Scheda Tecnica LED SMD LTST-S225KGKSKT-NU - Doppio Colore (Verde/Giallo) - 25mA - 60mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche per un LED SMD (Surface Mount Device) a doppio colore con emissione laterale. Il dispositivo integra due chip LED distinti in un unico package: uno che emette nello spettro verde e l'altro nello spettro giallo. Questa configurazione è progettata per applicazioni che richiedono spie di stato compatte e multicolore o retroilluminazione in assemblaggi elettronici con spazio limitato.

I vantaggi principali di questo componente includono l'output ultra-luminoso grazie alla tecnologia a semiconduttore AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio), la compatibilità con i sistemi di assemblaggio automatizzati pick-and-place e l'idoneità per i processi di saldatura a rifusione infrarossa (IR) ad alto volume. È conforme alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose).

Il mercato di riferimento comprende un'ampia gamma di elettronica di consumo e industriale, inclusi ma non limitati a: apparecchiature di telecomunicazione (telefoni cordless/cellulari), dispositivi informatici portatili (notebook), hardware di rete, elettrodomestici e pannelli di segnaletica o display interni dove è richiesta un'indicazione affidabile a doppio colore.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

Tutti i valori sono specificati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C. Superare questi limiti può causare danni permanenti.

• Dissipazione di Potenza (Pd):60 mW per chip di colore.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):40 mA, ammissibile in condizioni pulsate (duty cycle 1/10, larghezza impulso 0.1ms).
• Corrente Diretta Continua (I_F):25 mA DC.
• Intervallo di Temperatura Operativa:-30°C a +85°C.
• Intervallo di Temperatura di Conservazione:-40°C a +85°C.
• Temperatura di Saldatura:Resiste ai profili di rifusione IR con una temperatura di picco di 260°C per un massimo di 10 secondi (processo senza piombo).

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Misurato a Ta=25°C con I_F= 20mA, salvo diversa indicazione.

• Intensità Luminosa (I_V):
  • Chip Verde:Minimo 22.5 mcd, Tipico non specificato, Massimo 57.0 mcd.
  • Chip Giallo:Minimo 45.0 mcd, Tipico non specificato, Massimo 112.0 mcd.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):Tipicamente 130 gradi. Questo è l'angolo totale a cui l'intensità luminosa scende alla metà del valore assiale, indicando un cono di visione molto ampio adatto per applicazioni con emissione laterale.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λ_P):
  • Verde:Tipicamente 573.0 nm.
  • Giallo:Tipicamente 591.0 nm.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):La singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano.
  • Verde:Intervallo da 567.5 nm (Min) a 576.5 nm (Max).
  • Giallo:Intervallo da 585.5 nm (Min) a 591.5 nm (Max).
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ):Tipicamente 15.0 nm (Larghezza a Mezza Altezza) per entrambi i colori.
• Tensione Diretta (V_F):
  • Verde & Giallo:Intervallo da 1.7V (Min) a 2.4V (Max) a 20mA.
• Corrente Inversa (I_R):Massimo 10 μA a una tensione inversa (V_R) di 5V. Nota: Il dispositivo non è progettato per funzionare in polarizzazione inversa; questo parametro è solo per scopi di test.

Note Importanti:L'intensità luminosa è misurata utilizzando un sensore filtrato per corrispondere alla risposta fotopica dell'occhio CIE. Il dispositivo è sensibile alle Scariche Elettrostatiche (ESD); sono obbligatorie le opportune procedure di manipolazione ESD (braccialetti, apparecchiature messe a terra).

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza di colore e luminosità nella produzione, i LED vengono suddivisi in bin. Questo dispositivo utilizza due criteri di binning per colore.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa (Luminosità)

• Chip Verde:
  • Codice Bin N:22.5 mcd a 35.5 mcd.
  • Codice Bin P:35.5 mcd a 57.0 mcd.
• Chip Giallo:
  • Codice Bin P:45.0 mcd a 71.0 mcd.
  • Codice Bin Q:71.0 mcd a 112.0 mcd.
• Tolleranza all'interno di ogni bin di intensità: ±15%.

3.2 Binning della Tonalità (Lunghezza d'Onda Dominante)

• Chip Verde:
  • Codice Bin C:567.5 nm a 570.5 nm.
  • Codice Bin D:570.5 nm a 573.5 nm.
  • Codice Bin E:573.5 nm a 576.5 nm.
• Chip Giallo:
  • Codice Bin J:585.5 nm a 588.5 nm.
  • Codice Bin K:588.5 nm a 591.5 nm.
• Tolleranza all'interno di ogni bin di lunghezza d'onda: ±1 nm.

