Scheda Tecnica LED SMD Bicolore LTST-C295TGKRKT - Altezza 0.55mm - Verde 3.8V / Rosso 2.4V - 76mW / 75mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTST-C295TGKRKT è un LED a montaggio superficiale (SMD) bicolore, progettato per applicazioni elettroniche moderne che richiedono dimensioni compatte e indicatori ad alta luminosità. Questo componente integra due distinti chip semiconduttori in un unico package ultrasottile: un chip InGaN (Indio Gallio Nitruro) per l'emissione verde e un chip AlInGaP (Alluminio Indio Gallio Fosfuro) per l'emissione rossa. Il suo obiettivo progettuale principale è fornire una soluzione affidabile e risparmiosa di spazio per l'indicazione di stato, la retroilluminazione e l'illuminazione di pannelli dove la differenziazione del colore è essenziale.

I vantaggi principali di questo LED includono il suo profilo eccezionalmente basso di 0.55mm, che ne facilita l'uso in elettronica di consumo sottile e dispositivi portatili. È conforme alle direttive ROHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose), rendendolo una scelta rispettosa dell'ambiente. Il package è standardizzato secondo le norme EIA (Electronic Industries Alliance), garantendo compatibilità con le attrezzature di assemblaggio automatico pick-and-place e i processi standard di saldatura a rifusione a infrarossi, semplificando così la produzione di grandi volumi.

Il mercato di riferimento comprende un'ampia gamma di apparecchiature elettroniche, inclusi ma non limitati a dispositivi per l'automazione d'ufficio, hardware di comunicazione, elettrodomestici e vari prodotti di elettronica di consumo dove è richiesta un'indicazione di stato bicolore (es. alimentazione accesa/standby, stato di carica, attività di rete) in un ingombro minimo.

2. Analisi 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 non è garantito. Per il chip verde, la massima corrente continua diretta (DC) è 20mA, con una corrente di picco diretta di 100mA ammissibile in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms). Il chip rosso consente una corrente DC leggermente superiore di 30mA ma una corrente di picco inferiore di 80mA. La massima dissipazione di potenza è di 76mW per il chip verde e 75mW per quello rosso, critica per la gestione termica in PCB densamente popolati. Il dispositivo è classificato per un intervallo di temperatura operativa da -20°C a +80°C e può sopportare temperature di stoccaggio da -30°C a +100°C. È inoltre qualificato per la saldatura a rifusione a infrarossi senza piombo con una temperatura di picco di 260°C per un massimo di 10 secondi.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi parametri sono misurati a una temperatura ambiente standard di 25°C e una corrente diretta (I_F) di 20mA, che è il punto di funzionamento tipico.

Intensità Luminosa (I_V):Questa è la misura della potenza luminosa percepita emessa dal LED. Per il chip verde, l'intensità minima è di 112 millicandele (mcd), con un intervallo tipico che si estende fino a un massimo di 450 mcd. Il chip rosso ha un minimo di 45 mcd e un massimo di 180 mcd. L'ampio intervallo indica che il dispositivo è disponibile in diverse classi di luminosità.

Angolo di Visione (2θ_1/2):Entrambi i colori presentano un angolo di visione molto ampio di 130 gradi (tipico). Questo è l'angolo totale a cui l'intensità luminosa scende alla metà del suo valore sull'asse centrale, rendendo il LED adatto per applicazioni in cui la visibilità da angoli fuori asse è importante.

Caratteristiche della Lunghezza d'Onda:La tipica lunghezza d'onda di picco di emissione (λ_P) del chip verde è 530nm, con un intervallo di lunghezza d'onda dominante (λ_d) da 520.0nm a 535.0nm. Il tipico picco del chip rosso è a 639nm, con un intervallo di lunghezza d'onda dominante da 624.0nm a 638.0nm. La semilarghezza della linea spettrale (Δλ) è di circa 35nm per il verde e 20nm per il rosso, descrivendo la purezza spettrale della luce emessa.

Tensione Diretta (V_F):Questa è la caduta di tensione ai capi del LED quando opera alla corrente specificata. La V_Fdel chip verde varia da 2.8V (min) a 3.8V (max). Il chip rosso ha una V_Finferiore, che va da 1.8V a 2.4V. Questa differenza è cruciale per il design del circuito, specialmente quando si pilotano entrambi i colori da una sorgente di tensione comune, poiché potrebbe richiedere resistori limitatori di corrente di valori diversi.

