Scheda Tecnica LED SMD Bicolore LTST-C295TBKFKT-5A - Dimensioni Package - Blu 3.2V / Arancione 2.3V - Altezza 0.55mm - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento fornisce le specifiche tecniche complete per il LTST-C295TBKFKT-5A, un componente LED bicolore per montaggio superficiale. Il dispositivo integra due distinti chip LED all'interno di un unico package ultrasottile: un chip InGaN che emette luce blu e un chip AlInGaP che emette luce arancione. Questo design consente soluzioni compatte per l'indicazione di stato, l'illuminazione di sfondo e applicazioni multi-segnale dove lo spazio è prezioso. Il prodotto è progettato per la compatibilità con processi di assemblaggio automatizzati e la saldatura a rifusione a infrarossi standard, rendendolo adatto per ambienti di produzione ad alto volume.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

Il vantaggio principale di questo componente è la sua capacità bicolore racchiusa in un profilo extra sottile di 0.55mm. Ciò consente una segnalazione visiva sofisticata (ad esempio, stati diversi indicati da colori diversi) senza consumare ulteriore area sul PCB. L'uso di materiali semiconduttori InGaN e AlInGaP ultra-luminosi garantisce un'elevata intensità luminosa. Il dispositivo è conforme alla direttiva RoHS e classificato come prodotto verde. I suoi mercati target principali includono l'elettronica di consumo, le apparecchiature per l'automazione d'ufficio, i dispositivi di comunicazione e i pannelli di controllo industriale dove è richiesta un'indicazione affidabile a più stati.

2. Approfondimento sui Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Non è consigliabile far funzionare il LED in condizioni che superano questi valori.

• Dissipazione di Potenza (Pd):Blu: 76 mW, Arancione: 75 mW. Questa è la potenza massima che il LED può dissipare come calore in condizioni di corrente continua a 25°C ambiente.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):Blu: 100 mA, Arancione: 80 mA. Questa è la massima corrente diretta istantanea ammissibile, tipicamente specificata in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms) per prevenire il surriscaldamento.
• Corrente Diretta in CC (I_F):Blu: 20 mA, Arancione: 30 mA. Questa è la massima corrente diretta continua raccomandata per un funzionamento affidabile a lungo termine.
• Soglia di Scarica Elettrostatica (ESD) (HBM):Blu: 300V, Arancione: 1000V. La classificazione Human Body Model indica la sensibilità del LED all'elettricità statica. Il chip blu è più sensibile, richiedendo precauzioni di manipolazione ESD più rigorose.
• Intervalli di Temperatura:Funzionamento: -20°C a +80°C; Stoccaggio: -30°C a +100°C.
• Condizione di Saldatura a Infrarossi:Resiste a una temperatura di picco di 260°C per 10 secondi, che è lo standard per i processi di rifusione senza piombo (Pb-free).

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi sono i parametri di prestazione tipici e massimi/minimi misurati in condizioni di test standard (Ta=25°C, I_F=5mA salvo diversa indicazione).

• Intensità Luminosa (I_V):Per entrambi i colori, l'intensità minima è 18.0 mcd e la massima è 45.0 mcd a 5mA. Il valore tipico non è specificato, rientrando nell'intervallo min/max.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):Un ampio angolo di visione tipico di 130 gradi per entrambi i colori, fornendo un pattern di emissione ampio adatto a molte applicazioni di indicazione.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_P):Blu: 468 nm (tipico), Arancione: 611 nm (tipico). Questa è la lunghezza d'onda alla quale la distribuzione di potenza spettrale è massima.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):Blu: 470 nm (tipico), Arancione: 605 nm (tipico). Questa è l'unica lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano, che definisce il punto colore sul diagramma di cromaticità CIE.
• Larghezza a Mezza Altezza della Linea Spettrale (Δλ):Blu: 20 nm (tipico), Arancione: 17 nm (tipico). Questo indica la purezza spettrale o la larghezza di banda della luce emessa.
• Tensione Diretta (V_F):Blu: 3.2V (max a 5mA), Arancione: 2.3V (max a 5mA). Questo è un parametro critico per il design del circuito, che determina la tensione di pilotaggio richiesta e il valore della resistenza in serie.
• Corrente Inversa (I_R):10 µA (max) per entrambi i colori a V_R= 5V. Il dispositivo non è progettato per funzionamento in polarizzazione inversa; questo parametro è solo per la caratterizzazione della dispersione.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

L'intensità luminosa dei LED è suddivisa in bin per garantire la coerenza all'interno di un lotto di produzione. Il binning è identico sia per i chip blu che per quelli arancioni.