I progettisti dovrebbero specificare i codici bin richiesti quando ordinano per garantire le prestazioni visive desiderate nella loro applicazione.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene nel datasheet siano referenziate curve grafiche specifiche (es. Fig.1 per la misura spettrale, Fig.5 per l'angolo di visione), dai dati forniti si possono dedurre i seguenti comportamenti tipici:

• Caratteristica I-V (Corrente-Tensione):L'intervallo di tensione diretta (V_F) da 1.7V a 2.4V a 20mA è caratteristico della tecnologia AlInGaP. V_Favrà un coefficiente di temperatura negativo, diminuendo leggermente all'aumentare della temperatura di giunzione.
• Intensità Luminosa vs. Corrente:L'output luminoso è approssimativamente proporzionale alla corrente diretta nell'intervallo operativo specificato. Pilotare il LED oltre 20mA aumenterà la luminosità ma anche la dissipazione di potenza e la temperatura di giunzione, potenzialmente influenzando la longevità e la lunghezza d'onda.
• Dipendenza dalla Temperatura:Come tutti i LED, l'intensità luminosa diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Il sistema di materiali AlInGaP è generalmente più stabile termicamente rispetto ad alcune alternative, ma la gestione termica è comunque importante per mantenere una luminosità costante.
• Distribuzione Spettrale:La larghezza di banda spettrale tipica di 15 nm indica un output di colore relativamente puro e saturo per entrambi i chip verde e giallo, il che è vantaggioso per una chiara differenziazione del colore.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Dispositivo e Pinout

Il LED è conforme a un'impronta standard del package EIA. Le tolleranze dimensionali chiave sono ±0.1 mm salvo diversa indicazione.

• Assegnazione Pin:
  • I pin 1 e 2 sono assegnati al chip AlInGaPGiallo.
  • I pin 3 e 4 sono assegnati al chip AlInGaPVerde.
• Lente:Trasparente, che permette di vedere il vero colore del chip.

5.2 Pattern di Piazzola PCB Raccomandato

Il datasheet include un layout raccomandato per le piazzole di saldatura per garantire un corretto allineamento meccanico e la formazione del giunto durante la rifusione. Rispettare questo pattern è fondamentale per ottenere una connessione elettrica affidabile e una dissipazione del calore ottimale dal package del LED al circuito stampato.

5.3 Identificazione della Polarità

Essendo un diodo, ogni chip all'interno del package è sensibile alla polarità. È necessario consultare la tabella di assegnazione dei pin per collegare correttamente l'anodo e il catodo per ogni colore. Una polarità errata impedirà l'illuminazione del LED e l'applicazione di una tensione inversa superiore a 5V potrebbe danneggiare il dispositivo.

6. Guida alla Saldatura e al Montaggio

6.1 Parametri di Saldatura a Rifusione (Senza Piombo)

• Temperatura di Pre-riscaldo:150°C a 200°C.
• Tempo di Pre-riscaldo:Massimo 120 secondi.
• Temperatura di Picco del Corpo:Massimo 260°C.
• Tempo Sopra i 260°C:Massimo 10 secondi.
• Numero di Passate di Rifusione:Massimo due volte.

Nota:I profili di temperatura effettivi devono essere caratterizzati per il design PCB specifico, la pasta saldante e il forno utilizzati.

6.2 Saldatura Manuale (Se Necessaria)

• Temperatura del Saldatore:Massimo 300°C.
• Tempo di Contatto:Massimo 3 secondi per giunto.
• Numero di Tentativi di Saldatura:Una volta sola. Un calore eccessivo può danneggiare il package plastico e il die semiconduttore.

6.3 Pulizia

Se è necessaria la pulizia dopo la saldatura, utilizzare solo solventi specificati per evitare di danneggiare il materiale del package. Metodi accettabili includono l'immersione in alcol etilico o isopropilico a temperatura ambiente per meno di un minuto.

6.4 Conservazione e Manipolazione

• Sensibilità ESD:Il dispositivo è sensibile alle Scariche Elettrostatiche. Utilizzare controlli ESD appropriati.
• Livello di Sensibilità all'Umidità (MSL):MSL 3. Una volta aperta la busta barriera all'umidità originale, i componenti devono essere sottoposti a rifusione IR entro una settimana in condizioni ambientali non superiori a 30°C/60% UR.
• Conservazione a Lungo Termine (Busta Aperta):Per conservazioni oltre una settimana, conservare in un contenitore sigillato con essiccante o in atmosfera di azoto. I componenti conservati fuori dalla busta per più di una settimana richiedono una cottura a circa 60°C per almeno 20 ore prima della saldatura.

