Scheda Tecnica LED SMD Bicolore LTST-C295KGKFKT - Altezza 0,55mm - Tensione Diretta Tipica 2,0V - Verde e Arancione - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTST-C295KGKFKT è un LED bicolore a montaggio superficiale (SMD) progettato per applicazioni elettroniche moderne che richiedono dimensioni compatte e prestazioni affidabili. Questo prodotto utilizza la tecnologia avanzata dei chip AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) per entrambe le sorgenti luminose verde e arancione, racchiuse in un contenitore extra-sottile di soli 0,55 mm di altezza. È fornito su nastro da 8 mm avvolto su bobine da 7 pollici di diametro, risultando pienamente compatibile con le attrezzature di assemblaggio automatico pick-and-place ad alta velocità. Il dispositivo è classificato come prodotto verde, conforme agli standard RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose), ed è adatto per un'ampia gamma di elettronica di consumo e industriale.

1.1 Vantaggi Principali

I vantaggi principali di questo LED derivano dalla combinazione di materiali avanzati e un fattore di forma miniaturizzato. L'uso del materiale semiconduttore AlInGaP fornisce un'elevata efficienza luminosa, garantendo un'uscita brillante da una piccola area del chip. La capacità bicolore in un unico package risparmia prezioso spazio sul PCB (circuito stampato) rispetto all'uso di due LED monocromatici separati. Il suo profilo ultrasottile è fondamentale per applicazioni con limiti di altezza stringenti, come display ultrasottili, dispositivi mobili e moduli di retroilluminazione. Inoltre, la compatibilità con i processi di saldatura a rifusione a infrarossi (IR) ne consente l'integrazione utilizzando linee di assemblaggio SMT (Surface-Mount Technology) standard, garantendo alta resa produttiva e affidabilità.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

Questa sezione fornisce un'interpretazione dettagliata e oggettiva dei principali parametri elettrici, ottici e termici specificati nella scheda tecnica, spiegandone il significato per i progettisti.

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 (P_D):75 mW per colore. Questa è la massima quantità di potenza che il LED può dissipare come calore. Superare questo valore, tipicamente guidando a una corrente troppo elevata o in un'ambiente ad alta temperatura, può portare a surriscaldamento, degrado accelerato del materiale semiconduttore e, infine, al guasto.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):80 mA (a ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0,1ms). Questo valore è per il funzionamento in impulso, spesso utilizzato in circuiti di multiplexing o per ottenere brevi periodi di luminosità molto elevata. Il basso ciclo di lavoro e la breve larghezza dell'impulso sono essenziali per prevenire un eccessivo aumento della temperatura di giunzione durante l'impulso.
• Corrente Diretta Continua (I_F):30 mA. Questa è la massima corrente continua raccomandata per un funzionamento affidabile a lungo termine. Progettare il circuito di pilotaggio per operare a questa corrente o al di sotto è cruciale per garantire la vita utile specificata del LED e mantenere caratteristiche ottiche stabili.
• Tensione Inversa (V_R):5 V. I LED non sono progettati per sopportare una polarizzazione inversa significativa. Superare questa tensione può causare una rottura improvvisa della giunzione PN, portando a un guasto immediato e catastrofico. Il corretto progetto del circuito deve garantire che il LED non sia sottoposto a tensioni inverse, spesso utilizzando diodi di protezione in serie in scenari di pilotaggio AC o bipolari.
• Temperatura di Funzionamento & Stoccaggio:Rispettivamente -30°C a +85°C e -40°C a +85°C. Questi intervalli definiscono le condizioni ambientali che il dispositivo può sopportare durante l'uso e da spento. Operare vicino o oltre il limite superiore ridurrà l'output luminoso e la durata di vita.

2.2 Caratteristiche Elettriche & Ottiche

Questi parametri sono misurati in condizioni di test standard (Ta=25°C) e rappresentano le prestazioni tipiche del dispositivo.

