Scheda Tecnica LED SMD Bicolore LTST-S115KFKGKT-5A - Pacchetto Side View - Arancione/Verde - 5mA - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTST-S115KFKGKT-5A è un LED SMD (Surface Mount Device) bicolore a visione laterale, progettato specificamente per applicazioni che richiedono soluzioni di retroilluminazione compatta, come nei pannelli LCD. Questo componente integra due chip semiconduttori distinti in un unico package: uno che emette nello spettro arancione e l'altro nello spettro verde. Il suo scopo progettuale principale è fornire una sorgente luminosa affidabile, luminosa e a risparmio di spazio, compatibile con i moderni processi di assemblaggio automatizzati.

I vantaggi principali di questo LED includono la sua conformità alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose), che lo classifica come prodotto ecologico. Utilizza la tecnologia di chip ultra-luminosi AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) per entrambi i colori, nota per l'alta efficienza e la buona purezza del colore. Il dispositivo è confezionato su nastro da 8mm avvolto su bobine da 7 pollici di diametro, rendendolo pienamente compatibile con le attrezzature automatiche pick-and-place ad alta velocità. Inoltre, è progettato per resistere ai processi standard di saldatura a rifusione a infrarossi (IR), facilitandone l'integrazione negli assemblaggi di schede a circuito stampato (PCB).

Il mercato di riferimento comprende l'elettronica di consumo, la strumentazione industriale e gli interni automobilistici, dove i LED a emissione laterale sono cruciali per la retroilluminazione di display a luce laterale, pannelli indicatori e illuminazione di stato in spazi ristretti.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

L'utilizzo del dispositivo oltre questi limiti può causare danni permanenti. Tutti i valori sono specificati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C.

• Dissipazione di Potenza (Pd):75 mW massimi per chip di colore.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):80 mA, ammissibile solo in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza di impulso 0.1ms). Questo valore si riferisce a eventi transitori, non al funzionamento continuo.
• Corrente Diretta Continua (I_F):30 mA massimi di corrente continua per un funzionamento affidabile a lungo termine.
• Tensione Inversa (V_R):5 V massimi. Superare questa tensione in polarizzazione inversa può danneggiare la giunzione del LED. È vietato il funzionamento continuo sotto tensione inversa.
• Intervallo di Temperatura di Esercizio:-30°C a +85°C. Il dispositivo è funzionale entro questo intervallo di temperatura ambiente.
• Intervallo di Temperatura di Conservazione:-40°C a +85°C per condizioni di non funzionamento.
• Condizioni di Saldatura a Infrarossi:Il package può resistere a una temperatura di picco di 260°C per un massimo di 10 secondi durante la saldatura a rifusione, che è lo standard per i processi di assemblaggio senza piombo (Pb-free).

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi sono i parametri di prestazione tipici misurati a Ta=25°C e una corrente diretta (I_F) di 5mA, che è una condizione comune di test e funzionamento.

• Intensità Luminosa (I_V):
  • Chip Arancione:Minimo 11.2 mcd, Valore tipico non specificato, Massimo 71.0 mcd.
  • Chip Verde:Minimo 4.5 mcd, Valore tipico non specificato, Massimo 28.0 mcd.
  • La misurazione viene eseguita utilizzando una combinazione sensore-filtro che approssima la curva di risposta fotopica (CIE) dell'occhio.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):130 gradi tipici per entrambi i colori. Questo è l'angolo totale a cui l'intensità luminosa scende alla metà del suo valore di picco (assiale), definendo l'ampiezza del fascio.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_P):La lunghezza d'onda alla quale la potenza spettrale in uscita è massima.
  • Arancione: 611 nm tipico.
  • Verde: 574 nm tipico.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):L'unica lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano che definisce il colore.
  • Arancione: 605 nm tipico a I_F=5mA.
  • Verde: 571 nm tipico a I_F=5mA.
• Larghezza a Mezza Altezza della Linea Spettrale (Δλ):La larghezza di banda dello spettro emesso alla metà della sua intensità massima.
  • Arancione: 17 nm tipico.
  • Verde: 15 nm tipico.
• Tensione Diretta (V_F):
  • Entrambi i Colori: Tipico 1.90 V, Massimo 2.30 V a I_F=5mA.
• Corrente Inversa (I_R):Massimo 10 µA quando viene applicata una tensione inversa (V_R) di 5V.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza di colore e luminosità nella produzione, i LED vengono suddivisi in bin in base ai parametri misurati.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

