LED SMD Bicolore LTST-C195KGJSKT - Scheda Tecnica - Package 3.2x2.8x1.9mm - Tensione 2.0-2.4V - Potenza 75mW - Verde e Giallo - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento fornisce le specifiche tecniche complete per il LTST-C195KGJSKT, un LED a Montaggio Superficiale (SMD) bicolore. Questo componente integra due distinti chip emettitori di luce all'interno di un unico package compatto, progettato per processi di assemblaggio automatizzati. È concepito per applicazioni dove lo spazio è prezioso e sono richiesti indicatori di stato affidabili e ad alta visibilità o retroilluminazione.

1.1 Vantaggi Principali

I vantaggi primari di questo LED derivano dal suo design e dalla tecnologia dei materiali. L'utilizzo del materiale semiconduttore AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) ad Ultra Luminosità per entrambi i chip si traduce in un'elevata efficienza luminosa e un'eccellente purezza del colore. La capacità bicolore in un unico package consente di risparmiare prezioso spazio sul PCB rispetto all'uso di due LED monocromatici separati. La sua compatibilità con i processi di saldatura a rifusione a infrarossi si allinea con le moderne linee di produzione ad alto volume, garantendo un fissaggio affidabile e uniforme ai circuiti stampati.

1.2 Mercato Target e Applicazioni

Questo LED è adatto per un'ampia gamma di apparecchiature elettroniche. Le sue dimensioni ridotte e l'affidabilità lo rendono ideale per dispositivi portatili e compatti. Le principali aree di applicazione includono:

• Apparecchiature di Telecomunicazione:Indicatori di stato su router, modem e terminali.
• Periferiche per Computer:Retroilluminazione tastiere e luci di stato su laptop, notebook e unità esterne.
• Elettronica di Consumo:Luci indicatrici su elettrodomestici, apparecchi audio/video e dispositivi per gaming.
• Controlli Industriali:Indicatori su pannelli di macchinari e sistemi di controllo.
• Microdisplay e Segnaletica:Illuminazione di basso livello per simboli o piccoli display informativi.

2. Parametri Tecnici: Interpretazione Oggettiva Approfondita

Le prestazioni del LED sono definite da una serie di parametri elettrici, ottici e termici misurati in condizioni standard (Ta=25°C). Comprendere questi parametri è cruciale per una corretta progettazione del circuito e applicazione.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Non sono destinati al funzionamento normale.

• Dissipazione di Potenza (Pd):75 mW per chip. Superare questo valore può portare a surriscaldamento e degrado accelerato.
• Corrente Diretta Continua (IF):30 mA continua. La condizione di test e funzionamento standard è 20 mA.
• Corrente Diretta di Picco:80 mA, ammissibile solo in condizioni pulsate (duty cycle 1/10, larghezza impulso 0.1ms) per gestire brevi sovratensioni.
• Tensione Inversa (VR):5 V. Applicare una tensione inversa superiore può causare la rottura della giunzione.
• Temperatura di Funzionamento e Stoccaggio:Rispettivamente -30°C a +85°C e -40°C a +85°C, definendo i limiti ambientali per la funzionalità e lo stoccaggio non operativo.
• Temperatura di Saldatura:Resiste a 260°C per 10 secondi, compatibile con profili di rifusione senza piombo (Pb-free).

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi sono i valori di prestazione tipici in condizioni operative normali (IF=20mA).