• Intensità Luminosa (I_V):Per il LED verde, il valore tipico è 35,0 mcd a 20mA, con un minimo di 18,0 mcd. Per il LED arancione, il valore tipico è 90,0 mcd a 20mA, con un minimo di 28,0 mcd. L'emettitore arancione è intrinsecamente più efficiente nel sistema di materiale AlInGaP, risultando in un'uscita tipica più alta. I valori minimi sono critici per i progettisti che devono garantire un certo livello di luminosità nella loro applicazione.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):130 gradi (tipico per entrambi i colori). Questo ampio angolo di visione indica un pattern di radiazione Lambertiano o quasi-Lambertiano, dove l'intensità luminosa è relativamente uniforme su un'ampia area. È ideale per spie luminose generiche e retroilluminazione dove è richiesta visibilità da più angoli, a differenza di un LED a fascio stretto utilizzato per focalizzare la luce.
• Lunghezza d'Onda di Picco & Dominante (λ_P, λ_d):Il LED verde ha una lunghezza d'onda di picco tipica di 574 nm e una lunghezza d'onda dominante di 571 nm. Il LED arancione ha una lunghezza d'onda di picco tipica di 611 nm e una lunghezza d'onda dominante di 605 nm. La lunghezza d'onda dominante è l'unica lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano ed è il parametro chiave per la specifica del colore. La leggera differenza tra picco e lunghezza d'onda dominante è dovuta alla forma dello spettro di emissione.
• Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ):Circa 15 nm per il verde e 17 nm per l'arancione. Questo parametro, noto anche come Full Width at Half Maximum (FWHM), descrive la purezza spettrale della luce. Una larghezza più stretta indica un colore più monocromatico (puro). Questi valori sono tipici per i LED AlInGaP e forniscono una buona saturazione del colore.
• Tensione Diretta (V_F):2,0 V tipico, 2,4 V massimo a 20mA per entrambi i colori. Questa bassa tensione diretta è vantaggiosa in quanto riduce il consumo energetico e il carico termico. Il circuito di pilotaggio (solitamente una sorgente di corrente costante o una resistenza limitatrice) deve essere progettato per adattarsi al massimo V_Fper garantire che la corrente desiderata venga erogata in tutte le condizioni, inclusa la variazione tra dispositivi e gli effetti della temperatura.
• Corrente Inversa (I_R):10 µA massimo a 5V. Questa è la piccola corrente di dispersione che scorre quando il dispositivo è polarizzato inversamente entro il suo valore massimo. Un valore significativamente più alto di questo potrebbe indicare una giunzione danneggiata.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

La scheda tecnica include codici di bin per l'intensità luminosa e la lunghezza d'onda dominante, essenziali per applicazioni che richiedono coerenza di colore o luminosità.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

I LED vengono selezionati (binnati) dopo la produzione in base alla loro emissione luminosa misurata. Per il LED verde, i bin vanno da "M" (18,0-28,0 mcd) a "Q" (71,0-112,0 mcd). Per il LED arancione, i bin vanno da "N" (28,0-45,0 mcd) a "R" (112,0-180,0 mcd). Ogni bin ha una tolleranza di +/-15%. Quando si ordina, specificare un bin più stretto (es. solo "P" e "Q") garantisce una luminosità più uniforme tra più unità in un assemblaggio, fondamentale per display multi-LED o array di retroilluminazione. Si consiglia di utilizzare LED da un singolo bin per una coerenza visiva ottimale.

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante (Solo Verde)

I LED verdi sono anche binnati per lunghezza d'onda dominante nei codici "C" (567,5-570,5 nm), "D" (570,5-573,5 nm) ed "E" (573,5-576,5 nm), con una tolleranza di +/-1 nm per bin. Ciò consente ai progettisti di selezionare LED con una tonalità di verde molto specifica, importante per indicatori a codice colore o per abbinare uno schema di colori aziendale o di prodotto specifico. La lunghezza d'onda del LED arancione è specificata solo come tipica, indicando minore variazione o che il binning non è offerto per questo parametro.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene nella scheda tecnica siano referenziate curve grafiche specifiche (es. Fig.1, Fig.6), le loro implicazioni sono standard per la tecnologia LED.

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

La caratteristica I-V di un LED è esponenziale. Un piccolo aumento della tensione diretta oltre il punto di "accensione" provoca un grande aumento della corrente. Questo è il motivo per cui i LED devono essere pilotati da una sorgente di corrente costante o con una resistenza limitatrice in serie; un'alimentazione a tensione costante porterebbe a fuga termica e distruzione. Il tipico V_Fdi 2,0V a 20mA fornisce il punto di lavoro per questo progetto.

4.2 Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta

L'intensità luminosa è approssimativamente proporzionale alla corrente diretta nel normale intervallo di funzionamento. Tuttavia, l'efficienza (lumen per watt) spesso diminuisce a correnti molto elevate a causa dell'aumento del calore e di altri processi di ricombinazione non radiativi. Operare alla corrente continua raccomandata di 20mA o al di sotto garantisce efficienza e longevità ottimali.

