Scheda Tecnica LED SMD LTST-C990KSKT-BL - Dimensioni 3.2x2.8x1.9mm - Tensione 1.8-2.4V - Potenza 62.5mW - Giallo - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento fornisce le specifiche tecniche complete per il LTST-C990KSKT-BL, un LED a montaggio superficiale (SMD). Progettato per l'assemblaggio automatizzato su circuito stampato (PCB), questo componente è ideale per applicazioni con vincoli di spazio in un'ampia gamma di elettronica di consumo e industriale.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

I principali vantaggi di questo LED includono le dimensioni ridotte, l'elevata luminosità generata da un chip semiconduttore AlInGaP e la piena compatibilità con macchinari automatici pick-and-place e processi di saldatura a rifusione a infrarossi (IR). È progettato per essere conforme agli standard RoHS. Le sue applicazioni sono varie e comprendono apparecchiature per telecomunicazioni (es. telefoni cordless e cellulari), dispositivi per l'automazione d'ufficio come notebook, sistemi di rete, elettrodomestici e illuminazione per segnaletica o simboli indoor. Usi specifici includono retroilluminazione di tastiere, indicatori di stato, micro-display e segnalatori luminosi generici.

2. Parametri Tecnici: Interpretazione Oggettiva Approfondita

Le sezioni seguenti dettagliano i parametri critici elettrici, ottici e termici che definiscono le prestazioni del LED.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori specificano i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Non sono destinati al funzionamento normale. A una temperatura ambiente (Ta) di 25°C: La corrente diretta continua massima (IF) è 25 mA. Il dispositivo può sopportare una corrente di picco diretta più elevata di 60 mA, ma solo in condizioni pulsate con un ciclo di lavoro di 1/10 e una larghezza di impulso di 0.1 ms. La tensione inversa massima ammissibile (VR) è 5 V. La dissipazione di potenza totale non deve superare i 62.5 mW. L'intervallo di temperatura di funzionamento è da -30°C a +85°C, mentre l'intervallo di temperatura di stoccaggio va da -40°C a +85°C. Il componente può resistere alla saldatura a rifusione IR con una temperatura di picco di 260°C per una durata di 10 secondi.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Queste caratteristiche sono misurate in condizioni di test standard (Ta=25°C, IF=20 mA) e rappresentano le prestazioni tipiche. L'intensità luminosa (Iv), una misura della luminosità percepita, varia da un minimo di 450.0 mcd a un massimo di 1120.0 mcd. L'angolo di visione, definito come 2θ1/2 dove l'intensità è metà del valore assiale, è di 75 gradi, indicando un fascio relativamente ampio. La lunghezza d'onda di picco di emissione (λP) è tipicamente 591.0 nm. La lunghezza d'onda dominante (λd), che definisce il punto di colore percepito sul diagramma di cromaticità CIE, è specificata tra 584.5 nm e 594.5 nm, collocandola saldamente nella regione gialla dello spettro. La semilarghezza della linea spettrale (Δλ) è di circa 15 nm. La tensione diretta (VF) a 20 mA varia da 1.8 V a 2.4 V. La corrente inversa (IR) a 5 V è al massimo di 10 µA.

2.3 Considerazioni Termiche

Sebbene non dettagliate esplicitamente in curve nell'estratto fornito, la massima dissipazione di potenza di 62.5 mW e l'intervallo di temperatura operativo specificato sono parametri termici chiave. I progettisti devono assicurarsi che il layout del PCB e l'ambiente applicativo permettano un'adeguata dissipazione del calore per mantenere la temperatura di giunzione entro limiti sicuri, poiché superare i valori massimi degrada prestazioni e durata.

3. Spiegazione del Sistema di Classificazione Bin

Per garantire coerenza di colore e luminosità in produzione, i LED sono suddivisi in bin in base a parametri misurati. Questo sistema consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfano requisiti applicativi specifici.

3.1 Classificazione per Tensione Diretta (VF)

Per la variante gialla, la tensione diretta è suddivisa in due bin a una corrente di test di 20 mA: Bin F2 (1.80 V a 2.10 V) e Bin F3 (2.10 V a 2.40 V). La tolleranza per ogni bin è ±0.1 V. Selezionare LED dallo stesso bin VF aiuta a mantenere una distribuzione di corrente uniforme quando più dispositivi sono collegati in parallelo.