• Intensità Luminosa (Iv):Una misura chiave della luminosità. Per il chip Verde, il valore tipico è 35.0 mcd (millicandela), con un minimo di 18.0 mcd. Il chip Giallo è più luminoso, con un valore tipico di 75.0 mcd e un minimo di 28.0 mcd. Questa differenza è intrinseca ai materiali semiconduttori e alla sensibilità dell'occhio umano.
• Tensione Diretta (VF):Tipicamente 2.0 V, con un massimo di 2.4 V a 20mA. Questo parametro è critico per progettare la resistenza limitatrice di corrente in serie con il LED. Una VF più alta richiede un valore di resistenza inferiore per ottenere la stessa corrente, influenzando la dissipazione di potenza nella resistenza.
• Angolo di Visione (2θ1/2):130 gradi. Questo ampio angolo di visione indica che il LED emette luce su un ampio cono, rendendolo adatto per applicazioni in cui l'indicatore deve essere visibile da varie angolazioni, non solo frontalmente.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λP) e Dominante (λd):Il chip Verde ha un picco tipico a 574 nm e una lunghezza d'onda dominante di 571 nm. Il chip Giallo ha un picco a 591 nm con una lunghezza d'onda dominante di 589 nm. La lunghezza d'onda dominante è la singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano ed è utilizzata per il binning del colore.
• Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ):15.0 nm per entrambi i colori. Questo definisce la purezza del colore; una larghezza più stretta significa un colore più saturo e puro.
• Corrente Inversa (IR):Massimo 10 μA a 5V di polarizzazione inversa, indicando una corrente di dispersione molto bassa nello stato di spegnimento.

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. Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfino specifici requisiti estetici o funzionali.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa (Luminosità)

I LED sono categorizzati in bin con valori di intensità luminosa minima e massima definiti. La tolleranza all'interno di ciascun bin è +/-15%.

• Bin Chip Verde:M (18.0-28.0 mcd), N (28.0-45.0 mcd), P (45.0-71.0 mcd), Q (71.0-112.0 mcd).
• Bin Chip Giallo:N (28.0-45.0 mcd), P (45.0-71.0 mcd), Q (71.0-112.0 mcd), R (112.0-180.0 mcd).

Selezionare un codice bin più alto (es. Q o R) garantisce un LED più luminoso, il che può essere necessario in condizioni di luce ambientale elevata o a distanze di visione maggiori.

3.2 Binning della Tonalità (Lunghezza d'Onda Dominante)

Per il chip Verde, la coerenza del colore è gestita attraverso il binning della lunghezza d'onda dominante con una tolleranza di +/-1 nm per bin.

• Bin Tonalità Chip Verde:C (567.5-570.5 nm), D (570.5-573.5 nm), E (573.5-576.5 nm).

Ciò garantisce che tutti i LED Verdi in un assemblaggio appaiano della stessa tonalità di verde. La scheda tecnica del prodotto o l'ordine specifico dovrebbero specificare il codice bin combinato (es. bin intensità + bin tonalità) per le prestazioni desiderate.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

I dati grafici forniscono una comprensione più profonda del comportamento del LED in condizioni variabili, essenziale per un design robusto.

4.1 Caratteristica Corrente vs. Tensione (I-V)

La curva I-V è non lineare, simile a un diodo standard. La tensione diretta aumenta in modo logaritmico con la corrente. Operare significativamente al di sopra dei 20mA consigliati causerà un aumento sproporzionato di VF e della dissipazione di potenza (Pd = IF * VF), portando a un eccessivo calore. I progettisti devono utilizzare una resistenza limitatrice di corrente o un driver a corrente costante per mantenere IF entro limiti sicuri.

4.2 Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta

L'intensità luminosa è approssimativamente proporzionale alla corrente diretta nel normale intervallo operativo. Tuttavia, l'efficienza può diminuire a correnti molto elevate a causa dell'aumento del calore. Ridurre la corrente (es. operare a 15mA invece di 20mA) può migliorare significativamente l'affidabilità a lungo termine e il mantenimento del flusso luminoso con solo una modesta riduzione della luminosità percepita.

4.3 Dipendenza dalla Temperatura

Le prestazioni del LED sono sensibili alla temperatura. All'aumentare della temperatura di giunzione (Tj):

• L'Intensità Luminosa Diminuisce:L'uscita può ridursi del 10-20% nell'intervallo di temperatura operativa.
• La Tensione Diretta Diminuisce:VF ha un coefficiente di temperatura negativo (tipicamente -2 mV/°C). In un semplice circuito guidato da resistenza, ciò può portare a un leggero aumento della corrente man mano che il LED si riscalda, il che può richiedere considerazioni di gestione termica.
• Spostamento della Lunghezza d'Onda:La lunghezza d'onda dominante può spostarsi leggermente (solitamente verso lunghezze d'onda maggiori) con l'aumento della temperatura, causando un sottile cambiamento di colore.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il LED è conforme a un profilo standard EIA. Le dimensioni chiave sono approssimativamente 3.2mm di lunghezza, 2.8mm di larghezza e 1.9mm di altezza, con una tolleranza di ±0.1mm. Il package presenta una lente trasparente (water-clear) che non altera la luce emessa, permettendo di vedere il colore puro del chip (Verde o Giallo).

