Scheda Tecnica LED SMD Bicolore Laterale LTST-S326TGKFKT-5A - Dimensioni Package - Verde 2.8V / Arancione 1.9V - 76mW / 75mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento fornisce le specifiche tecniche complete per un LED a montaggio superficiale (SMD) bicolore laterale. Il componente integra due chip semiconduttori distinti in un unico package: un chip basato su InGaN per l'emissione verde e un chip basato su AlInGaP per l'emissione arancione. Questo design consente soluzioni compatte per l'indicazione di stato, l'illuminazione di sfondo e l'illuminazione decorativa dove sono richiesti segnali a più colori da un singolo punto. Il dispositivo è costruito con una lente trasparente, che massimizza l'emissione luminosa, e presenta terminali stagnati per una migliore saldabilità e conformità RoHS.

Il LED è fornito su nastro standard da 8mm su bobine da 7 pollici, rendendolo pienamente compatibile con le attrezzature di assemblaggio automatico pick-and-place ad alta velocità. Il suo design è inoltre compatibile con i processi di rifusione (reflow) a infrarossi (IR), facilitandone l'integrazione nelle moderne linee di produzione di schede a circuito stampato (PCB).

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

I valori massimi assoluti definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Per un funzionamento affidabile, questi limiti non devono mai essere superati, nemmeno momentaneamente.

• Dissipazione di Potenza (Pd):La massima dissipazione di potenza consentita è di 76 mW per il chip verde e 75 mW per il chip arancione a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C. Superare questo limite rischia di causare un degrado termico della giunzione semiconduttrice.
• Corrente Diretta:La massima corrente continua diretta (IF) è di 20 mA per il chip verde e 30 mA per il chip arancione. Per il funzionamento in impulsi, è consentita una corrente di picco di 100 mA (verde) e 80 mA (arancione) sotto un rigoroso ciclo di lavoro 1/10 con una larghezza di impulso di 0.1 ms. Questo parametro è fondamentale per la progettazione del circuito di pilotaggio per prevenire guasti indotti dalla corrente.
• Intervalli di Temperatura:L'intervallo di temperatura operativa è specificato da -20°C a +80°C. L'intervallo di temperatura di conservazione è più ampio, da -30°C a +100°C. Questi intervalli garantiscono l'integrità meccanica e chimica del LED in varie condizioni ambientali.
• Condizioni di Saldatura:Il dispositivo può resistere alla rifusione a infrarossi con una temperatura di picco di 260°C per una durata massima di 10 secondi. Questa è una condizione standard per i processi di saldatura senza piombo (Pb-free).

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Queste caratteristiche sono misurate in condizioni di prova standard di Ta=25°C e una corrente diretta (IF) di 5 mA, salvo diversa indicazione. Definiscono le prestazioni tipiche del dispositivo.

• Intensità Luminosa (Iv):Questa è la misura primaria dell'emissione luminosa. Per il chip verde, l'intensità luminosa tipica varia da un minimo di 28.0 mcd a un massimo di 180.0 mcd. Per il chip arancione, l'intervallo è da 11.2 mcd a 71.0 mcd. Il valore effettivo per un'unità specifica dipende dal suo codice di bin assegnato.
• Angolo di Visione (2θ1/2):Entrambi i chip presentano un ampio angolo di visione di 130 gradi (tipico). Questo è definito come l'angolo totale in cui l'intensità luminosa scende alla metà del valore misurato sull'asse centrale. Questo ampio angolo garantisce una buona visibilità da varie prospettive, essenziale per indicatori laterali.
• Lunghezza d'Onda:Il chip verde ha una tipica lunghezza d'onda di emissione di picco (λP) di 530 nm e una tipica lunghezza d'onda dominante (λd) di 527 nm. Il chip arancione ha una tipica lunghezza d'onda di emissione di picco di 611 nm e una lunghezza d'onda dominante di 605 nm. La semilarghezza spettrale (Δλ) è di 35 nm per il verde e 17 nm per l'arancione, indicando la purezza spettrale della luce emessa.
• Tensione Diretta (VF):A 5 mA, la tensione diretta tipica è di 2.8 V per il chip verde (max 3.2 V) e 1.9 V per il chip arancione (max 2.3 V). Questo parametro è cruciale per calcolare il valore della resistenza in serie in un circuito di pilotaggio a tensione costante per impostare la corrente desiderata.
• Corrente Inversa (IR):La corrente inversa massima è di 10 μA per entrambi i chip quando viene applicata una tensione inversa (VR) di 5V. È esplicitamente indicato che il dispositivo non è progettato per il funzionamento inverso; questo test è solo per la caratterizzazione della dispersione.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per gestire le variazioni di produzione e consentire ai progettisti di selezionare LED con prestazioni coerenti, i dispositivi vengono suddivisi in bin in base all'intensità luminosa.