7. Confezionamento e Ordinazione

Il dispositivo è fornito in formato nastro e bobina compatibile con le apparecchiature di assemblaggio automatizzate.

• Larghezza del Nastro:8 mm.
• Diametro della Bobina:7 pollici.
• Quantità per Bobina:4000 pezzi.
• Quantità Minima d'Ordine (MOQ):500 pezzi per quantità residue.
• Standard di Confezionamento:Conforme alle specifiche ANSI/EIA-481. Le tasche vuote nel nastro sono sigillate con nastro coprente.

Il numero di parte completoLTST-S225KGKSKT-NUdeve essere utilizzato per l'ordinazione, insieme a eventuali requisiti specifici di codice bin per intensità luminosa e lunghezza d'onda dominante.

8. Raccomandazioni per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Indicatori di Stato:La capacità a doppio colore consente più stati (es. Verde=Acceso/Pronto, Giallo=Standby/Allarme, Entrambi=Modalità Speciale).
• Retroilluminazione Tastiera/Keypad:Il profilo di emissione laterale è ideale per l'illuminazione laterale di pannelli sottili o membrane.
• Elettronica di Consumo:Spie di alimentazione, connettività o funzione in telefoni, router, elettrodomestici.
• Indicatori per Pannelli Industriali:Stato dell'apparecchiatura, condizioni di guasto.
• Illuminazione Simbolica:Illuminazione di piccole icone o simboli sui pannelli di controllo.

8.2 Considerazioni di Progettazione

• Limitazione di Corrente:Utilizzare sempre una resistenza di limitazione di corrente in serie (o un driver a corrente costante) per ogni chip di colore. Calcolare il valore della resistenza in base alla tensione di alimentazione (V_cc), alla corrente diretta desiderata (I_F, max 25mA DC) e alla tensione diretta del LED (V_F). Utilizzare il V_Fmassimo dal datasheet per un progetto conservativo. Formula: R = (V_cc- V_F) / I_F.
• Gestione Termica:Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa, assicurare un buon percorso termico dalle piazzole del LED al rame del PCB aiuta a mantenere un output luminoso stabile e un'affidabilità a lungo termine, specialmente ad alte temperature ambientali o quando pilotato alla corrente massima.
• Progettazione Ottica:L'angolo di visione di 130 gradi fornisce un'ampia visibilità. Considerare l'uso di light pipe o diffusori se è necessario un pattern di fascio specifico o un aspetto ammorbidito.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Questo LED a doppio colore offre vantaggi specifici nella sua categoria:

• vs. Due LED Discreti:Risparmia spazio significativo sul PCB e riduce il numero di componenti, semplificando l'assemblaggio e la distinta base (BOM).
• Tecnologia AlInGaP:Fornisce una maggiore efficienza luminosa e una migliore stabilità termica rispetto a tecnologie più datate come il GaP standard (Fosfuro di Gallio) per i colori verde/giallo, risultando in un output più luminoso e consistente.
• Package a Vista Laterale:La direzione di emissione primaria è parallela al PCB, ottimale per applicazioni in cui la luce deve essere diretta lungo una superficie (es. illuminazione laterale) piuttosto che perpendicolarmente ad essa.
• Stagnatura:Offre una buona saldabilità ed è compatibile con i processi di saldatura senza piombo.

10. Domande Frequenti (FAQ)

D1: Posso pilotare contemporaneamente sia il chip verde che quello giallo a 25mA ciascuno?

R1: Sì, ma devi considerare la dissipazione di potenza totale sul package. Con entrambi i chip a 25mA e un V_Ftipico di ~2.0V, ciascuno dissipa ~50mW, per un totale di ~100mW. Questo supera il valore massimo assoluto di 60mW per chip. Per un funzionamento continuo simultaneo, dovresti deratare la corrente per ogni chip per mantenere la dissipazione di potenza individuale e combinata entro limiti sicuri.

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

R2: La Lunghezza d'Onda di Picco (λ_P) è la lunghezza d'onda al punto più alto della curva di output spettrale del LED. La Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d) è la singola lunghezza d'onda della luce monocromatica che apparirebbe dello stesso colore all'occhio umano. λ_dè più rilevante per la specifica del colore nelle applicazioni visive.