Colore Arancione (@5mA):

Codice Bin L: 11.2 - 18.0 mcd

Codice Bin M: 18.0 - 28.0 mcd

Codice Bin N: 28.0 - 45.0 mcd

Codice Bin P: 45.0 - 71.0 mcd

Tolleranza all'interno di ogni bin ±15%.

Colore Verde (@5mA):

Codice Bin J: 4.5 - 7.1 mcd

Codice Bin K: 7.1 - 11.2 mcd

Codice Bin L: 11.2 - 18.0 mcd

Codice Bin M: 18.0 - 28.0 mcd

Tolleranza all'interno di ogni bin ±15%.

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante (Solo Verde)

Codice Bin B: 564.5 - 567.5 nm

Codice Bin C: 567.5 - 570.5 nm

Codice Bin D: 570.5 - 573.5 nm

Tolleranza per ogni bin di lunghezza d'onda ±1 nm. Nota: il binning della lunghezza d'onda arancione non è specificato in questa scheda tecnica.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento a tipiche curve caratteristiche essenziali per i progettisti. Sebbene i grafici specifici non siano riprodotti nel testo, se ne analizzano le implicazioni.

• Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta:Questa curva mostrerebbe come l'emissione luminosa aumenta con la corrente, tipicamente in modo sub-lineare, evidenziando l'importanza della regolazione della corrente rispetto alla guida in tensione per una luminosità costante.
• Tensione Diretta vs. Corrente Diretta:Questa curva IV dimostra la relazione esponenziale del diodo, cruciale per calcolare i valori delle resistenze in serie o progettare driver a corrente costante.
• Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:L'emissione luminosa del LED generalmente diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Questa curva è vitale per la gestione termica nell'applicazione per mantenere i livelli di luminosità desiderati.
• Distribuzione Spettrale:Grafici che mostrano la potenza relativa rispetto alla lunghezza d'onda per entrambi i chip arancione e verde, illustrando le lunghezze d'onda di picco e dominanti e la larghezza a mezza altezza spettrale.

5. Informazioni Meccaniche e di Package

5.1 Dimensioni del Package e Assegnazione dei Pin

Il dispositivo è conforme a un package SMD side view standard EIA. Disegni dimensionali dettagliati sono forniti nella scheda tecnica originale con tutte le misure in millimetri. Le note meccaniche chiave includono una tolleranza generale di ±0.10 mm salvo diversa specifica.

Assegnazione Pin:

- Catodo 1 (C1): Collegato al chip Verde.

- Catodo 2 (C2): Collegato al chip Arancione.

Il materiale della lente è trasparente acqua.

5.2 Layout Consigliato dei Pad di Saldatura e Polarità

Viene fornita un'impronta consigliata per i pad di saldatura per garantire un attacco meccanico corretto e l'affidabilità del giunto saldato durante la rifusione. È anche indicata una direzione di saldatura suggerita per minimizzare il potenziale tombstoning (il componente che si solleva su un'estremità) durante il processo di rifusione. I progettisti dovrebbero attenersi a queste linee guida per una resa di assemblaggio ottimale.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione

Viene fornito un profilo di rifusione a infrarossi (IR) suggerito per processi di saldatura senza piombo (Pb-free). I parametri chiave includono:

- Preriscaldamento:150°C a 200°C.

- Tempo di Preriscaldamento:Massimo 120 secondi.

- Temperatura di Picco:Massimo 260°C.

- Tempo Sopra il Liquido:Il profilo campione mostra zone critiche tempo-temperatura, inclusi un tasso di riscaldamento consigliato, una zona di stabilizzazione e un tasso di raffreddamento, conformi agli standard JEDEC. Il profilo a pagina 3 della scheda tecnica serve come obiettivo generico, ma si consiglia una caratterizzazione specifica per la scheda.