Corrente Inversa (I_R):La massima corrente di dispersione inversa è di 10µA per entrambi i chip quando viene applicata una tensione inversa (V_R) di 5V. È esplicitamente indicato che il dispositivo non è progettato per il funzionamento inverso; questo parametro è solo per scopi di test.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nella produzione di massa, i LED vengono suddivisi in classi di prestazione (bin). Il LTST-C295TGKRKT utilizza un sistema di binning per l'intensità luminosa e la lunghezza d'onda dominante.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

Per il chipverde, i bin sono designati R, S e T, coprendo rispettivamente intervalli di intensità di 112.0-180.0 mcd, 180.0-280.0 mcd e 280.0-450.0 mcd. Per il chiprosso, i bin P, Q e R coprono 45.0-71.0 mcd, 71.0-112.0 mcd e 112.0-180.0 mcd. A ogni bin di intensità viene applicata una tolleranza di +/-15%.

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

Applicabile al chip verde, i bin di lunghezza d'onda AP, AQ e AR corrispondono a intervalli di lunghezza d'onda dominante di 520.0-525.0nm, 525.0-530.0nm e 530.0-535.0nm. La tolleranza per ogni bin di lunghezza d'onda è una stretta +/-1nm, garantendo una precisa coerenza di colore all'interno di un bin selezionato.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene specifiche curve grafiche siano referenziate nella scheda tecnica (pagine 6-7), le loro implicazioni sono standard. Lacurva I-V (Corrente-Tensione)mostrerebbe la relazione esponenziale tipica dei diodi, con il ginocchio della tensione diretta più alto per il chip verde (InGaN) rispetto a quello rosso (AlInGaP). Lacurva dell'intensità luminosa relativa vs. corrente direttadimostrerebbe che l'output luminoso aumenta approssimativamente in modo lineare con la corrente fino a un certo punto, dopodiché l'efficienza cala a causa del riscaldamento. Lacurva dell'intensità luminosa relativa vs. temperatura ambienteè critica; per la maggior parte dei LED, l'output luminoso diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. I progettisti devono tenere conto di questa derating termico, specialmente quando si opera vicino ai valori massimi o in alte temperature ambientali. Lecurve di distribuzione spettralemostrerebbero le strette bande di emissione centrate attorno alle lunghezze d'onda di picco, con la banda verde più ampia di quella rossa.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package e Polarità

Il LED è fornito in un package SMD standard. La caratteristica meccanica chiave è la sua altezza di 0.55mm. L'assegnazione dei pin è chiaramente definita: i Pin 1 e 3 sono per l'anodo/catodo verde, e i Pin 2 e 4 per l'anodo/catodo rosso. L'impronta esatta e il disegno dimensionale sono forniti nella scheda tecnica, essenziali per il design del land pattern del PCB. La lente è trasparente, permettendo di vedere il vero colore del chip.

5.2 Design Consigliato dei Pad di Saldatura

È inclusa una disposizione suggerita per i pad di saldatura per garantire una saldatura affidabile e una corretta stabilità meccanica. Rispettare queste raccomandazioni aiuta a prevenire l'effetto "tombstone" (componente che si solleva su un'estremità) durante la rifusione e assicura una buona formazione del filetto di saldatura per giunzioni robuste.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione

Il dispositivo è compatibile con i processi di saldatura a rifusione a infrarossi, standard per l'assemblaggio SMD. Viene fornito un profilo di rifusione suggerito per saldatura senza piombo, conforme agli standard JEDEC. I parametri chiave includono una fase di pre-riscaldamento (tipicamente 150-200°C per un massimo di 120 secondi), una rampa controllata fino a una temperatura di picco non superiore a 260°C, e un tempo sopra il liquidus (TAL) in cui la temperatura di picco è mantenuta per un massimo di 10 secondi. Il profilo mira a minimizzare lo shock termico garantendo al contempo la completa formazione del giunto saldato.