5.2 Assegnazione Pin e Identificazione Polarità

Il dispositivo ha quattro pin. Per la variante LTST-C195KGJSKT:

• I pin 1 e 3 sono rispettivamente l'anodo e il catodo per ilchipAlInGaP Verde.
• I pin 2 e 4 sono rispettivamente l'anodo e il catodo per ilchipAlInGaP Giallo.

La polarità è indicata dalla marcatura fisica sul package (tipicamente un punto o uno spigolo smussato vicino al pin 1). La polarità corretta è obbligatoria; applicare una polarizzazione inversa può danneggiare il LED.

5.3 Layout Consigliato dei Pad di Montaggio PCB

Viene fornito un land pattern (impronta) suggerito per garantire una corretta saldatura e stabilità meccanica. Il design del pad tiene conto delle dimensioni del package e consente la formazione di un buon filetto di saldatura durante la rifusione. Seguire questa raccomandazione aiuta a prevenire il tombstoning (sollevamento di un'estremità) e garantisce una connessione elettrica affidabile.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Parametri di Saldatura a Rifusione a Infrarossi

Il LED è compatibile con processi di saldatura senza piombo (Pb-free). Viene fornito un profilo di rifusione suggerito, tipicamente conforme agli standard JEDEC come J-STD-020. I parametri chiave includono:

• Preriscaldamento:150-200°C per un massimo di 120 secondi per riscaldare gradualmente scheda e componenti, attivando il flussante e prevenendo shock termici.
• Temperatura di Picco:Massimo 260°C.
• Tempo Sopra Liquido (TAL):Il tempo in cui la saldatura è fusa, critico per la formazione del giunto. Il profilo suggerisce un massimo di 10 secondi alla temperatura di picco.
• Limite:Il LED non dovrebbe essere sottoposto a più di due cicli di rifusione.

Importante:Il profilo effettivo deve essere caratterizzato per il design PCB specifico, la pasta saldante e il forno utilizzati.

6.2 Saldatura Manuale con Saldatore

Se è necessaria la saldatura manuale, è richiesta estrema cautela:

• Temperatura Saldatore:Massimo 300°C.
• Tempo di Saldatura:Massimo 3 secondi per giunto.
• Limite:È consentito un solo ciclo di saldatura per prevenire danni termici al package plastico e ai bond interni.

6.3 Condizioni di Stoccaggio e Manipolazione

• Sensibilità ESD:I LED sono sensibili alle scariche elettrostatiche (ESD). La manipolazione deve avvenire in un'area protetta da ESD utilizzando braccialetti a terra e tappetini conduttivi.
• Livello di Sensibilità all'Umidità (MSL):Il dispositivo è classificato MSL 3. Ciò significa:
  • Una volta aperta la busta barriera all'umidità originale, i componenti devono essere saldati entro 168 ore (1 settimana) in condizioni di fabbrica (<30°C/60% UR).
  • Se esposti più a lungo, è richiesta una cottura (bake-out) a circa 60°C per almeno 20 ore prima della saldatura per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire il \"popcorning\" (crepe nel package durante la rifusione).
• Stoccaggio a Lungo Termine:Le buste non aperte dovrebbero essere conservate sotto i 30°C e il 90% di UR. I componenti aperti dovrebbero essere conservati in un ambiente asciutto, preferibilmente in un contenitore sigillato con essiccante.

6.4 Pulizia

Se è necessaria una pulizia post-saldatura, dovrebbero essere utilizzati solo solventi specificati. Si consiglia alcol isopropilico (IPA) o alcol etilico a temperatura ambiente per meno di un minuto. Prodotti chimici aggressivi o non specificati possono danneggiare la lente plastica o il materiale del package, portando a scolorimento o crepe.

