Scheda Tecnica LED SMD Bicolore LTST-C295TGKSKT - Altezza 0.55mm - Verde/Giallo - 20mA/30mA - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento fornisce le specifiche tecniche complete per il LTST-C295TGKSKT, un diodo a emissione luminosa (LED) a montaggio superficiale (SMD) bicolore. Questo componente è progettato per applicazioni che richiedono indicatori compatti e ad alta luminosità in due colori distinti da un unico package. La sua caratteristica distintiva principale è un profilo eccezionalmente basso, che lo rende adatto per progetti elettronici moderni con vincoli di spazio.

Il LED integra due chip semiconduttori indipendenti in un unico package standard compatibile EIA: un chip in Nitruro di Gallio e Indio (InGaN) per l'emissione verde e un chip in Fosfuro di Alluminio, Indio e Gallio (AlInGaP) per l'emissione gialla. Questa architettura a doppio chip consente il controllo indipendente di ciascun colore, permettendo l'indicazione di stato, segnalazione bicolore o semplice miscelazione di colori a seconda della configurazione del circuito di pilotaggio. Il dispositivo è fornito su nastro portacomponenti standard da 8mm avvolto su bobine da 7 pollici, facilitando i processi di assemblaggio automatizzato pick-and-place ad alta velocità comuni nella produzione elettronica di volume.

2. Interpretazione Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Il funzionamento a questi limiti o oltre non è garantito e dovrebbe essere evitato nella progettazione del circuito.

• Dissipazione di Potenza (Pd):76 mW per il chip Verde, 75 mW per il chip Giallo. Questo parametro, combinato con la resistenza termica del package e del PCB, determina la massima corrente diretta continua ammissibile per evitare di superare il limite di temperatura di giunzione.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):100 mA per il Verde, 80 mA per il Giallo. Questo valore è specificato con un ciclo di lavoro 1/10 e una larghezza di impulso di 0.1ms. Indica che il LED può gestire impulsi brevi ad alta corrente, utili per pilotaggio multiplexato o applicazioni a luminosità pulsata, ma non per funzionamento in DC.
• Corrente Diretta Continua (I_F):20 mA per il Verde, 30 mA per il Giallo. Questa è la massima corrente continua raccomandata per un funzionamento affidabile a lungo termine in condizioni normali.
• Intervalli di Temperatura:Funzionamento: -20°C a +80°C; Conservazione: -30°C a +100°C. L'intervallo di funzionamento è tipico per LED di grado commerciale. I progettisti devono assicurarsi che la temperatura ambiente e l'autoriscaldamento non causino il superamento della temperatura massima di giunzione del LED.
• Condizione di Saldatura a Infrarossi:Resiste a 260°C per 10 secondi. Questo è critico per i processi di rifusione senza piombo (Pb-free) e deve essere rispettato durante l'assemblaggio del PCB.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi sono i parametri di prestazione tipici misurati a Ta=25°C in condizioni di test specificate. Sono essenziali per la progettazione del circuito e l'integrazione del sistema ottico.