6.2 Precauzioni per la Manipolazione e lo Stoccaggio

Sensibilità alle Scariche Elettrostatiche (ESD):I LED sono suscettibili ai danni da elettricità statica. Si raccomanda vivamente di manipolarli in un ambiente protetto da ESD utilizzando braccialetti e attrezzature messe a terra.

Sensibilità all'Umidità:Sebbene il dispositivo sia spedito in una busta anti-umidità con essiccante, una volta aperta la busta, i componenti dovrebbero essere utilizzati entro una settimana se conservati in condizioni ambientali (<30°C, <60% UR). Per uno stoccaggio più lungo dopo l'apertura, dovrebbero essere conservati in un contenitore sigillato con essiccante o in atmosfera di azoto. I componenti conservati fuori dalla confezione originale per più di una settimana richiedono un processo di baking (circa 60°C per almeno 20 ore) prima della saldatura per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire l'effetto "popcorn" durante la rifusione.

6.3 Pulizia

Se è necessaria la pulizia dopo la saldatura, dovrebbero essere utilizzati solo solventi specificati. Si raccomanda di immergere il LED in alcol etilico o isopropilico a temperatura ambiente per meno di un minuto. Prodotti chimici non specificati potrebbero danneggiare il package plastico o la lente.

7. Confezionamento e Informazioni per l'Ordine

Il LTST-C295TGKRKT è fornito in confezionamento standard del settore per l'assemblaggio automatico. I componenti sono posizionati su nastro portacomponenti goffrato da 8mm di larghezza, che viene poi avvolto su bobine da 7 pollici (178mm) di diametro. Ogni bobina completa contiene 4000 pezzi. Per quantità minori, è disponibile una confezione minima di 500 pezzi. Le specifiche del nastro e della bobina sono conformi a ANSI/EIA-481. Il nastro di copertura superiore sigilla le tasche dei componenti e la bobina include indicatori di orientamento per un corretto caricamento della macchina.

8. Note Applicative e Considerazioni di Progettazione

8.1 Circuiti Applicativi Tipici

Ogni chip di colore (verde e rosso) deve essere pilotato indipendentemente. Un resistore limitatore di corrente in serie è obbligatorio per ogni LED per impostare la corrente diretta desiderata (tipicamente 20mA). Il valore del resistore è calcolato usando la Legge di Ohm: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. A causa delle diverse tensioni dirette dei chip verde e rosso, utilizzando una tensione di alimentazione comune si otterranno valori di resistore diversi per ogni colore per raggiungere la stessa corrente. Ad esempio, con un'alimentazione a 5V: R_verde= (5V - 3.3V) / 0.02A = 85Ω; R_rosso= (5V - 2.1V) / 0.02A = 145Ω (utilizzando valori tipici di V_F).

8.2 Gestione Termica

Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa, un corretto design termico sul PCB è comunque importante per longevità e prestazioni stabili. Assicurare un'adeguata area di rame attorno ai pad di saldatura per fungere da dissipatore di calore, specialmente se si opera ad alte temperature ambientali o vicino ai valori di corrente massimi. Evitare di posizionare componenti che generano calore direttamente adiacenti al LED.

8.3 Design Ottico

L'ampio angolo di visione di 130 gradi rende questo LED adatto per applicazioni che richiedono un'ampia visibilità. Per una luce più direzionale, possono essere utilizzate lenti esterne o guide luminose. La lente trasparente fornisce il colore più puro dal chip, ma lenti diffuse o rivestimenti possono essere applicati esternamente se si desidera un aspetto più morbido e uniforme.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Il principale elemento di differenziazione del LTST-C295TGKRKT è la sua capacità bicolore in un package ultrasottile da 0.55mm. Rispetto all'uso di due LED monocromatici separati, risparmia spazio sul PCB e semplifica l'assemblaggio. L'uso di InGaN per il verde offre un'efficienza e una luminosità maggiori rispetto a tecnologie più datate come il GaP. Il chip rosso AlInGaP fornisce alta efficienza ed eccellente purezza del colore. La sua compatibilità con i processi standard di rifusione e il confezionamento a nastro e bobina lo rendono una scelta economicamente vantaggiosa per la produzione di grandi volumi rispetto a soluzioni più esotiche o assemblate manualmente.

10. Domande Frequenti (FAQ)

D: Posso pilotare contemporaneamente sia il LED verde che quello rosso?

