Scheda Tecnica LED SMD Bicolore LTST-C295KGKSKT - Dimensioni del Package - Verde/Giallo - 20mA - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche per un LED a montaggio superficiale bicolore. Il dispositivo integra due distinti chip semiconduttori in AlInGaP all'interno di un unico package ultrasottile, consentendo l'emissione di luce verde e gialla. È progettato per la compatibilità con i processi di assemblaggio automatizzati e le moderne tecniche di saldatura senza piombo, rendendolo adatto per la produzione di grandi volumi.

I vantaggi principali di questo componente includono il fattore di forma compatto, l'elevata intensità luminosa ottenuta grazie alla tecnologia AlInGaP avanzata e la conformità alle normative ambientali. È destinato ad applicazioni nell'elettronica di consumo, indicatori industriali, illuminazione interna automobilistica e segnalazione generica dove è richiesta un'indicazione bicolore affidabile in un ingombro minimo.

2. Approfondimento delle Specifiche Tecniche

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Il funzionamento in queste condizioni non è garantito. Per entrambi i chip, verde e giallo:

• Dissipazione di Potenza (Pd):75 mW. Questa è la potenza massima che il LED può dissipare sotto forma di calore.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):80 mA. Questo valore è consentito solo in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza dell'impulso 0.1ms) per prevenire il surriscaldamento.
• Corrente Diretta Continua (I_F):30 mA DC. Questa è la corrente massima raccomandata per il funzionamento continuo.
• Tensione Inversa (V_R):5 V. Superare questa tensione in polarizzazione inversa può danneggiare la giunzione semiconduttrice.
• Temperatura di Esercizio (T_opr):-30°C a +85°C. L'intervallo di temperatura ambiente per un funzionamento affidabile.
• Temperatura di Magazzinaggio (T_stg):-40°C a +85°C.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Misurate a Ta=25°C e I_F=20mA, questi parametri definiscono le prestazioni del dispositivo in condizioni operative normali.

• Intensità Luminosa (I_V):Il chip verde ha un minimo di 18.0 mcd e un massimo di 112.0 mcd. Il chip giallo ha un minimo di 28.0 mcd e un massimo di 180.0 mcd. I valori tipici non sono specificati, indicando che le prestazioni sono definite dal sistema di binning.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):130 gradi (tipico). Questo ampio angolo di visione rende il LED adatto per applicazioni che richiedono visibilità da un'ampia gamma di prospettive.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λ_P):574 nm (verde, tipico) e 591 nm (giallo, tipico). Questa è la lunghezza d'onda alla quale la potenza ottica emessa è massima.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):571 nm (verde, tipico) e 589 nm (giallo, tipico). Questa è la singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano, che definisce il punto colore sul diagramma di cromaticità CIE.
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ):15 nm (tipico) per entrambi i colori, indicando un'emissione di colore relativamente pura.
• Tensione Diretta (V_F):2.0 V (tipico), 2.4 V (massimo) a 20mA. Questa bassa tensione è compatibile con le comuni alimentazioni a livello logico.
• Corrente Inversa (I_R):10 μA (massimo) a V_R=5V.

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 un sistema di binning per l'intensità luminosa.

3.1 Binning del Chip Verde

Bin: M (18.0-28.0 mcd), N (28.0-45.0 mcd), P (45.0-71.0 mcd), Q (71.0-112.0 mcd). Ogni bin ha una tolleranza di +/-15%.

3.2 Binning del Chip Giallo

Bin: N (28.0-45.0 mcd), P (45.0-71.0 mcd), Q (71.0-112.0 mcd), R (112.0-180.0 mcd). Ogni bin ha una tolleranza di +/-15%.

I progettisti devono specificare i codici bin richiesti all'ordine per garantire i livelli di luminosità desiderati per la loro applicazione. Non è indicato un binning separato per lunghezza d'onda/colore, suggerendo un controllo stretto sulla lunghezza d'onda dominante durante la produzione.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene i dati grafici specifici siano menzionati ma non dettagliati completamente nel testo fornito, le curve tipiche per un tale dispositivo includerebbero:

• Curva I-V (Corrente-Tensione):Mostra la relazione esponenziale tra tensione diretta e corrente. La curva avrà una caratteristica tensione di "ginocchio" intorno a 2.0V.
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta:Una relazione relativamente lineare fino alla corrente massima nominale, oltre la quale l'efficienza può diminuire a causa del riscaldamento.
• Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Mostra la diminuzione della luce emessa all'aumentare della temperatura di giunzione, un fattore critico per la gestione termica nel progetto.
• Distribuzione Spettrale:Grafici che mostrano la potenza ottica relativa rispetto alla lunghezza d'onda, con un picco alla λ_Pspecificata e una larghezza definita da Δλ.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