• Codice Bin M:Intervallo di Intensità Luminosa da 18.0 mcd a 28.0 mcd a 5mA.
• Codice Bin N:Intervallo di Intensità Luminosa da 28.0 mcd a 45.0 mcd a 5mA.
• Tolleranza:Ogni bin di intensità ha una tolleranza di +/-15%. Ciò significa che un LED etichettato come Bin M potrebbe misurare fino a 15.3 mcd o fino a 32.2 mcd ed essere ancora all'interno della specifica del bin M, sebbene tipicamente sia centrato nell'intervallo 18-28 mcd.

Questo sistema consente ai progettisti di selezionare LED con livelli di luminosità prevedibili. Per applicazioni che richiedono un aspetto uniforme, specificare un singolo codice bin è essenziale.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene dati grafici specifici siano referenziati nella scheda tecnica (pagine 6-7), le relazioni tipiche possono essere descritte in base alla fisica standard dei LED e ai parametri forniti.

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

La caratteristica I-V è esponenziale. Per il LED blu, la tensione diretta è più alta (~3.2V max) a causa del bandgap più ampio del sistema di materiale InGaN. Il LED arancione AlInGaP ha una tensione diretta più bassa (~2.3V max). La tensione aumenterà leggermente con l'aumentare della temperatura di giunzione per una data corrente.

4.2 Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta

L'intensità luminosa è approssimativamente proporzionale alla corrente diretta all'interno dell'intervallo di funzionamento raccomandato (fino a I_F=20/30mA). Pilotare il LED al di sopra della sua corrente continua massima assoluta causerà una saturazione non lineare e un degrado accelerato a causa del calore eccessivo.

4.3 Dipendenza dalla Temperatura

Le prestazioni del LED sono sensibili alla temperatura. All'aumentare della temperatura di giunzione, l'intensità luminosa tipicamente diminuisce. La tensione diretta per una data corrente diminuisce anche leggermente per la maggior parte dei materiali LED. Operare all'interno dell'intervallo di temperatura specificato (-20°C a +80°C) è cruciale per mantenere le prestazioni e l'affidabilità specificate.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package e Assegnazione dei Pin

Il LED è alloggiato in un package SMD standard del settore. Il disegno dimensionale esatto è fornito nella scheda tecnica. Le caratteristiche principali includono un'altezza totale di 0.55mm, rendendolo adatto per applicazioni molto sottili. L'assegnazione dei pin è la seguente: i Pin 1 e 3 sono per l'anodo/catodo del chip Blu (InGaN), e i Pin 2 e 4 sono per l'anodo/catodo del chip Arancione (AlInGaP). La designazione specifica anodo/catodo per ciascuna coppia deve essere determinata dalla marcatura sul package o dal diagramma dell'impronta.

5.2 Layout Consigliato per i Pad di Saldatura

Viene fornito un land pattern consigliato (dimensioni dei pad di saldatura) per garantire una corretta formazione del giunto di saldatura, stabilità meccanica e dissipazione termica durante la rifusione. Seguire questa linea guida aiuta a prevenire l'effetto "tombstone" (componente che si solleva su un'estremità) e garantisce una connessione elettrica affidabile.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione

È incluso un profilo di rifusione a infrarossi suggerito per processi senza piombo. I parametri chiave includono una fase di pre-riscaldamento (150-200°C, max 120 secondi), una temperatura di picco non superiore a 260°C e un tempo sopra i 260°C limitato a un massimo di 10 secondi. Il profilo si basa sugli standard JEDEC per garantire l'integrità del package. Il LED può resistere a questo processo di rifusione un massimo di due volte.

6.2 Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale, la temperatura del saldatore non deve superare i 300°C e il tempo di saldatura per ogni terminale deve essere limitato a un massimo di 3 secondi. La saldatura manuale deve essere eseguita una sola volta.