4.3 Dipendenza dalla Temperatura

Le prestazioni del LED sono fortemente dipendenti dalla temperatura. All'aumentare della temperatura di giunzione: La Tensione Diretta (V_F) diminuisce leggermente. L'Intensità Luminosa diminuisce significativamente. Per i LED AlInGaP, l'output luminoso può calare di circa lo 0,5-1,0% per ogni °C di aumento della temperatura di giunzione. La Lunghezza d'Onda Dominante può spostarsi leggermente (tipicamente verso lunghezze d'onda più lunghe per AlInGaP). Una gestione termica efficace sul PCB, come l'uso di via termiche o piazzole in rame, è fondamentale per mantenere prestazioni ottiche stabili, specialmente in applicazioni ad alta potenza o ad alta temperatura ambiente.

4.4 Distribuzione Spettrale

Il grafico spettrale referenziato mostrerebbe un singolo picco relativamente stretto per ogni colore, caratteristico del materiale AlInGaP. L'assenza di picchi secondari o di uno spettro ampio conferma la purezza del colore del dispositivo, desiderabile per applicazioni che richiedono colori saturi.

5. Informazioni Meccaniche & sul Package

5.1 Dimensioni del Package e Polarità

Il dispositivo è conforme a un profilo standard EIA. La caratteristica meccanica chiave è la sua altezza di 0,55 mm. L'assegnazione dei pin è chiaramente definita: i pin 1 e 3 sono per il LED verde, e i pin 2 e 4 sono per il LED arancione. Questo design a quattro piazzole consente il controllo indipendente dei due colori. La polarità è indicata dalla numerazione dei pin; tipicamente, l'anodo è collegato all'alimentazione positiva tramite il circuito di pilotaggio, e il catodo è collegato a massa o al sink di corrente.

5.2 Progetto Consigliato delle Piazzole di Saldatura

La scheda tecnica fornisce le dimensioni consigliate per le piazzole di saldatura. Seguire queste raccomandazioni è cruciale per ottenere giunzioni saldate affidabili durante la rifusione. Il design della piazzola influisce sulla forma del filetto di saldatura, che a sua volta influenza la resistenza meccanica e la conduzione termica lontano dal LED. Una piazzola ben progettata garantisce un corretto auto-allineamento durante la rifusione e previene il tombstoning (dove un'estremità del componente si solleva dalla piazzola).

6. Linee Guida per Saldatura & Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione a Infrarossi

Il dispositivo è pienamente compatibile con i processi di saldatura a rifusione a infrarossi (IR) o a convezione, che sono lo standard per l'assemblaggio SMT. La scheda tecnica fornisce un profilo suggerito conforme agli standard JEDEC per saldatura senza piombo (Pb-free). I parametri chiave includono: Una zona di pre-riscaldamento (150-200°C) per aumentare lentamente la temperatura e attivare il flussante. Una temperatura di picco non superiore a 260°C. Un tempo sopra il liquidus (tipicamente 217°C per la saldatura SnAgCu) massimo di 10 secondi. Il tempo totale dalla temperatura ambiente al picco e ritorno dovrebbe essere controllato per minimizzare lo stress termico sul package plastico e sul die semiconduttore.

6.2 Saldatura Manuale

Se la saldatura manuale è necessaria per riparazioni o prototipazione, è necessario prestare estrema attenzione. La raccomandazione è di utilizzare un saldatore a una temperatura massima di 300°C e limitare il tempo di contatto a 3 secondi per piazzola. Calore eccessivo o contatto prolungato possono fondere la lente in plastica, danneggiare i bonding wires all'interno del package o delaminare il materiale di attacco del die.

6.3 Condizioni di Stoccaggio e Manipolazione

I LED sono dispositivi sensibili all'umidità (MSD). Il package plastico può assorbire umidità dall'aria, che può trasformarsi in vapore durante il processo di rifusione ad alta temperatura, causando crepe interne o "popcorning". La scheda tecnica specifica: I pacchi sigillati devono essere conservati a ≤30°C e ≤90% UR e utilizzati entro un anno. Una volta aperti, i LED devono essere conservati a ≤30°C e ≤60% UR. I componenti esposti all'aria ambiente per più di una settimana devono essere essiccati a 60°C per almeno 20 ore prima della saldatura per rimuovere l'umidità. Una corretta manipolazione include anche precauzioni contro le scariche elettrostatiche (ESD). Sebbene non siano sensibili come alcuni IC, i LED possono essere danneggiati dall'ESD. Si consiglia l'uso di braccialetti antistatici collegati a terra, tappetini antistatici e attrezzature correttamente messe a terra.