3.1 Binning dell'Intensità del Chip Verde

I LED verdi sono categorizzati in quattro bin (N, P, Q, R) con i seguenti valori minimi e massimi di intensità luminosa a 5 mA:
Bin N: 28.0 - 45.0 mcd
Bin P: 45.0 - 71.0 mcd
Bin Q: 71.0 - 112.0 mcd
Bin R: 112.0 - 180.0 mcd
A ogni bin di intensità viene applicata una tolleranza di +/-15%.

3.2 Binning dell'Intensità del Chip Arancione

I LED arancioni sono categorizzati in quattro bin (L, M, N, P) con i seguenti intervalli:
Bin L: 11.2 - 18.0 mcd
Bin M: 18.0 - 28.0 mcd
Bin N: 28.0 - 45.0 mcd
Bin P: 45.0 - 71.0 mcd
Anche a questi bin viene applicata una tolleranza di +/-15%.

Questo sistema di binning consente una selezione precisa in base ai requisiti di luminosità dell'applicazione, garantendo coerenza visiva in array multi-LED o prodotti.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene nel datasheet siano referenziate curve grafiche specifiche (es. Fig.1, Fig.5), le loro implicazioni tipiche sono qui analizzate sulla base della fisica standard dei LED e dei parametri forniti.

4.1 Corrente Diretta vs. Intensità Luminosa (Curva I-Iv)

L'intensità luminosa di un LED è approssimativamente proporzionale alla corrente diretta in un intervallo significativo. Far funzionare il chip verde alla sua massima corrente continua di 20 mA produrrebbe tipicamente un'emissione luminosa significativamente più alta rispetto alla condizione di test a 5 mA, sebbene la relazione esatta dovrebbe essere verificata dalla curva caratteristica. Lo stesso vale per il chip arancione a 30 mA. I progettisti devono assicurarsi che l'aumentata dissipazione di potenza a correnti più elevate rimanga entro il valore massimo assoluto.

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

La tensione diretta ha una relazione logaritmica con la corrente. La VF specificata a 5 mA fornisce un punto operativo chiave. All'aumentare della corrente, VF aumenterà leggermente. Questa relazione non lineare è importante per progettare driver a corrente costante efficienti rispetto a semplici circuiti limitati da resistenza.

4.3 Dipendenza dalla Temperatura

Le prestazioni dei LED sono sensibili alla temperatura. Tipicamente, l'intensità luminosa diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Anche la tensione diretta diminuisce con l'aumentare della temperatura. Sebbene non siano fornite curve specifiche, l'intervallo di temperatura operativa specificato di -20°C a +80°C indica i limiti entro i quali le caratteristiche pubblicate sono ragionevolmente valide. Per applicazioni vicino agli estremi, potrebbe essere necessario un derating o una gestione termica.