6.3 Stoccaggio e Manipolazione

Precauzioni ESD:Il chip blu è sensibile all'ESD (300V HBM). Misure anti-statiche adeguate (braccialetti, postazioni di lavoro messe a terra) sono obbligatorie durante la manipolazione.
Sensibilità all'Umidità:I LED in sacchetti sigillati a tenuta di umidità con essiccante hanno una durata di conservazione di un anno se stoccati a ≤30°C e ≤90% UR. Una volta aperto il sacchetto, i componenti devono essere stoccati a ≤30°C e ≤60% UR e utilizzati entro una settimana. Se stoccati più a lungo fuori dal sacchetto originale, si consiglia una cottura a 60°C per almeno 20 ore prima della saldatura per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire l'effetto "popcorn" durante la rifusione.

6.4 Pulizia

Se è richiesta la pulizia dopo la saldatura, devono essere utilizzati solo solventi specificati. Immergere il LED in alcol etilico o isopropilico a temperatura ambiente per meno di un minuto è accettabile. Prodotti chimici non specificati potrebbero danneggiare il package in plastica o la lente.

7. Packaging e Informazioni per l'Ordine

I LED sono forniti in confezione a nastro e bobina compatibile con macchine pick-and-place automatizzate.

• Dimensione Bobina:Bobina da 7 pollici di diametro.
• Quantità per Bobina:4000 pezzi.
• Quantità Minima d'Ordine (MOQ):500 pezzi per quantità residue.
• Specifiche del Nastro:Il nastro portante è largo 8mm. Le tasche vuote sono sigillate con nastro di copertura. Il packaging è conforme alle specifiche ANSI/EIA-481.
• Qualità:Il numero massimo consentito di componenti mancanti consecutivi nel nastro è due.

8. Suggerimenti per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Indicatori di Stato:La capacità bicolore consente più stati (es. Blu=Standby, Arancione=Attivo, Entrambi=Avviso/Guasto).
• Illuminazione di Sfondo per Tastiere o Icone:Può fornire illuminazione di sfondo a codice colore.
• Elettronica di Consumo:Indicatori di alimentazione, connettività o stato della batteria in smartphone, tablet, router e apparecchi audio.
• Pannelli di Controllo Industriali:Indicatori di stato macchina, modalità operativa o allarme.

8.2 Considerazioni di Progettazione

• Limitazione di Corrente:Utilizzare sempre una resistenza in serie per ogni chip LED per limitare la corrente diretta a un valore sicuro (≤20mA per il blu, ≤30mA per l'arancione in funzionamento CC). Il valore della resistenza è calcolato come R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F.
• Gestione Termica:Assicurare un'adeguata area di rame sul PCB o via termiche, specialmente se si pilota vicino alla corrente massima, per dissipare il calore e mantenere la temperatura di giunzione entro i limiti.
• Protezione ESD:Incorpora diodi di protezione ESD sulle linee di segnale collegate ai pin del LED se l'ambiente di assemblaggio o lo scenario d'uso finale presenta un rischio ESD.
• Design Ottico:L'ampio angolo di visione di 130 gradi fornisce una buona visibilità fuori asse. Per luce diretta, potrebbero essere necessarie lenti esterne o guide luminose.

9. Confronto e Differenziazione Tecnologica

I fattori chiave di differenziazione di questo componente sono la suafunzionalità bicolore in un package ultrasottile da 0.55mm. Rispetto all'uso di due LED monocromatici separati, questo risparmia un'area significativa sul PCB e semplifica l'assemblaggio. La combinazione delle tecnologie InGaN (blu) e AlInGaP (arancione) fornisce alta efficienza e luminosità per entrambi i colori. La compatibilità del prodotto con i processi SMT standard e la rifusione senza piombo lo rende una soluzione plug-and-play per la moderna produzione elettronica.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D1: Posso pilotare sia il LED blu che quello arancione simultaneamente alla loro massima corrente continua?
R1: No. Devono essere considerati i valori di dissipazione di potenza (76mW blu, 75mW arancione) e il design termico del package. Pilotare entrambi i chip a piena corrente continua simultaneamente probabilmente supererebbe la capacità termica totale del package a meno che non venga fornito un raffreddamento eccezionale. È consigliabile consultare le curve di derating termico o operare a correnti inferiori per un uso simultaneo.

