Scheda Tecnica LED SMD LTST-M140KSKT - Giallo AlInGaP - 30mA - 72mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento fornisce le specifiche tecniche complete per il LTST-M140KSKT, un diodo a emissione luminosa (LED) a montaggio superficiale (SMD). Questo componente appartiene a una famiglia di LED progettati per l'assemblaggio automatizzato su circuito stampato (PCB), caratterizzati da dimensioni ridotte e configurazioni adatte ad applicazioni con spazio limitato. Il LED utilizza un materiale semiconduttore AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) per produrre una luce gialla, incapsulato in un package con lente trasparente.

La filosofia di progettazione centrale si concentra sulla compatibilità con la moderna produzione elettronica di alto volume. Il dispositivo è progettato per essere compatibile con le attrezzature automatiche pick-and-place e resistere al profilo termico dei processi standard di rifusione a infrarossi (IR), rendendolo ideale per linee di produzione ottimizzate.

I mercati e le applicazioni target sono ampi, riflettendo la versatilità e l'affidabilità del componente. Le applicazioni principali includono indicatori di stato, retroilluminazione per pannelli frontali e illuminazione di segnali o simboli all'interno di apparecchiature di telecomunicazioni, dispositivi per l'automazione d'ufficio, elettrodomestici e varie apparecchiature industriali.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Assoluti Massimi

I valori assoluti massimi definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Questi valori sono specificati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C. La corrente diretta continua massima (DC) è di 30 mA. In condizioni di impulso con un ciclo di lavoro 1/10 e una larghezza di impulso di 0.1ms, il dispositivo può gestire una corrente diretta di picco di 80 mA. La tensione inversa massima applicabile attraverso il LED è di 5 V. La dissipazione di potenza totale non deve superare i 72 mW. Il dispositivo è classificato per funzionare entro un intervallo di temperatura da -40°C a +85°C e può essere stoccato in ambienti da -40°C a +100°C.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Le prestazioni elettriche e ottiche tipiche sono misurate a Ta=25°C con una corrente diretta (IF) di 20 mA, che è la condizione di test standard. I parametri chiave includono:

• Flusso Luminoso (Φv):Varia da un minimo di 0.42 lumen (lm) a un massimo tipico di 1.35 lm. Questo misura la potenza luminosa totale percepita emessa.
• Intensità Luminosa (Iv):Corrisponde al flusso luminoso, con un minimo di 140 millicandele (mcd) e un massimo tipico di 450 mcd. L'intensità è misurata lungo l'asse centrale.
• Angolo di Visione (2θ1/2):L'angolo totale a cui l'intensità luminosa è la metà del valore assiale è tipicamente di 120 gradi, indicando un pattern di emissione ampio.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λP):La lunghezza d'onda alla quale l'emissione spettrale è più forte è tipicamente di 591 nanometri (nm).
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd):La singola lunghezza d'onda che definisce il colore percepito, specificata tra 584.5 nm e 594.5 nm, garantendo una tonalità gialla consistente.
• Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ):Tipicamente 15 nm, descrive la purezza spettrale o la larghezza di banda della luce emessa.
• Tensione Diretta (VF):Varia da 1.8 V a 2.4 V a 20 mA, con una tolleranza di ±0.1 V per le parti binnate.
• Corrente Inversa (IR):Massimo di 10 microampere (μA) quando viene applicata una polarizzazione inversa di 5 V.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la consistenza nella produzione di massa, i LED vengono suddivisi in bin in base a parametri chiave. Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfano requisiti specifici per la loro applicazione.

3.1 Binning della Tensione Diretta (VF)

I LED sono categorizzati in tre bin di tensione (D2, D3, D4) a 20 mA. Il bin D2 copre da 1.8V a 2.0V, D3 da 2.0V a 2.2V e D4 da 2.2V a 2.4V. Ogni bin ha una tolleranza di ±0.1V. Selezionare un bin di tensione più stretto può aiutare a progettare circuiti di pilotaggio più consistenti, specialmente quando più LED sono collegati in serie.