3.2 Classificazione per Intensità Luminosa (Iv)

L'intensità luminosa è categorizzata in due bin: Bin U (450.0 mcd a 710.0 mcd) e Bin V (710.0 mcd a 1120.0 mcd). La tolleranza è ±15% dell'intervallo del bin. Ciò consente la selezione in base ai livelli di luminosità richiesti, con il Bin V che offre un'uscita più elevata.

3.3 Classificazione per Tonalità (Lunghezza d'Onda Dominante)

La lunghezza d'onda dominante, che determina la precisa sfumatura di giallo, è divisa in quattro bin: Bin H (584.5 nm a 587.0 nm), Bin J (587.0 nm a 589.5 nm), Bin K (589.5 nm a 592.0 nm) e Bin L (592.0 nm a 594.5 nm). La tolleranza per ogni bin è ±1 nm. Questa classificazione precisa è cruciale per applicazioni che richiedono un rigoroso abbinamento dei colori, come display multi-LED o indicatori di stato dove la coerenza cromatica è fondamentale.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene le curve grafiche specifiche siano menzionate ma non visualizzate nel testo, i grafici tipici per un tale dispositivo includerebbero i seguenti, fornendo una visione più approfondita delle prestazioni in condizioni variabili.

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

Questa curva mostra la relazione non lineare tra la corrente che attraversa il LED e la caduta di tensione ai suoi capi. È essenziale per progettare il circuito di limitazione della corrente (es. resistore in serie o driver a corrente costante) per garantire un funzionamento stabile al livello di luminosità desiderato senza superare la corrente massima nominale.

4.2 Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta

Questo grafico illustra come l'emissione luminosa aumenti con la corrente diretta. È tipicamente lineare in un intervallo ma satura a correnti più elevate. Operare vicino alla corrente continua massima può offrire maggiore luminosità ma può ridurre l'efficienza e accelerare il decadimento del flusso luminoso nel tempo.

4.3 Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente

Questa curva caratteristica dimostra l'impatto negativo dell'aumento della temperatura di giunzione sull'emissione luminosa. All'aumentare della temperatura, l'intensità luminosa generalmente diminuisce. Comprendere questa derating è fondamentale per applicazioni che operano in ambienti a temperatura elevata per garantire che venga mantenuta una luminosità sufficiente.

4.4 Distribuzione Spettrale

Un grafico spettrale mostrerebbe la potenza radiante relativa emessa in funzione della lunghezza d'onda, centrata attorno al picco di 591 nm con una semilarghezza di ~15 nm. Ciò conferma l'emissione monocromatica gialla del chip AlInGaP.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il LED è alloggiato in un package SMD standard conforme EIA. Le dimensioni chiave includono una lunghezza di 3.2 mm, una larghezza di 2.8 mm e un'altezza di 1.9 mm. Tutte le tolleranze dimensionali sono ±0.1 mm salvo diversa specifica. Il dispositivo presenta una lente a cupola trasparente che contribuisce a ottenere l'angolo di visione di 75 gradi.

5.2 Layout Consigliato dei Pad di Montaggio su PCB

Viene fornito un land pattern (impronta) suggerito per il progetto del PCB per garantire una saldatura affidabile e un corretto allineamento meccanico. Rispettare questa geometria di pad raccomandata è cruciale per ottenere buoni filetti di saldatura e prevenire l'effetto "tombstoning" durante la rifusione.

5.3 Identificazione della Polarità

Il terminale catodico (negativo) è tipicamente contrassegnato sul corpo del dispositivo, spesso da una tacca, un punto verde o un angolo smussato sulla lente o sul package. Deve essere osservato il corretto orientamento della polarità durante l'assemblaggio per garantire il funzionamento corretto.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Parametri di Saldatura a Rifusione IR

Per processi di saldatura senza piombo (Pb-free), è raccomandato un profilo di rifusione specifico. La temperatura di picco sul corpo non deve superare i 260°C e il tempo sopra i 260°C deve essere limitato a un massimo di 10 secondi. Il dispositivo deve essere sottoposto a un massimo di due cicli di rifusione in queste condizioni. È consigliata una fase di pre-riscaldamento tra 150°C e 200°C per un massimo di 120 secondi per minimizzare lo shock termico. Questi parametri sono allineati agli standard JEDEC per garantire giunzioni saldate affidabili senza danneggiare il package del LED.

6.2 Istruzioni per Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale, la temperatura della punta del saldatore deve essere mantenuta a 300°C o inferiore. Il tempo di contatto per ogni giunzione saldata deve essere limitato a un massimo di 3 secondi, e questa operazione deve essere eseguita una sola volta per giunzione per prevenire un eccessivo trasferimento di calore al die semiconduttore.