D2: Perché la classificazione ESD per il chip blu (300V) è inferiore a quella del chip arancione (1000V)?
R2: Ciò è dovuto alle proprietà intrinseche del materiale e alla struttura di giunzione del semiconduttore InGaN utilizzato per l'emissione blu. È generalmente più suscettibile ai danni da scarica elettrostatica rispetto al materiale AlInGaP utilizzato per l'emissione arancione/rossa. Ciò richiede una cura extra quando si maneggia il canale blu.

D3: Come interpreto il Codice Bin per l'ordine?
R3: Specifica "LTST-C295TBKFKT-5A" insieme al codice bin di intensità desiderato (es. "N" per luminosità più alta) per ogni colore se il fornitore offre la selezione del bin. Per una luminosità uniforme in una produzione, specificare un singolo bin è fondamentale.

11. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Caso: Progettare un Indicatore di Potenza a Doppio Stato per un Router
**Obiettivo:** Utilizzare un LED per indicare Alimentazione (Arancione) e Connettività Internet (Blu).
**Progettazione:** Il LED è posizionato sul pannello frontale del router. Il microcontrollore (MCU) ha due pin GPIO, ciascuno collegato a un canale LED tramite una resistenza limitatrice di corrente.
**Calcoli:** Per un'alimentazione a 5V:
- Resistenza Arancione: R_arancione= (5V - 2.3V) / 0.020A = 135 Ω (utilizzare 130 Ω o 150 Ω valore standard). Potenza: P = I²R = (0.02)²*150 = 0.06W.
- Resistenza Blu: R_blu= (5V - 3.2V) / 0.020A = 90 Ω (utilizzare 91 Ω valore standard). Potenza: P = (0.02)²*91 = 0.0364W.
**Funzionamento:** L'MCU pilota il pin Arancione per luce fissa quando è acceso. Pilota il pin Blu per lampeggiare quando la connettività internet è attiva. Entrambi non vengono mai pilotati continuamente a piena corrente simultaneamente per periodi prolungati, gestendo così il carico termico.

12. Introduzione al Principio Tecnologico

Questo LED utilizza due diversi sistemi di materiali semiconduttori:
InGaN (Nitruro di Indio Gallio):Utilizzato per l'emettitore blu. Regolando il rapporto indio/gallio nella lega, l'energia del bandgap può essere sintonizzata, il che determina direttamente la lunghezza d'onda della luce emessa. L'InGaN è noto per l'alta efficienza e luminosità nello spettro dal blu al verde.
AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio):Utilizzato per l'emettitore arancione. Questo sistema di materiali è altamente efficiente per produrre luce nelle lunghezze d'onda ambra, arancione, rosso e giallo. La composizione specifica determina la lunghezza d'onda dominante.
In entrambi i casi, la luce viene emessa attraverso il processo di elettroluminescenza. Quando una tensione diretta viene applicata alla giunzione p-n, elettroni e lacune si ricombinano, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). Il colore della luce è determinato dall'energia del bandgap del materiale semiconduttore.

13. Tendenze dello Sviluppo Tecnologico

La tendenza nei LED SMD come questo continua verso:
Maggiore Efficienza (lm/W):Miglioramenti continui nella crescita epitassiale, nel design del chip e nell'efficienza di estrazione del package portano a una maggiore emissione luminosa per la stessa potenza elettrica in ingresso.
Miniaturizzazione:I package continuano a ridursi in ingombro e altezza (come il profilo di 0.55mm qui) per consentire prodotti finali più sottili.
Integrazione Multi-Chip e RGB:Oltre al bicolore, package che integrano chip rosso, verde e blu (RGB) o addirittura chip bianco + colorati stanno diventando comuni per la programmabilità a colori completi.
Affidabilità e Prestazioni Termiche Migliorate:Progressi nei materiali (es. plastiche ad alta temperatura, sistemi di attacco del die avanzati) migliorano la capacità di resistere a temperature di rifusione più elevate e condizioni operative.
Packaging Intelligente:Alcuni LED ora incorporano circuiti integrati (IC) per il controllo del driver o la comunicazione (es. LED RGB indirizzabili), sebbene questo componente specifico sia un LED standard senza driver integrato.