Il dispositivo presenta un package SMD standard del settore. Le note meccaniche chiave includono:

• Il package è extra sottile con un'altezza di 0.55 mm.
• Tutte le dimensioni utilizzano il millimetro come unità principale, con una tolleranza generale di ±0.10 mm salvo diversa specifica.
• L'assegnazione dei pin è: LED verde sui pin 1 e 3, LED giallo sui pin 2 e 4. Questa configurazione a catodo comune o anodo comune (non esplicitamente dichiarata ma tipica per i LED bicolore) consente il controllo indipendente di ciascun colore.
• La lente è trasparente, permettendo di vedere il vero colore del chip.
• Vengono forniti disegni dettagliati delle dimensioni del package, delle dimensioni del nastro e delle specifiche del reel (diametro 7 pollici, 4000 pezzi per reel) per la progettazione del land pattern del PCB e la manipolazione automatizzata.

6. Guida alla Saldatura e all'Assemblaggio

6.1 Profilo di Rifusione

Viene fornito un profilo di rifusione a infrarossi suggerito per processi senza piombo. I parametri chiave includono:

• Preriscaldamento:150-200°C.
• Tempo di Preriscaldamento:Massimo 120 secondi.
• Temperatura di Picco:Massimo 260°C.
• Tempo Sopra il Liquido:Massimo 10 secondi (raccomandato per un massimo di due cicli di rifusione).
• Il profilo si basa sugli standard JEDEC per garantire un montaggio affidabile senza danneggiare il package del LED o i bonding interni.

6.2 Saldatura Manuale

Se necessario, è consentita la saldatura manuale con saldatore con i seguenti limiti:

• Temperatura del Saldatore:Massimo 300°C.
• Tempo di Saldatura:Massimo 3 secondi per giunto, una sola volta.

6.3 Magazzinaggio e Manipolazione

• Precauzioni ESD:Il dispositivo è sensibile alle scariche elettrostatiche. Utilizzare braccialetti, apparecchiature messe a terra e imballaggi antistatici.
• Sensibilità all'Umidità:Quando sigillato nella busta originale a tenuta di umidità con essiccante, la durata di conservazione è di un anno a ≤30°C/90%UR. Una volta aperta, i LED dovrebbero essere utilizzati entro una settimana o sottoposti a baking (60°C per 20+ ore) prima della rifusione se conservati più a lungo.
• Pulizia:Utilizzare solo solventi specificati come alcol etilico o alcol isopropilico a temperatura ambiente per meno di un minuto. Prodotti chimici non specificati potrebbero danneggiare la lente in epossidica.

7. Confezionamento e Ordini

Il dispositivo è fornito su nastro da 8mm su reel da 7 pollici di diametro per compatibilità con le macchine automatiche pick-and-place. La quantità minima d'ordine per i residui è di 500 pezzi. Le specifiche del nastro e del reel seguono gli standard ANSI/EIA 481.

8. Raccomandazioni per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Indicatori di Stato:La capacità bicolore consente di mostrare più stati (es. verde=OK, giallo=Avviso) nell'ingombro di un singolo componente.
• Retroilluminazione:Per piccoli display LCD o tastiere che richiedono un feedback di colore personalizzabile.
• Elettronica di Consumo:Pulsanti di accensione, luci di stato della carica, illuminazione decorativa in dispositivi compatti.
• Interni Automobilistici:Illuminazione del cruscotto e del pannello di controllo dove lo spazio è limitato.

8.2 Considerazioni di Progetto

• Limitazione di Corrente:Utilizzare sempre una resistenza in serie o un driver a corrente costante per limitare la corrente diretta a 30mA DC o meno per chip.
• Gestione Termica:Assicurare un'adeguata area di rame sul PCB o via termiche per dissipare il calore, specialmente se si opera vicino alla corrente massima o ad alte temperature ambiente, per mantenere l'output luminoso e la longevità.
• Land Pattern del PCB:Seguire le dimensioni consigliate per le piazzole di saldatura per garantire una corretta saldatura e stabilità meccanica.
• Progettazione Ottica:L'ampio angolo di visione di 130 gradi potrebbe richiedere guide della luce o diffusori se si desidera un fascio più focalizzato.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto ai vecchi LED monocromatici o a quelli che utilizzano materiali semiconduttori diversi (come il tradizionale GaP), questo LED bicolore basato su AlInGaP offre:

