LED monocromatici.
• Soluzioni Integrate:Oltre ai package multicolore, le tendenze includono LED con driver integrati (IC), diodi Zener integrati per la protezione ESD e package progettati per pattern ottici specifici, riducendo la necessità di componenti esterni.

Componenti come quello descritto in questa scheda tecnica rappresentano un passo intermedio nell'integrazione, combinando più funzioni discrete in un unico package affidabile e producibile.