6.4 Pulizia

La pulizia post-saldatura, se richiesta, dovrebbe essere eseguita solo con solventi specificati. La scheda tecnica raccomanda alcol etilico o isopropilico a temperatura normale per meno di un minuto. Prodotti chimici aggressivi o non specificati possono attaccare il materiale della lente in plastica, causando opacizzazione, crepe o scolorimento, che degraderebbero gravemente le prestazioni ottiche.

7. Imballaggio & Informazioni d'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

Il dispositivo è fornito su nastro portante goffrato con nastro protettivo di copertura, avvolto su bobine da 7 pollici (178 mm) di diametro. La quantità standard per bobina è di 4000 pezzi. È specificata una quantità minima d'ordine di 500 pezzi per bobine residue. Le dimensioni del nastro e la spaziatura delle tasche sono conformi alle specifiche ANSI/EIA-481, garantendo compatibilità con gli alimentatori SMT standard. Il design del nastro include caratteristiche di orientamento e fori di trascinamento per un avanzamento meccanico preciso.

8. Raccomandazioni Applicative

8.1 Scenari Applicativi Tipici

La capacità bicolore e il profilo sottile rendono questo LED adatto a numerose applicazioni: Indicatori di Stato: Un singolo componente può mostrare due stati (es. verde per "acceso/pronto", arancione per "standby/avviso"). Retroilluminazione per Tastiere e Interruttori: Il suo ampio angolo di visione e la luminosità sono ideali per illuminare simboli su pannelli di controllo. Elettronica di Consumo: Utilizzato in smartphone, tablet, dispositivi indossabili e telecomandi dove lo spazio è prezioso. Illuminazione Interna Automobilistica: Per indicatori sul cruscotto o illuminazione ambientale (soggetto a qualifica per specifici gradi automobilistici). Dispositivi Portatili: I dispositivi alimentati a batteria beneficiano della sua bassa tensione diretta, che minimizza il consumo energetico.

8.2 Considerazioni di Progetto

Limitazione di Corrente: Utilizzare sempre un driver a corrente costante o una resistenza in serie calcolata in base alla tensione di alimentazione e al massimo V_Fdel LED. Gestione Termica: Assicurarsi che il layout del PCB fornisca un adeguato percorso termico, specialmente se si pilota vicino alla corrente massima. Considerare la resistenza termica dalla giunzione del LED all'ambiente. Protezione ESD: Incorporare diodi di protezione ESD sulle linee di segnale che pilotano il LED se sono esposte a interfacce utente. Progetto Ottico: L'ampio angolo di visione può richiedere guide di luce o diffusori se è necessario un pattern di fascio specifico. Per la miscelazione dei colori (se entrambi i LED sono pilotati simultaneamente), comprendere che la percezione del colore miscelato (es. una tonalità giallastra da verde+arancione) da parte dell'occhio umano è non lineare.

9. Confronto Tecnico & Differenziazione

Rispetto alle tecnologie LED più datate come GaP (Fosfuro di Gallio) standard o GaAsP (Fosfuro di Arseniuro di Gallio), il chip AlInGaP offre un'efficienza luminosa significativamente più alta, risultando in un'uscita luminosa più brillante a parità di corrente di pilotaggio. Rispetto ad alcuni LED bianchi basati su chip blu con fosfori, questi LED monocromatici offrono una purezza del colore superiore e tipicamente un'efficacia più alta nella loro specifica banda di colore. Il differenziatore chiave di questo specifico componente è la combinazione di due colori distinti ed efficienti in un package ultrasottile standard del settore che supporta il pieno assemblaggio a rifusione. Questa integrazione riduce il numero di componenti, il tempo di assemblaggio e lo spazio sulla scheda rispetto all'uso di due LED discreti.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

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

R: Sì, sono elettricamente indipendenti. Tuttavia, è necessario assicurarsi che la dissipazione di potenza totale (I_F* V_Fper ogni LED, più eventuali perdite del driver) non superi la capacità termica del PCB e i limiti del dispositivo stesso. Pilotare entrambi a pieno 20mA contemporaneamente dissipa circa 80mW, che è superiore al rating di 75mW per colore ma può essere accettabile se il ciclo di lavoro è basso o la gestione termica è eccellente. Consultare i calcoli termici per il proprio layout specifico.