• Intensità Luminosa (I_V):Misurata in millicandele (mcd) a I_F=20mA. Il chip Verde ha un intervallo da 45.0 mcd (Min) a 280.0 mcd (Max). Il chip Giallo varia da 28.0 mcd (Min) a 450.0 mcd (Max). L'ampio intervallo è gestito attraverso un sistema di binning (dettagliato nella Sezione 3). Il test utilizza un filtro che approssima la curva di risposta fotopica dell'occhio CIE.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):Tipicamente 130 gradi per entrambi i colori. Questo è l'angolo totale a cui l'intensità luminosa scende alla metà del valore sull'asse. Un angolo di 130 gradi indica un pattern di visione molto ampio, adatto per applicazioni in cui il LED deve essere visibile da un'ampia gamma di angolazioni.
• Lunghezza d'Onda di Picco di Emissione (λ_P):Tipicamente 525 nm per il Verde e 588 nm per il Giallo. Questa è la lunghezza d'onda nel punto più alto dello spettro della luce emessa.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):Tipicamente 525.0 nm per il Verde e 587.0 nm per il Giallo. Derivata dal diagramma di cromaticità CIE, questa è la singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano che definisce il colore. È una metrica più rilevante dal punto di vista percettivo rispetto alla lunghezza d'onda di picco.
• Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ):Tipicamente 35 nm per il Verde e 20 nm per il Giallo. Questo indica la purezza spettrale o la larghezza di banda della luce emessa. I LED gialli AlInGaP hanno generalmente uno spettro più stretto rispetto ai LED verdi InGaN.
• Tensione Diretta (V_F):Massimo di 3.50V per il Verde e 2.40V per il Giallo a I_F=20mA. Questo è cruciale per progettare il circuito di limitazione della corrente. La V_Fpiù alta del chip Verde è caratteristica della tecnologia InGaN.
• Corrente Inversa (I_R):Massimo di 10 μA per entrambi a V_R=5V.Nota Critica:Il dispositivo non è progettato per il funzionamento inverso. Applicare una polarizzazione inversa superiore a 5V può causare danni immediati. Si consiglia vivamente di proteggere il circuito da tensioni inverse o connessioni di polarità errate.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire colore e luminosità consistenti in produzione, i LED vengono suddivisi in bin di prestazione. Il LTST-C295TGKSKT utilizza un sistema di binning dell'intensità luminosa per ciascun colore.

3.1 Binning dell'Intensità del Colore Verde

I bin sono definiti da un codice lettera (P, Q, R, S) con valori minimi e massimi di intensità luminosa in mcd a 20mA. Ogni bin ha una tolleranza di +/-15%. Ad esempio, il Bin 'P' copre da 45.0 a 71.0 mcd. I progettisti dovrebbero specificare il codice bin richiesto quando ordinano per garantire la coerenza della luminosità tra più unità in un assemblaggio.

3.2 Binning dell'Intensità del Colore Giallo

Il chip giallo utilizza un intervallo di binning più ampio con codici N, P, Q, R, S, T, che copre intensità da 28.0 mcd (Bin N Min) fino a 450.0 mcd (Bin T Max), anch'esso con una tolleranza di +/-15% per bin. L'intervallo più ampio si adatta alla maggiore luminosità potenziale del materiale AlInGaP.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene i dati grafici specifici siano referenziati nella scheda tecnica (es. Fig.1, Fig.6), i dati numerici forniti consentono l'analisi delle relazioni chiave.

• Relazione IV:La tensione diretta (V_F) è specificata a una singola corrente di test (20mA). In pratica, V_Fha una relazione logaritmica con I_Fed è anche dipendente dalla temperatura. Pilotare il LED con una sorgente di corrente costante, piuttosto che una tensione costante, è essenziale per un'uscita luminosa stabile.
• Caratteristiche di Temperatura:L'intensità luminosa dei LED tipicamente diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. I parametri specificati sono a 25°C ambiente. In ambienti ad alta temperatura o a correnti di pilotaggio elevate, ci si deve aspettare una derating dell'output. La temperatura massima di funzionamento di 80°C fornisce il limite superiore per un funzionamento affidabile.
• Distribuzione Spettrale:Le tipiche lunghezze d'onda di picco e dominanti, insieme alla larghezza a mezza altezza spettrale, definiscono il punto colore. L'emissione verde (525nm, 35nm FWHM) apparirà come un verde puro, mentre l'emissione gialla (587nm, 20nm FWHM) sarà un giallo saturo, distinto dall'ambra (~590nm) o dal verde puro.

5. Informazioni Meccaniche e di Imballaggio

5.1 Dimensioni del Package e Polarità

Il dispositivo si conforma a un'impronta standard per package SMD EIA. La caratteristica meccanica chiave è la sua altezza di soli 0.55 mm, descritta come "Extra Sottile". L'assegnazione dei pin è chiaramente definita: i Pin 1 e 3 sono per l'anodo/catodo del Verde, e i Pin 2 e 4 sono per l'anodo/catodo del Giallo. L'esatta connessione interna (anodo comune o catodo comune) non è esplicitamente dichiarata nel testo fornito e deve essere verificata dal disegno dettagliato del package. L'identificazione corretta della polarità è critica per prevenire danni durante l'installazione.