• Maggiore Efficienza:La tecnologia AlInGaP fornisce un'intensità luminosa per unità di corrente (mcd/mA) più elevata per i colori ambra/giallo/verde rispetto alle tecnologie più vecchie.
• Risparmio di Spazio:L'integrazione di due colori in un unico package sottile di 0.55 mm riduce l'area del PCB e il numero di componenti rispetto all'uso di due LED discreti.
• Compatibilità di Processo:Piena compatibilità con la saldatura a rifusione a infrarossi e il posizionamento automatizzato semplifica le moderne linee di assemblaggio SMT.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Posso pilotare sia il LED verde che quello giallo a 30mA contemporaneamente?

A: La dissipazione di potenza massima assoluta è di 75mW per chip. Con una Vf tipica di 2.0V e 30mA, ogni chip dissipa 60mW (P=I*V). Pilotarli entrambi contemporaneamente dissiperebbe 120mW in totale, il che supera il valore nominale per chip e richiede un'attenta analisi termica. È più sicuro operare al di sotto dei massimi assoluti, ad esempio a 20mA come utilizzato nelle condizioni di test.

D: Qual è la differenza tra lunghezza d'onda di picco e lunghezza d'onda dominante?

A: La lunghezza d'onda di picco (λ_P) è la misura fisica del punto più alto nello spettro di emissione del LED. La lunghezza d'onda dominante (λ_d) è un valore calcolato basato sulla percezione del colore umana (grafico CIE) che rappresenta il "colore" che vediamo. Per una fonte monocromatica come questo LED, sono molto vicine.

D: Come interpreto i codici bin durante la progettazione?

A: Seleziona il bin che garantisce la luminosità minima richiesta. Ad esempio, se il tuo progetto necessita di almeno 50 mcd dal LED giallo, devi specificare il bin Q (71.0-112.0 mcd) o superiore, poiché il bin P garantisce solo fino a 71.0 mcd.

11. Caso Pratico di Progetto e Utilizzo

Caso: Indicatore di Stato a Doppio Stato

In un dispositivo medico portatile, un singolo LED viene utilizzato per indicare lo stato della batteria e del sistema. Il microcontrollore pilota i pin in modo indipendente.

- Circuito:Due pin GPIO, ciascuno collegato attraverso una resistenza di limitazione di corrente da 100Ω (calcolata per ~20mA da un'alimentazione a 3.3V: R = (3.3V - 2.0V) / 0.02A ≈ 65Ω; 100Ω fornisce un margine di sicurezza) all'anodo del rispettivo colore del LED. I catodi sono collegati a massa.

- Logica:Verde = Sistema Acceso/Normale. Giallo = Batteria in Carica/Avviso Basso. Entrambi spenti = Sistema Spento. Questa implementazione risparmia spazio, semplifica l'interfaccia utente ed è assemblata utilizzando i processi standard di rifusione SMT seguendo il profilo fornito.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

Questo LED è basato sul materiale semiconduttore AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio). Quando una tensione diretta viene applicata attraverso la giunzione p-n, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva dove si ricombinano. Questo processo di ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La composizione specifica della lega AlInGaP determina l'energia del bandgap, che determina direttamente la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa – verde a ~571nm e giallo a ~589nm in questo dispositivo. I due chip sono alloggiati in un unico package epossidico con una lente trasparente che minimizza l'assorbimento della luce e fornisce protezione ambientale.

13. Tendenze Tecnologiche

Lo sviluppo dei LED continua a concentrarsi su diverse aree chiave rilevanti per questo componente: aumento dell'efficienza luminosa (più luce emessa per watt elettrico), miglioramento della coerenza e della saturazione del colore, ulteriore miniaturizzazione dei package e maggiore affidabilità in condizioni di temperatura e umidità più elevate. L'uso di materiali semiconduttori avanzati come l'AlInGaP per lo spettro ambra-verde rappresenta una tecnologia matura ma ottimizzata, offrendo un buon equilibrio tra prestazioni, costo e affidabilità per applicazioni di indicazione. Le tendenze future potrebbero coinvolgere l'integrazione dell'elettronica di pilotaggio all'interno del package o persino una più ampia capacità di sintonizzazione dello spettro.