3.2 Binning del Flusso Luminoso e dell'Intensità

L'emissione luminosa è suddivisa in cinque codici principali (C2, D1, D2, E1, E2). Ad esempio, il bin C2 specifica un flusso luminoso tra 0.42 lm e 0.54 lm (corrispondente a 140-180 mcd), mentre il bin di output più alto, E2, copre da 1.07 lm a 1.35 lm (355-450 mcd). La tolleranza per ogni bin di intensità è ±11%. Questo binning è cruciale per applicazioni che richiedono una luminosità uniforme tra più indicatori o array di retroilluminazione.

3.3 Binning della Tonalità (Lunghezza d'Onda Dominante)

La lunghezza d'onda dominante, che definisce la precisa sfumatura di giallo, è suddivisa in quattro categorie: H (584.5-587.0 nm), J (587.0-589.5 nm), K (589.5-592.0 nm) e L (592.0-594.5 nm). Ogni bin ha una tolleranza di ±1 nm. Ciò consente un abbinamento cromatico preciso in applicazioni dove sono richieste specifiche tonalità di giallo, come nei segnali stradali o in specifici indicatori di stato.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene i dati grafici specifici siano referenziati nella scheda tecnica, le curve di prestazione tipiche per tali LED forniscono informazioni di progettazione essenziali. Queste generalmente includono:

• Curva Corrente vs. Tensione (I-V):Mostra la relazione esponenziale tra tensione diretta e corrente. La curva è cruciale per determinare il punto di lavoro e progettare il circuito di limitazione della corrente.
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta (Curva I-L):Dimostra come l'output luminoso aumenti con la corrente, tipicamente in una relazione quasi lineare entro l'intervallo operativo raccomandato. Aiuta a selezionare la corrente di pilotaggio per la luminosità desiderata.
• Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Illustra la diminuzione dell'output luminoso all'aumentare della temperatura di giunzione. Comprendere questa derating è vitale per applicazioni che operano in ambienti a temperatura elevata.
• Curva di Distribuzione Spettrale:Traccia l'intensità relativa in funzione della lunghezza d'onda, mostrando il picco a ~591 nm e la larghezza a mezza altezza di 15 nm, confermando l'emissione monocromatica gialla.
• Pattern dell'Angolo di Visione:Un grafico polare che mostra la distribuzione angolare dell'intensità luminosa, tipicamente confermando l'angolo di visione di 120 gradi con un pattern di emissione Lambertiano o simile.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il LED è fornito in un package SMD standard. Tutte le dimensioni sono fornite in millimetri con una tolleranza generale di ±0.2 mm salvo diversa specifica. La scheda tecnica include un disegno meccanico dettagliato che mostra la vista dall'alto, la vista laterale e l'impronta, incluse dimensioni chiave come lunghezza, larghezza, altezza del corpo e posizionamento e dimensione dei pad di saldatura.

5.2 Progetto dei Pad e Identificazione della Polarità

Viene fornito un land pattern PCB raccomandato (pad di attacco) sia per i processi di rifusione a infrarossi che a fase di vapore. Questo pattern è ottimizzato per una formazione affidabile del giunto di saldatura e stabilità meccanica. Il componente presenta marcature di polarità, tipicamente indicate da un marcatore del catodo sul package stesso (come una tacca, un punto o un terminale tagliato). L'orientamento corretto è essenziale poiché i LED sono diodi e consentono il flusso di corrente in una sola direzione.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Rifusione a IR

La scheda tecnica fornisce un profilo di rifusione IR suggerito conforme a J-STD-020B per processi senza piombo. I parametri chiave includono una zona di pre-riscaldamento, una rampa controllata fino a una temperatura di picco e una fase di raffreddamento controllata. La temperatura di picco massima raccomandata è di 260°C, con il tempo sopra i 217°C (temperatura di liquidus per la saldatura senza piombo tipica) attentamente controllato per prevenire danni termici al package del LED o al die semiconduttore.