5.2 Layout Consigliato dei Piazzole di Saldatura

La scheda tecnica include un suggerimento per le dimensioni delle piazzole di saldatura sul PCB. Seguire queste raccomandazioni garantisce una saldatura affidabile, un adeguato smaltimento termico e previene problemi come il tombstoning durante la rifusione. Il design della piazzola influenza anche l'angolo di visione finale e la stabilità meccanica del componente montato.

5.3 Imballaggio in Nastro e Bobina

I LED sono forniti su nastro portacomponenti goffrato da 8mm di larghezza avvolto su bobine da 7 pollici (178mm) di diametro. Ogni bobina contiene 4000 pezzi. Questo imballaggio è conforme alle specifiche ANSI/EIA 481, garantendo compatibilità con le apparecchiature automatizzate per la tecnologia a montaggio superficiale (SMT). Il nastro ha tasche sigillate con un nastro coprente superiore. Le specifiche indicano un massimo di due componenti mancanti consecutivi e una quantità minima di imballaggio di 500 pezzi per ordini di rimanenza.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Rifusione (Reflow)

Viene fornito un profilo di rifusione a infrarossi (IR) suggerito per processi di assemblaggio senza piombo. I parametri chiave includono una zona di pre-riscaldamento (150-200°C), un tempo specifico sopra il liquidus e una temperatura di picco non superiore a 260°C per un massimo di 10 secondi. Questo profilo si basa sugli standard JEDEC ed è inteso come un target generico. Il profilo effettivo deve essere caratterizzato per il design specifico del PCB, la pasta saldante e il forno utilizzati in produzione.

6.2 Note per Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale, dovrebbe essere eseguita con una punta del saldatore a una temperatura non superiore a 300°C, e il tempo di saldatura dovrebbe essere limitato a un massimo di 3 secondi per una singola operazione. Calore eccessivo o contatto prolungato possono danneggiare il package del LED o i bond interni dei fili.

6.3 Pulizia

Se è richiesta la pulizia dopo la saldatura, dovrebbero essere utilizzati solo solventi specificati. La scheda tecnica raccomanda di immergere il LED in alcol etilico o isopropilico a temperatura ambiente per meno di un minuto. L'uso di detergenti chimici non specificati o aggressivi può danneggiare la lente in plastica o il materiale del package, portando a una ridotta emissione di luce o a guasti prematuri.

6.4 Condizioni di Conservazione

Una corretta conservazione è vitale per mantenere la saldabilità. Le buste sigillate, impermeabili all'umidità con essiccante, dovrebbero essere conservate a ≤30°C e ≤90% UR, con una durata di conservazione di un anno. Una volta aperta la confezione originale, i componenti dovrebbero essere conservati a ≤30°C e ≤60% UR. Si raccomanda di completare la rifusione IR entro una settimana dall'apertura. Per una conservazione più lunga al di fuori della busta originale, i componenti dovrebbero essere tenuti in un contenitore sigillato con essiccante o in un essiccatore a azoto. I componenti conservati per oltre una settimana in condizioni non ideali dovrebbero essere sottoposti a baking a circa 60°C per almeno 20 ore prima dell'assemblaggio per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire il "popcorning" durante la rifusione.

7. Suggerimenti per l'Applicazione

7.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo LED bicolore è ideale per applicazioni di stato e indicatori dove lo spazio è prezioso e devono essere comunicati più stati. Esempi includono:

• Elettronica di Consumo Portatile:Stato alimentazione/caricamento (verde=carico, giallo=in carica), indicatori di connettività (Bluetooth/Wi-Fi) o indicatori di modalità su smartphone, tablet, dispositivi indossabili e auricolari wireless, beneficiando del profilo ultrasottile.
• Pannelli di Controllo Industriali:Indicatori di stato macchina (verde=funzionamento, giallo=standby/guasto), indicatori di livello o luci di conferma su interfacce uomo-macchina (HMI).
• Illuminazione Interna Automobilistica:Retroilluminazione del cruscotto per pulsanti o interruttori, illuminazione ambientale o indicatori di stato non critici (dove sarebbero richieste specifiche qualifiche di grado automobilistico).
• Dispositivi IoT e Gadget per Smart Home:Stato della rete, indicazione dell'attività del sensore o avvisi del livello della batteria.

