SMD LED Giallo Lente Diffusa LTSN-B680VSST - Dimensioni Package - Tensione Diretta 1.8-2.4V - Intensità Luminosa 710-1400mcd - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche per un Diodo Emettitore di Luce (LED) a montaggio superficiale (SMD). Il dispositivo presenta una lente diffusa e utilizza un materiale semiconduttore AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) per produrre luce gialla. I LED SMD sono progettati per processi di assemblaggio automatizzato su circuito stampato (PCB), offrendo un fattore di forma compatto adatto ad applicazioni con vincoli di spazio.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

I vantaggi principali di questo LED includono la compatibilità con apparecchiature automatiche pick-and-place e processi di saldatura a rifusione a infrarossi (IR), standard nella produzione elettronica di alto volume. È confezionato su nastro portante goffrato (passo 8mm) avvolto su bobine da 7 pollici di diametro, facilitando la movimentazione e l'assemblaggio efficienti. Il dispositivo è conforme agli standard di settore pertinenti ed è progettato per l'uso in un'ampia gamma di elettronica di consumo e industriale. Le applicazioni target spaziano dalle apparecchiature di telecomunicazione, dispositivi per l'automazione d'ufficio, elettrodomestici, sistemi di controllo industriale, fino a segnaletica interna o applicazioni di visualizzazione dove è richiesta un'illuminazione indicatrice affidabile.

2. Parametri Tecnici: Interpretazione Oggettiva Approfondita

Le prestazioni del LED sono definite in condizioni di test specifiche, tipicamente a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C. Comprendere questi parametri è fondamentale per la progettazione del circuito e la previsione delle prestazioni.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Non è consigliato operare al di fuori di questi limiti. I limiti chiave includono una dissipazione di potenza massima di 120 mW, una corrente diretta continua (IF) di 50 mA e una corrente diretta di picco di 80 mA in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms). La tensione inversa massima (VR) è di 5 V. Il dispositivo è classificato per funzionamento e conservazione nell'intervallo di temperatura da -40°C a +100°C.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi sono i parametri di prestazione tipici in condizioni operative normali. L'intensità luminosa (Iv), una misura della luminosità percepita, varia da un minimo di 710 mcd a un massimo di 1400 mcd quando pilotata con una corrente diretta di 20 mA. L'angolo di visione (2θ1/2), definito come l'angolo totale in cui l'intensità scende alla metà del valore assiale, è tipicamente di 120 gradi, indicando un pattern di visione ampio adatto per luci spia. La tensione diretta (VF) a 20 mA varia da 1.8 V a 2.4 V, importante per calcolare i valori delle resistenze in serie e la progettazione dell'alimentazione. La lunghezza d'onda dominante (λd), che definisce il colore percepito, è specificata tra 586.5 nm e 592.5 nm, collocandola nella regione gialla dello spettro. La corrente inversa (IR) è tipicamente molto bassa, con un massimo di 10 µA alla piena tensione inversa di 5V.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nella produzione di massa, i LED vengono suddivisi in bin di prestazione. Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfano specifici requisiti di tensione, luminosità e colore.

3.1 Classe di Tensione Diretta (Vf)

I LED vengono classificati in base alla caduta di tensione diretta a 20 mA. I codici bin D2, D3 e D4 corrispondono rispettivamente agli intervalli di tensione 1.80-2.00V, 2.00-2.20V e 2.20-2.40V, con una tolleranza di ±0.1V per bin. Selezionare LED dallo stesso bin Vf aiuta a mantenere l'uniformità di corrente quando più dispositivi sono collegati in parallelo.

3.2 Classe di Intensità Luminosa (Iv)

La luminosità è categorizzata nei bin V1 (710-875 mcd), V2 (875-1120 mcd) e W1 (1120-1400 mcd) a 20 mA, con una tolleranza dell'11% per bin. Ciò consente di abbinare i livelli di luminosità in un array di LED.