6.2 Precauzioni per Stoccaggio e Manipolazione

I LED sono dispositivi sensibili all'umidità. Quando sigillati nella loro confezione originale a prova di umidità con essiccante, dovrebbero essere stoccati a ≤30°C e ≤70% di umidità relativa (RH) e utilizzati entro un anno. Una volta aperta la busta sigillata, inizia la "vita a pavimento". I componenti dovrebbero essere stoccati a ≤30°C e ≤60% RH ed è raccomandato che siano rifusi a IR entro 168 ore (JEDEC Livello 3). Per stoccaggio oltre questo periodo, è richiesta una cottura a circa 60°C per almeno 48 ore prima della saldatura per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire l'"effetto popcorn" durante la rifusione.

6.3 Pulizia

Se è necessaria la pulizia dopo la saldatura, dovrebbero essere utilizzati solo solventi specificati. Si raccomanda di immergere il LED in alcol etilico o isopropilico a temperatura ambiente per meno di un minuto. Detergenti chimici non specificati potrebbero danneggiare la lente epossidica o il materiale del package.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

L'imballaggio standard per l'assemblaggio automatizzato è una carrier tape goffrata larga 12 mm avvolta su una bobina da 7 pollici (178 mm) di diametro. Ogni bobina contiene 3000 pezzi. Le specifiche della tape e della bobina sono conformi agli standard ANSI/EIA-481. Una quantità minima di imballaggio di 500 pezzi è disponibile per ordini di resto. La tape include una cover tape per sigillare le tasche dei componenti e il numero massimo consentito di componenti mancanti consecutivi in una bobina è due.

8. Suggerimenti Applicativi

8.1 Circuiti Applicativi Tipici

Il metodo di pilotaggio più comune è una sorgente di corrente costante o un semplice resistore in serie. Il valore del resistore (R) è calcolato usando la formula: R = (Valimentazione - VF) / IF, dove VF è la tensione diretta del LED alla corrente desiderata IF. Ad esempio, con un'alimentazione di 5V, una VF di 2.0V e un IF target di 20mA, il resistore in serie richiesto è (5V - 2.0V) / 0.02A = 150 Ohm. Dovrebbe essere selezionato un resistore con potenza nominale di almeno (5V-2.0V)*0.02A = 0.06W, con un resistore da 1/8W o 1/10W tipico.

8.2 Considerazioni di Progetto

• Limitazione della Corrente:Utilizzare sempre un dispositivo limitatore di corrente (resistore o driver IC). Collegare direttamente a una sorgente di tensione causerà corrente eccessiva e guasto immediato.
• Gestione Termica:Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa, assicurare un'adeguata area di rame sul PCB o via termiche attorno ai pad di saldatura può aiutare a dissipare il calore, specialmente in condizioni di alta temperatura ambiente o quando pilotati a correnti più elevate.
• Protezione ESD:Sebbene non dichiarato esplicitamente come altamente sensibile, dovrebbero essere osservate le precauzioni standard di manipolazione ESD durante l'assemblaggio.
• Progetto Ottico:L'ampio angolo di visione di 120 gradi lo rende adatto ad applicazioni che richiedono ampia visibilità. Per luce focalizzata, sarebbero necessarie ottiche secondarie (lenti).

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

Il LTST-M140KSKT si differenzia attraverso l'uso della tecnologia AlInGaP per l'emissione gialla. Rispetto a tecnologie più vecchie come il GaAsP, i LED AlInGaP offrono un'efficienza luminosa significativamente più alta, risultando in un output più luminoso alla stessa corrente di pilotaggio e una migliore stabilità termica. L'ampio angolo di visione di 120 gradi è una caratteristica chiave per applicazioni indicatori. La sua compatibilità con i processi standard di rifusione IR e l'imballaggio tape-and-reel lo rendono una scelta conveniente per la produzione automatizzata ad alto volume rispetto ai LED a foro passante che richiedono inserimento manuale.

10. Domande Frequenti (FAQ)

D: Qual è la differenza tra flusso luminoso (lm) e intensità luminosa (mcd)?