R: Sì, ma devono essere pilotati da circuiti separati (cioè, percorsi di corrente indipendenti con i propri resistori limitatori). Non è consigliabile pilotarli in parallelo da un singolo resistore a causa delle loro diverse caratteristiche di tensione diretta, che causerebbero una distribuzione di corrente non uniforme.

D: Qual è il significato dei codici di bin (R, S, T, AP, AQ, ecc.) nel numero di parte o nell'ordinazione?

R: Questi codici specificano il grado di prestazione del LED in termini di intensità luminosa e lunghezza d'onda dominante. Per un aspetto coerente in un prodotto, specificare e utilizzare LED dello stesso bin è cruciale. Consultare il fornitore per i bin disponibili.

D: È necessario un dissipatore di calore per questo LED?

R: Generalmente no, a causa della sua bassa dissipazione di potenza (≤76mW). Tuttavia, si raccomandano buone pratiche di design termico sul PCB, come l'uso di pad di alleggerimento termico collegati a un piano di massa, per una durata ottimale, specialmente in ambienti ad alta temperatura.

D: Posso usare questo LED per l'indicazione di tensione inversa?

R: No. La scheda tecnica dichiara esplicitamente che il dispositivo non è progettato per il funzionamento inverso. Applicare una tensione inversa superiore a 5V può causare danni. Per la protezione dalla polarità inversa, dovrebbe essere utilizzato un diodo esterno nel circuito.

11. Esempi Pratici di Progettazione e Utilizzo

Caso Studio 1: Indicatore di Stato per Dispositivo Portatile:In uno smartphone o tablet, questo LED potrebbe essere utilizzato vicino a una porta USB. Il chip verde potrebbe indicare "carica completa", mentre il chip rosso potrebbe indicare "carica in corso". Il profilo ultrasottile gli permette di adattarsi ai vincoli meccanici stretti dei dispositivi moderni.

Caso Studio 2: Pannello di Controllo Industriale:Su un pannello di controllo di una macchina, il LED bicolore può fornire informazioni chiare sullo stato. Ad esempio, verde per "sistema pronto", rosso per "guasto o allarme". L'ampio angolo di visione assicura che lo stato sia visibile da varie posizioni sul pavimento della fabbrica.

Caso Studio 3: Illuminazione Interna Automobilistica:Sebbene non per l'illuminazione primaria, potrebbe essere utilizzato per una sottile retroilluminazione di pulsanti o luci di accento, con il colore che cambia in base alla modalità (es. normale vs. modalità notturna). Il package robusto e il profilo di saldatura qualificato lo rendono adatto per moduli elettronici automobilistici, sebbene possa essere richiesta una specifica qualifica di grado automobilistico.

12. Introduzione al Principio Tecnologico

Il funzionamento di un LED si basa sull'elettroluminescenza in una giunzione p-n di un semiconduttore. 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 attiva. Quando questi portatori di carica si ricombinano, rilasciano energia sotto forma di fotoni (luce). Il colore (lunghezza d'onda) della luce emessa è determinato dall'energia del bandgap del materiale semiconduttore. Ilsistema di materiale InGaNha un bandgap più ampio, permettendo l'emissione di luce verde, blu e bianca. Ilsistema di materiale AlInGaPè particolarmente efficiente per produrre luce rossa, arancione e gialla. Alloggiando due di questi chip in un unico package, si crea una sorgente bicolore compatta.

13. Tendenze e Sviluppi del Settore

La tendenza nei LED SMD continua verso una maggiore efficienza (più luce per watt), dimensioni del package più piccole e una maggiore integrazione. I LED bicolore e RGB (rosso-verde-blu) stanno diventando più comuni in quanto consentono la miscelazione dinamica dei colori e interfacce utente più sofisticate. C'è anche una forte spinta verso un'affidabilità e prestazioni migliorate in condizioni di temperatura più elevate, rivolgendosi ai mercati automobilistico e industriale. Inoltre, la spinta alla miniaturizzazione, come si vede in questo package alto 0.55mm, supporta lo sviluppo di elettronica di consumo sempre più sottile. I materiali semiconduttori sottostanti, in particolare per il verde e il blu, sono oggetto di ricerca continua per migliorarne l'efficienza, una sfida storicamente nota come "green gap".