4.4 Distribuzione Spettrale

Le lunghezze d'onda di picco e dominanti, insieme alla semilarghezza spettrale, definiscono il punto colore. L'emissione verde (centrata ~527-530 nm) e quella arancione (centrata ~605-611 nm) sono distinte. La semilarghezza più stretta del chip arancione (17 nm vs. 35 nm per il verde) suggerisce un colore arancione più spettralmente puro e saturo.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package e Assegnazione dei Pin

Il dispositivo è conforme a un profilo standard EIA. Nel datasheet sono forniti disegni dimensionali dettagliati, con tutte le misure in millimetri. Le tolleranze chiave sono tipicamente ±0.10 mm. L'assegnazione dei pin è chiaramente definita: Catodo 1 (C1) è per il chip arancione e Catodo 2 (C2) è per il chip verde. È implicita la configurazione ad anodo comune, che consente il controllo indipendente di ciascun colore.

5.2 Layout Consigliato per i Pad di Saldatura

Il datasheet include un modello di pad di saldatura consigliato per il design del PCB. Rispettare queste dimensioni garantisce una corretta formazione del giunto di saldatura, stabilità meccanica e dissipazione del calore durante il processo di rifusione. È indicata anche una direzione di saldatura suggerita per favorire un flusso uniforme della lega.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Rifusione (Reflow)

Viene fornito un suggerimento dettagliato per un profilo di rifusione IR adatto per processi senza piombo. Questo profilo include tipicamente:
1. Una zona di pre-riscaldamento per aumentare gradualmente la temperatura del PCB e attivare il flussante.
2. Una zona di stabilizzazione per uniformare la temperatura su tutta la scheda.
3. Una zona di rifusione dove la temperatura raggiunge un picco massimo di 260°C per non più di 10 secondi.
4. Una zona di raffreddamento. Il profilo si basa sugli standard JEDEC per garantire l'affidabilità.

6.2 Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale con saldatore, la temperatura massima consigliata della punta è di 300°C, con un tempo di saldatura non superiore a 3 secondi per giunto. Questa operazione dovrebbe essere eseguita una sola volta per minimizzare lo stress termico sul package del LED.

6.3 Pulizia

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

6.4 Precauzioni contro le Scariche Elettrostatiche (ESD)

Il LED è sensibile all'elettricità statica e ai sovratensioni. Devono essere implementati adeguati controlli ESD durante la manipolazione e l'assemblaggio. Ciò include l'uso di braccialetti collegati a terra, tappetini antistatici e garantire che tutte le attrezzature siano correttamente messe a terra.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

Il dispositivo è imballato in nastro portante goffrato largo 8mm. Il nastro è avvolto su bobine standard da 7 pollici (178 mm) di diametro. Ogni bobina completa contiene 3000 pezzi. Per quantità inferiori a una bobina intera, è specificata una quantità minima di imballaggio di 500 pezzi per i resti. L'imballaggio è conforme alle specifiche ANSI/EIA-481.

7.2 Condizioni di Conservazione

Confezione Sigillata:I LED nella busta originale a tenuta di umidità con essiccante devono essere conservati a ≤30°C e ≤90% di Umidità Relativa (UR). La durata di conservazione consigliata in queste condizioni è di un anno.
Confezione Aperta:Una volta aperta la busta barriera all'umidità, l'ambiente di conservazione non deve superare i 30°C e il 60% di UR. I componenti rimossi dalla confezione originale dovrebbero idealmente subire la rifusione IR entro una settimana. Per una conservazione più lunga al di fuori della busta originale, dovrebbero essere conservati in un contenitore sigillato con essiccante o in un essiccatore a azoto. Se conservati per più di una settimana, si consiglia un trattamento di "baking" a circa 60°C per almeno 20 ore prima della saldatura per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire il fenomeno del "popcorning" durante la rifusione.

8. Suggerimenti Applicativi

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Indicatori di Stato:Ideali per pannelli di apparecchiature che richiedono indicazione multi-stato (es. accensione=verde, standby=arancione, guasto=entrambi lampeggianti).
• Elettronica di Consumo:Retroilluminazione per pulsanti o loghi in dispositivi come router, apparecchi audio o periferiche per gaming.
• Illuminazione Interna Automobilistica:Per illuminazione ambientale interna non critica o display di stato, tenendo conto dell'intervallo di temperatura operativa.
• Pannelli di Controllo Industriali:Fornire uno stato operativo chiaro e codificato a colori nei sistemi di controllo.