6.3 Condizioni di Stoccaggio

Le buste sigillate sensibili all'umidità (MSL 3) non aperte devono essere conservate a ≤ 30°C e ≤ 90% di umidità relativa (RH) e utilizzate entro un anno. Una volta aperta la confezione sigillata originale, i LED devono essere conservati in un ambiente non superiore a 30°C e 60% RH. Si raccomanda vivamente di completare il processo di rifusione IR entro una settimana dall'apertura. Per uno stoccaggio più lungo al di fuori della busta originale, i componenti devono essere conservati in un contenitore sigillato con essiccante o in un essiccatore purgato con azoto. Se conservati per più di una settimana al di fuori della confezione originale, è necessario un trattamento di "bake-out" a circa 60°C per almeno 20 ore prima della saldatura per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire l'effetto "popcorning" durante la rifusione.

6.4 Procedure di Pulizia

Se è richiesta la pulizia dopo la saldatura, devono essere utilizzati solo solventi a base alcolica specificati come alcol isopropilico (IPA) o alcol etilico. Il LED deve essere immerso a temperatura ambiente normale per meno di un minuto. Detergenti chimici non specificati potrebbero danneggiare la lente epossidica o il package.

7. Confezionamento e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e del Rullo

I LED sono forniti su nastro portacomponenti goffrato su rulli da 7 pollici (178 mm) di diametro, in conformità agli standard ANSI/EIA-481. Ogni rullo contiene 3000 pezzi. Le dimensioni delle tasche del nastro sono progettate per trattenere in modo sicuro il componente 3.2x2.8mm. Un nastro di copertura superiore sigilla le tasche. Il numero massimo consentito di componenti mancanti consecutivi nel nastro è due. Per quantità inferiori a un rullo intero, è disponibile una quantità minima di imballaggio di 500 pezzi per ordini di rimanenze.

8. Raccomandazioni Applicative

8.1 Circuiti Applicativi Tipici

Il LED deve essere pilotato con una corrente costante o tramite un resistore limitatore di corrente collegato in serie a una sorgente di tensione. Il valore del resistore in serie (R_s) può essere calcolato usando la Legge di Ohm: R_s = (V_alimentazione - V_F) / I_F, dove V_F è la tensione diretta del LED alla corrente desiderata I_F (es. 20 mA). Utilizzando il V_F massimo di 2.4 V si garantisce che il resistore sia dimensionato in modo conservativo per limitare la corrente in tutte le condizioni di bin.

8.2 Considerazioni e Precauzioni di Progetto

Sensibilità ESD:Il LED è sensibile alle scariche elettrostatiche (ESD). Devono essere adottate adeguate misure di controllo ESD durante la manipolazione e l'assemblaggio, inclusi l'uso di braccialetti collegati a terra, tappetini antistatici e attrezzature sicure per ESD.
Controllo della Corrente:Non collegare mai il LED direttamente a una sorgente di tensione senza limitazione di corrente, poiché ciò causerebbe un flusso di corrente eccessivo, surriscaldamento immediato e guasto catastrofico.
Gestione del Calore:Assicurarsi che il layout del PCB fornisca un adeguato rilievo termico, specialmente quando si opera alla corrente continua massima o vicino ad essa. Evitare di posizionare il LED vicino ad altre fonti di calore significative.
Ambito Applicativo:Questo componente è progettato per apparecchiature elettroniche di uso generale. Non è classificato per applicazioni in cui un guasto potrebbe rappresentare un rischio diretto per la vita o la sicurezza, come nell'aviazione, nei sistemi di supporto vitale medico o nei sistemi di controllo critici dei trasporti, senza preventiva consultazione e qualificazione.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

Il LTST-C990KSKT-BL si differenzia grazie all'utilizzo di un materiale semiconduttore AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) per il chip emettitore di luce. Rispetto a tecnologie più datate come il GaP standard, l'AlInGaP offre un'efficienza luminosa significativamente superiore, risultando in una maggiore luminosità (fino a 1120 mcd) a parità di corrente. La lente trasparente, a differenza di una lente diffusa o colorata, massimizza l'estrazione della luce e contribuisce al ben definito angolo di visione di 75 gradi. La sua piena compatibilità con i processi di assemblaggio SMT automatizzati ad alto volume, inclusi profili di rifusione IR aggressivi, lo rende una scelta economica e affidabile per la moderna produzione elettronica.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Qual è la differenza tra lunghezza d'onda di picco e lunghezza d'onda dominante?
R: La lunghezza d'onda di picco (λP) è la singola lunghezza d'onda alla quale la potenza ottica emessa è massima (591 nm tipico). La lunghezza d'onda dominante (λd) è derivata dalle coordinate cromatiche CIE e rappresenta la singola lunghezza d'onda di una luce monocromatica pura che corrisponderebbe al colore percepito del LED (584.5-594.5 nm). λd è più rilevante per la specifica del colore.