D3: Come interpreto i codici bin quando ordino?

R3: Devi specificare due codici bin per colore: uno per l'Intensità Luminosa (es. P per il Verde) e uno per la Lunghezza d'Onda Dominante (es. D per il Verde). Questo garantisce di ricevere LED con luminosità e colore entro i tuoi intervalli desiderati e ristretti. Consulta gli elenchi dei codici bin nella Sezione 3 di questo documento.

D4: È necessario un dissipatore di calore?

R4: Per la maggior parte delle applicazioni che operano a o sotto i 20mA per chip in condizioni ambientali tipiche, il rame del PCB stesso è sufficiente per la dissipazione del calore. Per ambienti ad alta temperatura o funzionamento continuo al massimo di 25mA, è consigliato migliorare il rilievo termico sul PCB (utilizzando piazzole di rame più grandi o via termiche).

11. Caso Pratico di Progettazione

Scenario:Progettazione di un indicatore di doppio stato per un router di rete. Verde indica "Internet Connesso", Giallo indica "Trasmissione Dati", e entrambi spenti indica "Nessuna Connessione".

Implementazione:

1. Progettazione del Circuito:Utilizzare due pin GPIO dal microcontrollore del router. Ogni pin pilota un chip di colore attraverso una resistenza di limitazione di corrente separata. Calcolare il valore della resistenza per un'alimentazione di 3.3V, I_Fobiettivo =15mA (per longevità e meno calore), e utilizzando V_Fmax =2.4V: R = (3.3V - 2.4V) / 0.015A = 60 Ohm. Utilizzare il valore standard più vicino (es. 62 Ohm).
2. Layout PCB:Posizionare il LED vicino al bordo del circuito. Seguire il pattern di piazzola raccomandato dal datasheet. Collegare le piazzole del catodo (probabilmente pin 2 e 4) ai GPIO del microcontrollore tramite le resistenze, e collegare le piazzole dell'anodo (probabilmente pin 1 e 3) alla linea di 3.3V. Includere una piccola zona di rame attorno alle piazzole per un leggero miglioramento termico.
3. Software:Controllare i GPIO per accendere/spegnere Verde/Giallo/Entrambi secondo necessità.
4. Ottica:Una piccola light pipe trasparente può essere utilizzata per guidare la luce dal LED a emissione laterale a un'etichetta sul pannello frontale.

Questo approccio fornisce una soluzione affidabile, compatta e facilmente producibile.

12. Introduzione al Principio Tecnologico

Questo LED utilizza materiale semiconduttore AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) cresciuto su un substrato. Quando viene applicata una tensione diretta attraverso la giunzione p-n, elettroni e lacune si ricombinano, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). Il rapporto specifico di alluminio, indio e gallio nel reticolo cristallino determina l'energia del bandgap, che definisce direttamente la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa—verde (~573 nm) e giallo (~591 nm) in questo dispositivo.

Il design "a vista laterale" è ottenuto montando il chip LED su una superficie verticale all'interno del package o utilizzando un riflettore/ottica per dirigere l'output luminoso principale lateralmente. La lente trasparente minimizza l'assorbimento della luce, permettendo di percepire il vero colore e luminosità del chip.

13. Tendenze del Settore

Il mercato dei LED SMD continua a evolversi verso:

• Maggiore Efficienza:Miglioramenti continui nella crescita epitassiale e nel design del chip producono più lumen per watt, riducendo il consumo energetico a parità di luminosità.
• Miniaturizzazione:I package stanno diventando più piccoli mantenendo o aumentando l'output luminoso, permettendo un posizionamento più denso e discreto degli indicatori.
• Migliore Coerenza del Colore:Tolleranze di binning più strette e processi di produzione avanzati garantiscono meno variazione di colore e luminosità tra i singoli LED, fondamentale per applicazioni che utilizzano più unità.
• Affidabilità Migliorata:Miglioramenti nei materiali del package (composti di stampaggio, lead frame) e nei processi di produzione portano a una maggiore durata operativa e a migliori prestazioni in condizioni ambientali severe (temperatura, umidità).
• Integrazione:La tendenza a combinare più funzioni (come questo chip a doppio colore) o integrare elettronica di controllo (es. driver IC) all'interno del package LED continua a semplificare il design del prodotto finale.

Questo LED SMD a doppio colore rappresenta un componente maturo e ottimizzato all'interno di queste tendenze più ampie, offrendo una soluzione affidabile per le esigenze di progettazione elettronica moderna.