6.2 Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale:

- Temperatura del Saldatore:Massimo 300°C.

- Tempo di Saldatura:Massimo 3 secondi per giunto.

- Questa operazione dovrebbe essere eseguita una sola volta per evitare stress termico.

6.3 Pulizia

Dovrebbero essere utilizzati solo agenti di pulizia specificati. Prodotti chimici non specificati potrebbero danneggiare il package del LED. Se è necessaria la pulizia dopo la saldatura, si consiglia l'immersione in alcol etilico o isopropilico a temperatura normale per meno di un minuto.

6.4 Condizioni di Conservazione

Confezione Sigillata (con essiccante):Conservare a ≤30°C e ≤90% di Umidità Relativa (UR). Utilizzare entro un anno.

Confezione Aperta:Conservare a ≤30°C e ≤60% UR. Per componenti fuori dalla confezione originale per più di una settimana, si consiglia un trattamento di essiccamento a circa 60°C per almeno 20 ore prima della saldatura per rimuovere l'umidità e prevenire l'effetto "popcorning" durante la rifusione.

7. Confezionamento e Informazioni d'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

I LED sono forniti in nastro portacomponenti goffrato:

- Larghezza del Nastro:8 mm.

- Diametro della Bobina:7 pollici.

- Quantità per Bobina:3000 pezzi.

- Quantità Minima d'Ordine (MOQ):500 pezzi per quantità residue.

- Le tasche vuote nel nastro sono sigillate con un nastro coprente superiore. Il confezionamento è conforme agli standard ANSI/EIA 481-1-A-1994. È consentito un massimo di due componenti mancanti consecutivi per specifica.

8. Raccomandazioni Applicative

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Retroilluminazione LCD:Applicazione primaria come sorgente luminosa side view per display LCD piccoli e medi nell'elettronica di consumo, cruscotti automobilistici e pannelli di controllo industriali.
• Indicatori di Stato:La capacità bicolore consente segnali di stato multipli (es., verde per "acceso/pronto", arancione per "standby/avviso") da una singola impronta di componente.
• Illuminazione del Pannello Frontale:Illuminazione per pulsanti, interruttori o simboli dove è richiesta emissione laterale.

8.2 Considerazioni Progettuali

• Pilotaggio della Corrente:Utilizzare sempre una resistenza limitatrice di corrente in serie o un circuito driver a corrente costante. Calcolare il valore della resistenza usando R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F, utilizzando il V_Fmassimo dalla scheda tecnica per un progetto sicuro.
• Gestione Termica:Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa, assicurare un'adeguata area di rame sul PCB o via termiche se si opera ad alte temperature ambiente o vicino alla corrente massima per mantenere l'emissione luminosa e la longevità.
• Protezione ESD:Dovrebbero essere osservate le precauzioni standard ESD durante la manipolazione e l'assemblaggio, come per tutti i dispositivi semiconduttori.
• Progettazione Ottica:L'angolo di visione di 130 gradi dovrebbe essere considerato per il progetto della guida luminosa o del diffusore nelle applicazioni di retroilluminazione per ottenere un'illuminazione uniforme.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Sebbene non venga fornito un confronto diretto con i concorrenti, le caratteristiche chiave di differenziazione di questo componente possono essere dedotte:

1. Doppio Chip in Singolo Package:Risparmia spazio sul PCB e costi di assemblaggio rispetto all'uso di due LED monocromatici separati.

2. Form Factor Side View:Essenziale per specifiche applicazioni di retroilluminazione e luce laterale dove i LED a emissione superiore non sono adatti.

3. Tecnologia AlInGaP:Offre maggiore efficienza e migliore stabilità termica per i colori arancione e rosso rispetto a tecnologie più vecchie come il GaAsP.

4. Compatibilità con la Rifusione:Progettato per le moderne linee di assemblaggio SMT, a differenza dei vecchi LED a foro passante che richiedono saldatura manuale.

10. Domande Frequenti (FAQ)

D1: Posso pilotare entrambi i chip LED simultaneamente alla loro massima corrente continua (30mA ciascuno)?