D: Posso pilotare questo LED con un'alimentazione da 3.3V?
R: Sì, ma è obbligatorio un resistore in serie. Utilizzando il V_F massimo di 2.4V e un I_F target di 20mA, il valore del resistore sarebbe R = (3.3V - 2.4V) / 0.02A = 45 Ohm. Un resistore standard da 47 Ohm sarebbe una scelta adatta, risultando in una corrente leggermente inferiore.

D: Perché la classificazione in bin è importante?
R: La classificazione in bin garantisce coerenza in produzione. Ad esempio, utilizzare LED tutti dal Bin V per l'intensità luminosa e dal Bin K per la lunghezza d'onda garantisce che tutti gli indicatori in un pannello avranno luminosità quasi identica e la stessa sfumatura di giallo, il che è fondamentale per la qualità del prodotto e l'estetica.

D: Cosa significa "MSL 3" per lo stoccaggio?
R: Il Livello di Sensibilità all'Umidità 3 indica che il dispositivo confezionato può essere esposto alle condizioni del piano di fabbrica (≤ 30°C/60% RH) per un massimo di 168 ore (7 giorni) prima di richiedere un trattamento di "baking" per rimuovere l'umidità che potrebbe causare danni interni durante il processo di saldatura a rifusione ad alta temperatura.

11. Esempio di Caso d'Uso Pratico

Scenario: Progettazione di un pannello indicatore di stato per un router di rete.
Il pannello richiede quattro LED gialli per indicare lo stato di "Alimentazione", "Internet", "Wi-Fi" ed "Ethernet". Per garantire un aspetto uniforme, il progettista specifica LED dal Bin V (per luminosità elevata e uniforme) e dal Bin J (per una specifica tonalità di giallo). Il circuito è alimentato dalla linea a 5V del router. Un resistore in serie è calcolato utilizzando il V_F massimo per sicurezza: R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 Ohm. Un resistore da 130 Ohm, 1/8W è posto in serie con ciascun LED. Il layout del PCB utilizza l'impronta pad raccomandata e include piccoli raggi di rilievo termico sui pad catodici. L'assemblatore segue il profilo di rifusione IR fornito. Il prodotto finale presenta quattro indicatori gialli brillanti e perfettamente abbinati, chiaramente visibili da un'ampia angolazione.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

L'emissione di luce in questo LED si basa sull'elettroluminescenza in un chip semiconduttore composto da AlInGaP. Quando viene applicata una tensione diretta che supera la tensione di banda del chip (circa 2V), elettroni e lacune vengono iniettati rispettivamente nella regione attiva dagli strati semiconduttori di tipo n e di tipo p. Questi portatori di carica si ricombinano, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica composizione della lega AlInGaP determina l'energia della banda proibita, che definisce direttamente la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa – in questo caso, giallo. La lente epossidica trasparente incapsula il chip, fornendo protezione meccanica, modellando il fascio luminoso in uscita (angolo di visione di 75 gradi) e migliorando l'estrazione della luce dal materiale semiconduttore.

13. Tendenze Tecnologiche e Contesto

L'uso del materiale AlInGaP per LED gialli, arancioni e rossi rappresenta una tecnologia ad alte prestazioni consolidata, che offre efficienza e luminosità superiori rispetto alle vecchie soluzioni GaAsP e GaP. Le tendenze attuali nei LED SMD si concentrano sull'aumento dell'efficienza (lumen per watt), sul raggiungimento di correnti di pilotaggio massime e potenze nominali più elevate in package più piccoli, sul miglioramento della resa cromatica e della saturazione e sul potenziamento dell'affidabilità in condizioni ambientali severe. Inoltre, l'integrazione con driver intelligenti e lo sviluppo di LED in package di scala chip (CSP) che eliminano il tradizionale package in plastica sono aree di avanzamento in corso. Il componente qui descritto utilizza una tecnologia collaudata e affidabile, ottimizzata per una produzione economica e ad alto volume nelle applicazioni mainstream consumer e industriali.