8.2 Considerazioni di Progettazione

• Limitazione di Corrente:Utilizzare sempre una resistenza in serie o un driver a corrente costante per ciascun chip. Calcolare il valore della resistenza usando R = (Vcc - VF) / IF, dove VF è la tensione diretta alla corrente desiderata (IF). Utilizzare la VF massima dal datasheet per un progetto conservativo che garantisca che la corrente non superi mai il limite.
• Gestione Termica:Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa, il funzionamento continuo alla corrente massima in alte temperature ambientali potrebbe richiedere attenzione al layout del PCB per lo smaltimento del calore, specialmente se più LED sono raggruppati.
• Design Visivo:L'ampio angolo di visione di 130 gradi facilita la visibilità fuori asse. Considerare il colore della lente (trasparente) e il design della cornice circostante per ottenere l'effetto visivo desiderato e la miscelazione della luce se entrambi i colori sono utilizzati simultaneamente.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

Questo LED bicolore laterale offre vantaggi specifici rispetto alle alternative:

• vs. Due LED Discreti:Risparmia spazio sul PCB, riduce il numero di componenti e semplifica l'assemblaggio pick-and-place con un unico codice articolo.
• vs. LED RGB:Fornisce una soluzione più semplice e spesso più conveniente quando sono necessari solo due colori specifici (verde e arancione), senza la complessità di un driver a tre canali.
• vs. LED a Foro Passante:Il package SMD consente un assemblaggio completamente automatizzato, design a profilo più basso e una migliore affidabilità eliminando la saldatura manuale e la piegatura dei terminali.
• Caratteristiche Principali:La combinazione delle tecnologie InGaN (per il verde efficiente) e AlInGaP (per l'arancione efficiente) in un unico package fornisce una buona efficienza luminosa per entrambi i colori. La conformità RoHS e la compatibilità con la rifusione senza piombo sono essenziali per la produzione moderna.

10. Domande Frequenti (FAQ)

10.1 Posso pilotare entrambi i colori simultaneamente alla loro massima corrente continua?

Sì, ma devi considerare la dissipazione di potenza totale. Se entrambi i chip sono pilotati alla loro corrente continua massima (Verde: 20mA @ ~3.2V, Arancione: 30mA @ ~2.3V), la potenza approssimativa è (0.02A * 3.2V) + (0.03A * 2.3V) = 0.064W + 0.069W = 0.133W o 133 mW. Questo supera i valori nominali individuali di Pd (76mW, 75mW) e richiede un'attenta valutazione termica del PCB e delle condizioni ambientali per garantire che la temperatura di giunzione non superi i limiti di sicurezza, potenzialmente influenzando la longevità.

10.2 Qual è la differenza tra lunghezza d'onda di picco e lunghezza d'onda dominante?

La lunghezza d'onda di picco (λP) è la lunghezza d'onda alla quale lo spettro di emissione ha la sua massima intensità. La lunghezza d'onda dominante (λd) è derivata dal diagramma di cromaticità CIE e rappresenta la singola lunghezza d'onda di una luce monocromatica pura che corrisponderebbe al colore percepito del LED. La λd è più strettamente correlata alla percezione del colore umana, mentre la λP è una misura fisica dello spettro.

10.3 Come interpreto il codice di bin quando ordino?

Il numero di parte LTST-S326TGKFKT-5A probabilmente include o implica specifici codici di bin per l'intensità. Per garantire coerenza nella luminosità della tua applicazione, dovresti specificare i codici di bin desiderati (es. Verde: Bin R per la massima emissione, Arancione: Bin P) quando ordini. Consulta la guida completa per l'ordine del produttore per il sistema di codifica esatto.

10.4 È necessario un diodo di protezione inversa?

Sebbene il LED possa tollerare una polarizzazione inversa di 5V con solo 10 μA di dispersione, non è progettato per il funzionamento inverso. In circuiti dove sono possibili transitori di tensione inversa (es. carichi induttivi, hot-plugging), è fortemente raccomandata una protezione esterna come un diodo in serie o una configurazione a ponte raddrizzatore per prevenire danni.