R: No. La dissipazione di potenza massima assoluta è di 75 mW per chip. A 30mA e un tipico V_Fdi 1.9V, la dissipazione di potenza sarebbe di 57mW, che è entro i limiti. Tuttavia, pilotare entrambi a 30mA simultaneamente richiederebbe un'attenta considerazione termica del calore totale generato nel minuscolo package. È generalmente consigliabile operare al di sotto dei valori massimi assoluti per l'affidabilità.

D2: Qual è la differenza tra Lunghezza d'Onda di Picco e Lunghezza d'Onda Dominante?

R: La Lunghezza d'Onda di Picco (λ_P) è il punto fisico di massima emissione spettrale. La Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d) è un valore calcolato basato sulla percezione del colore umana (grafico CIE) ed è l'unica lunghezza d'onda che meglio descrive il colore percepito. Sono spesso vicine ma non identiche, specialmente per spettri più ampi.

D3: Come interpreto i codici di binning quando ordino?

R: Specifica i codici di binning desiderati per l'intensità luminosa (sia per arancione che per verde) e per la lunghezza d'onda dominante (per il verde). Ad esempio, ordinare "Bin Arancione P, Bin Verde M, Bin Lunghezza d'Onda D" ti fornirebbe l'arancione più luminoso, un verde brillante e un verde verso il lato della lunghezza d'onda più lunga del suo intervallo. Ciò garantisce l'abbinamento di colore e luminosità nella tua produzione.

11. Studio di Caso Pratico di Progettazione

Scenario:Progettazione di un indicatore di stato per un dispositivo portatile con un'unica alimentazione a 3.3V. L'indicatore deve mostrare verde per "alimentazione accesa" e arancione per "in carica". Lo spazio è estremamente limitato.

Soluzione:Utilizzare il LTST-S115KFKGKT-5A. Progettare un circuito di pilotaggio con due pin GPIO da un microcontrollore.

- Collegare GPIO1 al catodo Verde (C1) tramite una resistenza limitatrice di corrente.

- Collegare GPIO2 al catodo Arancione (C2) tramite un'altra resistenza.

- Gli anodi comuni sono collegati alla linea di alimentazione a 3.3V.

Calcolare il valore della resistenza per un I_Fobiettivo di 5mA (un valore comune per una buona visibilità a bassa potenza): R = (3.3V - 1.9V) / 0.005A = 280 Ohm. Utilizzare il valore standard successivo, 270 o 300 Ohm. Il microcontrollore può assorbire corrente portando il pin GPIO a livello basso per accendere il rispettivo LED. Questo progetto utilizza un'impronta di componente per due colori, risparmiando spazio e semplificando l'assemblaggio.

12. Introduzione al Principio Tecnologico

Il LED si basa sul materiale semiconduttore AlInGaP. Quando una tensione diretta viene applicata attraverso la giunzione p-n, elettroni e lacune si ricombinano, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). Il colore specifico (lunghezza d'onda) della luce emessa è determinato dall'energia del bandgap del materiale semiconduttore. L'AlInGaP consente di regolare questo bandgap per produrre colori nello spettro rosso, arancione, ambra e giallo-verde con alta efficienza. Il package side view incorpora una lente in plastica modellata che modella l'emissione luminosa, fornendo l'ampio angolo di visione di 130 gradi adatto per applicazioni di retroilluminazione.

13. Tendenze e Sviluppi del Settore

La tendenza nei LED SMD per retroilluminazione e indicatori continua verso:

1. Maggiore Efficienza (lm/W):Riduzione del consumo energetico per dispositivi a batteria e rispetto delle normative energetiche.

2. Migliore Coerenza di Colore e Binning:Tolleranze di binning più strette per garantire un aspetto uniforme nei display senza calibrazione aggiuntiva.

3. Miniaturizzazione:Dimensioni del package ancora più piccole (es., 0402, 0201 metriche) per elettronica sempre più compatta.

4. Maggiore Affidabilità e Durata:Materiali e packaging migliorati per resistere a condizioni ambientali più severe, specialmente nelle applicazioni automobilistiche e industriali.

5. Soluzioni Integrate:Passaggio dai semplici LED discreti verso moduli con driver integrati, controller e guide luminose.