7.2 Considerazioni di Progettazione

• Pilotaggio della Corrente:Utilizzare sempre una resistenza di limitazione della corrente in serie o un driver LED dedicato a corrente costante. Calcolare il valore della resistenza usando R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F, utilizzando la V_Fmassima dalla scheda tecnica per garantire che I_Fnon superi il limite. Ricordare che V_Fè diversa per ogni colore.
• Gestione Termica:Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa, assicurare un'adeguata area di rame sul PCB o via termiche, specialmente se si pilota vicino alla corrente massima o in alte temperature ambientali, per mantenere la temperatura di giunzione entro i limiti.
• Protezione ESD:La scheda tecnica include un avvertimento riguardo alle scariche elettrostatiche (ESD). Questi dispositivi sono sensibili. Implementare procedure di manipolazione sicure per l'ESD (braccialetti, postazioni di lavoro messe a terra) durante l'assemblaggio e considerare l'aggiunta di diodi di soppressione di tensione transiente (TVS) o resistenze sulle linee sensibili nell'applicazione finale se esposte a potenziali eventi ESD.
• Progettazione Ottica:L'angolo di visione di 130 gradi fornisce un'ampia visibilità. Per applicazioni che richiedono un fascio più focalizzato, potrebbero essere necessarie lenti esterne o guide luminose. La lente "water clear" garantisce una distorsione del colore minima.

8. Confronto e Differenziazione Tecnica

La principale differenziazione del LTST-C295TGKSKT risiede nella combinazione delle sue caratteristiche:

• Profilo Ultrasottile (0.55mm):Questo è un vantaggio significativo rispetto a molti LED SMD standard (che sono spesso 0.6mm, 0.8mm o più alti), consentendone l'uso nei dispositivi elettronici moderni più sottili.
• Doppio Colore in un Singolo Package:Questo risparmia spazio sul PCB e semplifica l'assemblaggio rispetto all'uso di due LED monocromatici separati per ottenere una funzione simile.
• Tecnologia del Chip:L'uso di InGaN per il verde e AlInGaP per il giallo rappresenta materiali semiconduttori moderni ad alta efficienza, offrendo buona luminosità e saturazione del colore.
• Conformità:La conformità ROHS e l'essere un Prodotto Verde garantiscono il rispetto delle normative ambientali globali.

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Posso pilotare contemporaneamente sia il LED verde che quello giallo alla loro piena corrente continua?

R: Non necessariamente. I Valori Massimi Assoluti specificano la dissipazione di potenza per chip (76mW Verde, 75mW Giallo). Il funzionamento simultaneo a 20mA (Verde) e 30mA (Giallo) risulterebbe in assorbimenti di potenza approssimativi di ~70mW (3.5V*20mA) e ~72mW (2.4V*30mA) rispettivamente, che sono vicini ai limiti individuali. Il calore totale generato deve essere gestito. È consigliabile consultare i calcoli termici o ridurre leggermente le correnti per un funzionamento simultaneo a piena luminosità.

D: 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 la lunghezza d'onda fisica del punto di massima intensità nell'output spettrale. La Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d) è un valore calcolato dalla colorimetria che rappresenta la singola lunghezza d'onda di una luce monocromatica pura che apparirebbe dello stesso colore del LED a un osservatore umano standard. λ_dè spesso più utile per l'abbinamento dei colori in fase di progettazione.

D: Come interpreto il codice bin quando ordino?

R: Il codice bin (es. 'S' per il Verde, 'T' per il Giallo) garantisce che l'intensità luminosa rientri nell'intervallo min/max specificato per quel codice, con una tolleranza di +/-15%. Per un aspetto coerente in un prodotto, specificare un singolo codice bin per tutte le unità in una produzione è cruciale. Se non specificato, potresti ricevere LED da qualsiasi bin all'interno dell'intervallo complessivo del prodotto.