3.3 Classe di Lunghezza d'Onda Dominante (Wd)

Il colore (lunghezza d'onda) è classificato nei codici J (586.5-589.5 nm) e K (589.5-592.5 nm), con una tolleranza di ±1 nm. Ciò garantisce la coerenza del colore, cruciale per applicazioni in cui l'aspetto uniforme è importante.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene dati grafici specifici siano referenziati nella scheda tecnica, le curve tipiche per tali dispositivi forniscono informazioni preziose. La curva corrente diretta vs. tensione diretta (I-V) mostra la relazione esponenziale, critica per determinare il punto di lavoro. La curva intensità luminosa vs. corrente diretta mostra tipicamente una relazione quasi-lineare nell'intervallo operativo, ma può verificarsi saturazione a correnti più elevate. La curva di distribuzione spettrale mostrerebbe una lunghezza d'onda di picco di emissione (λp) attorno a 591 nm con una semilarghezza spettrale (Δλ) di circa 15 nm, definendo la purezza del colore. Le prestazioni variano anche con la temperatura; l'intensità luminosa generalmente diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

Il LED è alloggiato in un package SMD standard. Sono forniti disegni dimensionali dettagliati, specificando lunghezza, larghezza, altezza, passo dei terminali e geometria della lente. Queste dimensioni sono cruciali per la progettazione dell'impronta sul PCB. Il documento include i disegni consigliati per il land pattern (pad) sul PCB per una saldatura affidabile, specificando dimensione e spaziatura dei pad per garantire una corretta formazione del giunto saldato durante la rifusione. Il dispositivo ha una marcatura di polarità, tipicamente un indicatore del catodo sul package, che deve essere allineato correttamente con l'impronta sul PCB.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Rifusione IR Consigliato

Per processi di saldatura senza piombo, è consigliato un profilo conforme a J-STD-020B. I parametri chiave includono una temperatura di preriscaldamento di 150-200°C, una temperatura massima del corpo non superiore a 260°C e un tempo sopra il liquidus (TAL) adattato alla specifica pasta saldante. Il tempo totale di preriscaldamento dovrebbe essere limitato a un massimo di 120 secondi. Queste condizioni sono essenziali per prevenire danni termici al package del LED o alla lente epossidica.

6.2 Condizioni di Conservazione

I LED sono sensibili all'umidità. Quando conservati nella loro originale busta sigillata barriera all'umidità con essiccante, dovrebbero essere mantenuti a ≤ 30°C e ≤ 70% UR, con un periodo di utilizzo consigliato di un anno. Una volta aperta la busta, l'ambiente di conservazione dovrebbe essere ≤ 30°C e ≤ 60% UR. I componenti esposti alle condizioni ambientali per più di 168 ore dovrebbero essere sottoposti a baking a circa 60°C per almeno 48 ore prima della saldatura per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire l'effetto "popcorning" durante la rifusione.

6.3 Pulizia

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

7. Confezionamento e Informazioni per l'Ordine

Il confezionamento standard consiste in LED posizionati su nastro portante goffrato (passo 8mm) e sigillati con nastro coprente. Questo nastro è avvolto su una bobina standard da 7 pollici (178 mm) di diametro. Ogni bobina completa contiene 2000 pezzi. Per quantità inferiori a una bobina completa, potrebbe essere disponibile una confezione minima di 500 pezzi. Il confezionamento è conforme alle specifiche ANSI/EIA-481.

8. Suggerimenti Applicativi

8.1 Circuiti Applicativi Tipici

I LED sono dispositivi pilotati in corrente. Per garantire una luminosità stabile e uniforme, specialmente quando si utilizzano più LED, ogni LED dovrebbe essere pilotato con una resistenza limitatrice di corrente in serie. Il valore della resistenza (R) si calcola con la formula: R = (Vcc - VF) / IF, dove Vcc è la tensione di alimentazione, VF è la tensione diretta del LED (utilizzare il valore massimo per il calcolo della corrente nel caso peggiore) e IF è la corrente diretta desiderata (es. 20 mA). Non è consigliato pilotare LED in parallelo senza resistenze individuali a causa delle variazioni di VF, che possono portare a uno squilibrio significativo di corrente e luminosità non uniforme.

8.2 Considerazioni di Progettazione

Considerare l'ambiente termico. Operare al o vicino al valore massimo di corrente nominale genererà più calore, potenzialmente riducendo l'output luminoso e la durata. Un'adeguata area di rame sul PCB o via termiche possono essere necessarie per la dissipazione del calore in applicazioni ad alta corrente o ad alta temperatura ambiente. Assicurarsi che il layout del PCB corrisponda alla geometria del pad consigliata per una saldatura affidabile. Tenere conto dell'ampio angolo di visione (120°) quando si progettano guide luminose o telai.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto ai vecchi LED a foro passante, questo tipo SMD offre un significativo risparmio di spazio, una migliore idoneità per l'assemblaggio automatizzato e spesso un'affidabilità migliorata grazie all'assenza di bonding a filo. All'interno della categoria dei LED SMD gialli, i fattori chiave di differenziazione per questo componente includono la sua specifica combinazione di alta intensità luminosa (fino a 1400 mcd), ampio angolo di visione e l'uso della tecnologia AlInGaP, che tipicamente offre una maggiore efficienza e una migliore stabilità termica rispetto ad alcuni altri materiali semiconduttori per la luce gialla. La struttura dettagliata del binning fornisce ai progettisti un controllo preciso sulla coerenza di colore e luminosità.