7. Informazioni su Imballaggio e Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

I LED sono forniti su nastro portacomponenti goffrato standard del settore su bobine da 7 pollici (178mm) di diametro, facilitando l'assemblaggio automatizzato pick-and-place. Dettagli chiave:

• Passo Tasche:La distanza tra le tasche dei componenti nel nastro.
• Capacità Bobina:4000 pezzi per bobina piena.
• Quantità Minima d'Ordine (MOQ):500 pezzi per quantità residue.
• Qualità:Il nastro è sigillato con un nastro di copertura. Il numero massimo consentito di componenti mancanti consecutivi è due, garantendo l'affidabilità dell'alimentazione.

L'imballaggio è conforme agli standard ANSI/EIA-481.

8. Suggerimenti Applicativi e Considerazioni di Progetto

8.1 Circuiti Applicativi Tipici

Il metodo di pilotaggio più comune è una semplice resistenza in serie. Il valore della resistenza (R) si calcola usando la Legge di Ohm: R = (Vcc - VF) / IF, dove Vcc è la tensione di alimentazione, VF è la tensione diretta del LED (usare il valore massimo per il calcolo della corrente nel caso peggiore) e IF è la corrente diretta desiderata (es. 20mA). La potenza nominale della resistenza dovrebbe essere almeno IF² * R. Per il pilotaggio da GPIO di microcontrollore, assicurarsi che il GPIO possa assorbire/fornire la corrente richiesta (IF più qualsiasi corrente della resistenza). Per pilotare i due colori in modo indipendente, utilizzare due circuiti limitatori di corrente separati.

8.2 Considerazioni di Progetto per l'Affidabilità

• Gestione Termica:Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa, garantire un'adeguata area di rame sul PCB attorno ai pad del LED aiuta a condurre il calore lontano dalla giunzione, mantenendo luminosità e longevità.
• Derating della Corrente:Per applicazioni che richiedono alta affidabilità o che operano a temperature ambiente elevate, considerare di pilotare il LED a una corrente inferiore al valore massimo nominale (es. 15-18 mA).
• Protezione da Tensione Inversa:In circuiti dove il LED potrebbe essere esposto a polarizzazione inversa (es. in scenari con carico induttivo o accoppiamento AC), è consigliato un diodo di protezione in parallelo al LED (catodo ad anodo).

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Il LTST-C195KGJSKT offre vantaggi specifici nella sua categoria:

• Bicolore in un Unico Package:Rispetto al posizionamento di due LED monocromatici separati di dimensioni 0603 o 0805, questo package a 4 pin risparmia spazio e riduce tempi/costi di posizionamento.
• Tecnologia dei Materiali:L'uso di AlInGaP sia per il verde che per il giallo offre un'efficienza più alta e una migliore stabilità termica rispetto ad alcune tecnologie più vecchie come il tradizionale GaP.
• Ampio Angolo di Visione:L'angolo di visione di 130 gradi è più ampio di molti LED \"top-view\", fornendo una migliore visibilità fuori asse, cruciale per indicatori su pannelli.
• Imballaggio Standardizzato:La conformità agli standard EIA e ANSI/EIA-481 garantisce la compatibilità con le apparecchiature di assemblaggio automatizzato di vari produttori.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D1: Posso pilotare i chip Verde e Giallo simultaneamente a 20mA ciascuno?
R1: Sì, ma devi considerare la dissipazione di potenza totale. Ogni chip dissipa fino a 75mW. Se entrambi sono accesi continuamente a 20mA e VF tipica (2.0V), ciascuno dissipa 40mW (P=IV), per un totale di 80mW, che rientra nella capacità termica combinata del package se montato correttamente. Tuttavia, controlla sempre la VF effettiva e assicurati un adeguato raffreddamento del PCB.

D2: Perché l'intensità luminosa tipica è diversa per Verde e Giallo?
R2: Ciò è principalmente dovuto alla curva di risposta fotopica dell'occhio umano (curva CIE), che ha un picco nella regione verde-gialla (~555 nm). La lunghezza d'onda del chip Giallo (589 nm) è più vicina a questa sensibilità di picco rispetto a quella del chip Verde (571 nm), quindi la stessa potenza radiante (energia luminosa) del chip Giallo viene percepita come più luminosa in lumen o candela.