11. Esempi Pratici di Progettazione e Utilizzo

11.1 Indicatore a Doppio Stato per Router di Rete

Scenario:Progettare un LED di stato per un router per indicare "Attivo/Trasferimento Dati" (verde) e "Inattivo/Standby" (arancione).
Implementazione:Collegare l'anodo comune a una linea di 3.3V tramite una resistenza di limitazione di corrente dimensionata per ciascun colore. Utilizzare due pin GPIO dal microcontrollore del router, ciascuno collegato al catodo di un colore tramite un transistor NPN per piccoli segnali o un MOSFET. Il firmware può quindi accendere il LED verde durante l'attività dati e il LED arancione durante i periodi di inattività. L'ampio angolo di visione garantisce la visibilità da qualsiasi punto della stanza.

11.2 Indicatore del Livello di Carica della Batteria

Scenario:Un semplice indicatore di carica a 2 stadi: "In Carica" (arancione) e "Carica Completa" (verde).
Implementazione:Le uscite di stato dell'IC di gestione della carica possono pilotare direttamente i catodi del LED (se in grado di assorbire la corrente richiesta) o pilotare transistor. Durante la carica, il LED arancione è illuminato. Quando il ciclo di carica è completato, l'IC spegne il pilotaggio dell'arancione e accende quello del verde.

12. Introduzione al Principio Tecnologico

Questo LED utilizza due diversi sistemi di materiali semiconduttori:

• InGaN (Nitruro di Indio e Gallio):Questo materiale è utilizzato per il chip che emette luce verde. Variando il rapporto tra indio e gallio nella lega, il bandgap del semiconduttore può essere sintonizzato, il che determina direttamente la lunghezza d'onda della luce emessa quando gli elettroni si ricombinano con le lacune attraverso il bandgap. L'InGaN è noto per la sua capacità di produrre LED efficienti blu, verdi e bianchi.
• AlInGaP (Fosfuro di Alluminio, Indio e Gallio):Questo materiale è utilizzato per il chip che emette luce arancione. Analogamente, regolando la composizione di questa lega quaternaria, il bandgap può essere progettato per produrre luce nelle regioni spettrali rossa, arancione, gialla e verde. L'AlInGaP è particolarmente efficiente nell'intervallo dal rosso all'arancione.

In un package bicolore, queste due strutture di chip distinte sono montate su un telaio di connessione comune, wire-bondate e incapsulate in una lente epossidica trasparente che protegge i chip e funge da elemento ottico.

13. Tendenze di Sviluppo Tecnologico

Il campo della tecnologia LED continua a evolversi, con tendenze che influenzano componenti come questo:

• Aumento dell'Efficienza:La ricerca in corso mira a migliorare l'efficienza quantica interna (IQE) e l'efficienza di estrazione della luce (LEE) sia dei materiali InGaN che AlInGaP, portando a una maggiore intensità luminosa per la stessa corrente in ingresso o a un consumo energetico inferiore per la stessa emissione luminosa.
• Miniaturizzazione:La spinta verso dispositivi elettronici più piccoli richiede package LED sempre più piccoli mantenendo o migliorando le prestazioni ottiche.
• Migliore Coerenza del Colore:I progressi nella crescita epitassiale e nei processi di binning portano a tolleranze più strette sulla lunghezza d'onda dominante e sull'intensità luminosa, riducendo la variazione di colore e luminosità tra le unità.
• Affidabilità Migliorata:I miglioramenti nei materiali di incapsulamento (epossidici, siliconici) e nelle tecnologie di attacco del die migliorano la capacità del LED di resistere a temperature più elevate, umidità e cicli termici, estendendo la durata operativa.
• Intelligenza Integrata:Una tendenza più ampia è l'integrazione di circuiti di controllo (come driver a corrente costante o logica semplice) all'interno del package LED stesso, creando componenti "LED intelligenti" che semplificano la progettazione del sistema.