10. Caso di Studio Pratico di Progettazione

Scenario:Progettazione di un indicatore di batteria scarica per un dispositivo portatile alimentato da un regolatore a 3.3V. L'indicatore dovrebbe essere verde quando la tensione della batteria è sopra 3.6V e giallo quando scende sotto 3.5V.

Implementazione:Un microcontrollore con un convertitore analogico-digitale (ADC) monitora la tensione della batteria. Due pin GPIO sono utilizzati per controllare il LED. Il circuito sarebbe configurato in base al pinout interno (es. se catodo comune, i pin catodo sarebbero collegati a massa e il microcontrollore assorbirebbe corrente per accendere ciascun anodo tramite una resistenza di limitazione). I valori delle resistenze sarebbero calcolati separatamente: R_Verde= (3.3V - 3.5V) / 0.020A = ~ -10Ω (non valido). Questo mostra un problema: la V_Fdel Verde (max 3.5V) è troppo vicina o supera la tensione di alimentazione (3.3V).

Soluzione:1) Utilizzare una corrente inferiore (es. 10mA) per il LED verde, che abbasserebbe la sua V_F. 2) Utilizzare una pompa di carica o un convertitore boost per generare una tensione leggermente più alta (es. 4.0V) per pilotare i LED. 3) Utilizzare un LED diverso con una V_Finferiore per il verde. Questo caso evidenzia l'importanza di verificare la V_Frispetto alla tensione di alimentazione disponibile all'inizio del processo di progettazione.

11. Introduzione al Principio di Funzionamento

I Diodi a Emissione Luminosa (LED) sono dispositivi a giunzione p-n semiconduttori che emettono luce attraverso l'elettroluminescenza. Quando viene applicata una tensione diretta, gli elettroni dalla regione di tipo n e le lacune dalla regione di tipo p vengono iniettati nella regione di giunzione. Quando questi portatori di carica si ricombinano, l'energia viene rilasciata. Nei semiconduttori tradizionali come il silicio, questa energia è principalmente termica. Nei semiconduttori a bandgap diretto come InGaN e AlInGaP, una porzione significativa di questa energia viene rilasciata come fotoni (luce). La lunghezza d'onda (colore) della luce emessa è determinata dall'energia del bandgap (E_g) del materiale semiconduttore, secondo l'equazione λ = hc/E_g. I materiali InGaN sono utilizzati per lunghezze d'onda più corte (blu, verde), mentre i materiali AlInGaP sono utilizzati per lunghezze d'onda più lunghe (giallo, arancione, rosso). Il package LED bicolore ospita semplicemente due di questi chip semiconduttori indipendenti con bandgap diversi.

12. Tendenze Tecnologiche

Lo sviluppo di LED come il LTST-C295TGKSKT segue diverse tendenze chiave del settore:

• Miniaturizzazione:Riduzione continua delle dimensioni e dell'altezza del package per consentire prodotti finali più sottili e compatti, come si vede nel profilo di 0.55mm.
• Integrazione Aumentata:Combinazione di più funzioni (come due colori) in un unico package per risparmiare spazio sulla scheda e semplificare l'assemblaggio.
• Efficienza dei Materiali:Miglioramenti continui nella crescita epitassiale dei materiali InGaN e AlInGaP portano a una maggiore efficienza quantica interna, consentendo una maggiore luminosità a correnti inferiori o un consumo energetico ridotto per la stessa emissione luminosa.
• Packaging Avanzato:Miglioramenti nei materiali e nei processi di packaging migliorano le prestazioni termiche, consentendo correnti di pilotaggio più elevate in package più piccoli e migliorando l'affidabilità in condizioni ambientali severe.
• Compatibilità con l'Automazione:I principi di Design for Manufacturing (DFM) assicurano che i componenti siano perfettamente adatti per linee di assemblaggio automatizzate ad alta velocità e precisione, con caratteristiche come l'imballaggio standardizzato in nastro e bobina.