D3: Cosa significa lente \"Water Clear\" per il colore?
R3: Una lente water-clear (non diffusa, non colorata) permette al colore intrinseco del chip semiconduttore di passare inalterato. Ciò si traduce in un fascio di luce più saturo e potenzialmente più stretto rispetto a una lente diffusa, che disperde la luce per un aspetto più ampio e morbido ma riduce l'intensità di picco.

D4: Come interpreto il codice bin per l'ordine?
R4: Tipicamente specificherai il numero di parte (LTST-C195KGJSKT) insieme ai codici bin di intensità luminosa e tonalità desiderati per ciascun colore (es. Verde: P/D, Giallo: Q). Consulta il produttore o il distributore per le combinazioni di bin disponibili.

11. Esempio di Applicazione Pratica

Scenario: Indicatore a Doppio Stato per un Dispositivo di Rete.
Un progetto di router richiede un unico indicatore per mostrare due stati: \"Alimentazione Accesa/Sistema OK\" (Verde fisso) e \"Attività Dati\" (Giallo lampeggiante). L'uso del LTST-C195KGJSKT semplifica questo design.

• Circuito:Vengono utilizzati due pin GPIO dal microcontrollore di sistema. Ogni pin si collega all'anodo di un colore del LED tramite una resistenza limitatrice di corrente (es. (3.3V - 2.4V)/0.02A = 45Ω, usare il valore standard 47Ω). I catodi sono collegati a massa.
• Software:Il firmware porta alto il GPIO Verde per lo stato fisso. Per l'attività dati, commuta il GPIO Giallo a una frequenza di lampeggio adeguata (es. 2 Hz).
• Vantaggi:Risparmia un'impronta sul PCB rispetto a due LED discreti. Fornisce stati di colore chiari e distinti da un unico punto sul pannello. L'ampio angolo di visione garantisce la visibilità da varie angolazioni in un ambiente d'ufficio o domestico.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

I Diodi Emettitori di Luce (LED) sono dispositivi a semiconduttore che emettono luce attraverso l'elettroluminescenza. Quando una tensione diretta viene applicata alla giunzione p-n, gli elettroni del materiale di tipo n si ricombinano con le lacune del materiale di tipo p nella regione attiva. Questa ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (particelle di luce). La specifica lunghezza d'onda (colore) della luce emessa è determinata dall'energia di bandgap del materiale semiconduttore. L'AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) è un semiconduttore composto il cui bandgap può essere sintonizzato regolando le proporzioni dei suoi costituenti per produrre luce ad alta efficienza nelle regioni spettrali del rosso, arancione, ambra, giallo e verde. In questo LED bicolore, due chip semiconduttori separati, ciascuno progettato con un bandgap leggermente diverso (uno per il verde, uno per il giallo), sono alloggiati all'interno di un unico package in epossidico con connessioni elettriche indipendenti.

13. Tendenze Tecnologiche

La tendenza generale nei LED indicatori SMD continua verso una maggiore efficienza, dimensioni del package più piccole e una maggiore integrazione. Mentre l'AlInGaP rimane dominante per i colori dall'ambra al verde, la tecnologia InGaN (Nitruro di Indio Gallio) è prevalente per i LED blu, bianchi e verde vero. Gli sviluppi futuri potrebbero includere:

• Ulteriore Miniaturizzazione:Package più piccoli di 2.0x1.0mm per dispositivi ultra-compatti.
• Componenti Integrati:LED con resistenze limitatrici di corrente integrate, diodi di protezione o persino IC driver nello stesso package per semplificare il design del circuito.
• Controllo Ottico Migliorato:Package con lenti o riflettori integrati per pattern di fascio specifici senza ottiche esterne.
• Prestazioni Termiche Migliorate:Design di package che trasferiscono più efficacemente il calore dalla giunzione semiconduttore al PCB, permettendo correnti di pilotaggio più elevate o una longevità migliorata a correnti standard.

Queste tendenze mirano a fornire ai progettisti soluzioni di illuminazione più versatili, affidabili ed efficienti in termini di spazio per una gamma sempre più ampia di prodotti elettronici.