R: Il flusso luminoso misura la quantità totale di luce visibile emessa in tutte le direzioni. L'intensità luminosa misura la luminosità in una direzione specifica (tipicamente l'asse centrale). Per un LED ad ampio angolo come questo, il valore mcd è un punto di riferimento, ma l'output luminoso totale è meglio rappresentato dal valore lumen.

D: Posso pilotare questo LED con un'alimentazione da 3.3V?

R: Sì. Usando la formula con una VF tipica di 2.0V e una corrente target di 20mA, il resistore in serie richiesto sarebbe (3.3V - 2.0V) / 0.02A = 65 Ohm. Assicurarsi che la potenza nominale del resistore sia sufficiente.

D: Perché il binning è importante?

R: Il binning garantisce la consistenza del colore e della luminosità. Se si utilizzano più LED in un prodotto (es. un array di luci di stato), ordinare dallo stesso bin di tensione, intensità e lunghezza d'onda garantisce un aspetto uniforme.

D: Cosa succede se supero la tensione inversa massima assoluta di 5V?

R: Applicare una tensione inversa oltre il valore nominale può causare una rottura improvvisa e catastrofica della giunzione PN del LED, portando a un guasto immediato e permanente.

11. Esempio Pratico di Utilizzo

Scenario: Progettazione di un pannello indicatore di stato per un router di rete.Il pannello richiede quattro LED gialli per mostrare l'attività del link su diverse porte. Luminosità e colore uniformi sono critici per l'esperienza utente.

Passi di Progettazione:

1. Selezionare il LTST-M140KSKT per il suo colore giallo, luminosità adeguata e fattore di forma SMD.

2. Specificare i bin: Scegliere un singolo bin di intensità luminosa (es. D2 per 224-280 mcd) e un singolo bin di lunghezza d'onda dominante (es. J per 587.0-589.5 nm) per garantire consistenza. Un bin di tensione di medio raggio (D3) è accettabile.

3. Progetto del Circuito: Utilizzare un'alimentazione comune da 3.3V sul PCB del router. Calcolare il resistore in serie per ogni LED. Assumendo una VF di 2.1V (centro del bin D3) e un target di 20mA: R = (3.3V - 2.1V) / 0.02A = 60 Ohm. Utilizzare un resistore standard da 62 ohm, 1/10W.

4. Layout: Posizionare i LED simmetricamente sul pannello frontale del PCB. Seguire il land pattern raccomandato dalla scheda tecnica per garantire una buona saldabilità.

5. Assemblaggio: Seguire il profilo di rifusione raccomandato. Assicurarsi che la bobina di LED aperta sia utilizzata entro la vita a pavimento di 168 ore o sia adeguatamente cotta se stoccata più a lungo.

12. Principio di Funzionamento

L'emissione di luce in questo LED si basa sull'elettroluminescenza in una giunzione PN semiconduttore realizzata con materiali AlInGaP. Quando viene applicata una tensione diretta che supera il potenziale interno della giunzione, 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 sotto forma di fotoni (luce). La composizione specifica della lega AlInGaP determina l'energia del bandgap, che corrisponde direttamente alla lunghezza d'onda (colore) della luce emessa—in questo caso, giallo (~591 nm). La lente epossidica trasparente incapsula il chip semiconduttore, fornisce protezione meccanica e modella il pattern di emissione della luce.

13. Tendenze Tecnologiche

Lo sviluppo di LED SMD come il LTST-M140KSKT fa parte della tendenza più ampia nell'elettronica verso la miniaturizzazione, l'aumentata affidabilità e la produzione automatizzata. La tecnologia AlInGaP rappresenta una soluzione matura ed efficiente per LED rossi, arancioni e gialli. Le tendenze in corso nel settore includono la spinta verso un'efficienza luminosa ancora più alta (più output luminoso per watt di input elettrico), un miglioramento della consistenza del colore attraverso binning più stretto e lo sviluppo di dimensioni di package sempre più piccole (es. chip-scale package) per consentire un'integrazione più densa. Inoltre, c'è un focus sul miglioramento dell'affidabilità in condizioni ambientali severe, come intervalli di temperatura e umidità più elevati, per soddisfare le esigenze delle applicazioni automobilistiche e industriali.