10. Domande Frequenti Basate sui Parametri Tecnici

D: Che valore di resistenza devo usare per un'alimentazione a 5V?

R: Utilizzando il VF massimo di 2.4V e un IF target di 20mA: R = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 Ohm. Una resistenza standard da 130 o 150 Ohm sarebbe appropriata, verificando l'effettiva dissipazione di potenza nella resistenza.

D: Posso pilotare questo LED a 50 mA in modo continuo?

R: Sebbene il valore massimo assoluto sia 50 mA DC, operare a questo limite può ridurre la longevità e aumentare la temperatura di giunzione, potenzialmente riducendo l'output luminoso. Per un'affidabilità e prestazioni ottimali, si raccomanda di pilotare al di sotto o alla corrente di test tipica di 20 mA.

D: Come posso garantire una luminosità uniforme in un array?

R: Utilizzare resistenze limitatrici di corrente individuali per ogni LED e, se possibile, specificare LED dagli stessi bin di intensità luminosa (Iv) e tensione diretta (Vf) durante l'approvvigionamento.

D: Questo LED è adatto per uso esterno?

R: La scheda tecnica specifica applicazioni tra cui segnaletica/display interni. Per uso esterno, fattori come la resistenza ai raggi UV della lente, cicli termici più ampi e la tenuta stagna sono critici e non sono esplicitamente coperti qui. È progettato principalmente per ambienti interni/benigni.

11. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Scenario: Progettazione di un pannello indicatore di stato per un router di rete.Il pannello richiede dieci luci indicatrici gialle per mostrare l'attività del collegamento e lo stato del sistema. Il progettista seleziona questo LED per la sua luminosità, ampio angolo di visione e compatibilità con l'assemblaggio automatizzato. Ogni LED è collegato tra un pin GPIO di un microcontrollore a 3.3V e massa tramite una resistenza in serie da 56 Ohm (calcolata per ~20mA con un VF tipico di 2.2V). Il layout del PCB utilizza l'impronta del pad consigliata. Il progettista specifica il codice bin D3 per Vf e V2 per Iv per garantire una luminosità e un assorbimento di corrente consistenti dai pin del microcontrollore. I LED sono posizionati dietro un pannello in acrilico leggermente diffondente. Il circuito stampato assemblato subisce la rifusione IR utilizzando il profilo senza piombo specificato, ottenendo giunti saldati affidabili e indicatori pienamente funzionali.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

L'emissione di luce in questo LED si basa sull'elettroluminescenza in una giunzione p-n semiconduttrice realizzata con materiali AlInGaP. Quando viene applicata una tensione diretta, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva dove si ricombinano. L'energia rilasciata durante questa ricombinazione viene emessa come fotoni (luce). La specifica composizione della lega AlInGaP determina l'energia del bandgap, che a sua volta definisce la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa, in questo caso gialla. La lente diffusa contiene particelle di diffusione che aiutano a distribuire la luce, creando un angolo di visione più ampio e uniforme rispetto a una lente trasparente.

13. Tendenze di Sviluppo

La tendenza generale nei LED SMD continua verso una maggiore efficienza luminosa (più output luminoso per watt di input elettrico), consentendo display più luminosi o un consumo energetico inferiore. Le dimensioni dei package si miniaturizzano costantemente mantenendo o migliorando le prestazioni ottiche. C'è anche un focus sul miglioramento della coerenza del colore e tolleranze di binning più strette per soddisfare le esigenze delle applicazioni di visualizzazione di alta qualità. Inoltre, un'affidabilità migliorata in condizioni di temperatura e umidità più elevate è un'area di sviluppo in corso per ampliare la gamma di applicazioni adatte. La spinta verso una più ampia compatibilità con processi di saldatura senza piombo e ad alta temperatura rimane standard.