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

R: La Lunghezza d'Onda di Picco (λ_P) è la lunghezza d'onda alla quale la distribuzione di potenza spettrale è massima. La Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d) è l'unica lunghezza d'onda della luce monocromatica che apparirebbe dello stesso colore a un osservatore umano standard. La λ_d è calcolata dalle coordinate di cromaticità CIE ed è il parametro più rilevante per specificare il colore percepito.

D: Come interpreto i codici di bin quando effettuo un ordine?

R: Per garantire coerenza, specificare il bin di intensità luminosa desiderato (es. "P") e, per il verde, il bin di lunghezza d'onda dominante (es. "D"). Ciò indica al produttore di fornire parti che rientrano in quegli specifici intervalli di prestazione. Non specificare i bin può comportare la ricezione di parti da qualsiasi bin di produzione, portando a potenziali variazioni nel prodotto finale.

D: È necessario un dissipatore di calore?

R: Per il funzionamento alla massima corrente continua (20mA) in un tipico ambiente interno (25°C), di solito non è richiesto un dissipatore dedicato se il PCB ha un'area di rame moderata collegata alle piazzole termiche del LED. Tuttavia, per alte temperature ambiente, spazi chiusi o se si pilota con impulsi che superano il rating DC, è necessaria un'analisi termica. La temperatura di giunzione deve essere mantenuta il più bassa possibile per massimizzare l'output luminoso e la durata di vita.

11. Esempi Pratici di Progetto e Utilizzo

Esempio 1: Indicatore di Stato Bistato:In un adattatore da parete, il LED può essere collegato per mostrare verde quando un dispositivo è completamente carico e assorbe corrente minima (controllato dall'IC di carica), e arancione quando il dispositivo è in carica attiva. Un semplice microcontrollore o circuito logico può commutare tra il pilotaggio delle coppie di pin (1,3) e (2,4).

Esempio 2: Retroilluminazione con Animazione:In una periferica per gaming, più LED LTST-C295KGKFKT possono essere disposti in un array. Modulando indipendentemente in larghezza d'impulso (PWM) i canali verde e arancione di ciascun LED, un microcontrollore può creare effetti luminosi dinamici di cambio colore e respirazione, tutto entro un vincolo di profilo molto sottile.

Esempio 3: Indicatore di Forza del Segnale:In un modulo wireless, il LED verde potrebbe indicare segnale forte (pilotato a piena corrente), il LED arancione potrebbe indicare segnale debole (pilotato a piena corrente), e entrambi i LED pilotati simultaneamente a correnti ridotte potrebbero creare un colore giallo intermedio per indicare un livello di segnale medio, fornendo tre stati distinti da un unico componente.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

I Diodi Emettitori di Luce (LED) sono dispositivi semiconduttori che emettono luce attraverso un processo chiamato elettroluminescenza. Quando una tensione diretta viene applicata attraverso la giunzione PN del materiale semiconduttore (in questo caso, AlInGaP), 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 (elettroni e lacune) si ricombinano, rilasciano energia. In un semiconduttore a bandgap diretto come l'AlInGaP, questa energia viene rilasciata principalmente sotto forma di fotoni (luce). La specifica lunghezza d'onda (colore) della luce emessa è determinata dall'energia del bandgap del materiale semiconduttore, che viene ingegnerizzata durante il processo di crescita del cristallo. I colori verde e arancione in questo dispositivo sono ottenuti variando leggermente la composizione degli atomi di Alluminio, Indio, Gallio e Fosfuro nei rispettivi chip, il che cambia l'energia del bandgap e quindi il colore della luce emessa.

13. Tendenze Tecnologiche

La tendenza generale nella tecnologia LED SMD continua verso una maggiore efficienza (più lumen per watt), una maggiore densità di potenza e un'ulteriore miniaturizzazione. C'è anche una forte spinta verso un miglioramento della resa cromatica e della coerenza del colore per le applicazioni di illuminazione. Per i LED indicatori e di retroilluminazione, la tendenza include l'integrazione di più funzionalità nel package, come resistenze limitatrici integrate, driver IC per l'indirizzabilità (come i "LED intelligenti" in stile WS2812) e persino più colori oltre al bicolore (es. RGB). La spinta verso display ultrasottili e flessibili sta anche guidando lo sviluppo di profili di package ancora più sottili e LED su substrati flessibili. L'uso di materiali avanzati come GaN-on-Si (Nitruro di Gallio su Silicio) e la tecnologia micro-LED rappresentano l'avanguardia per i futuri display ad alta luminosità e miniaturizzati.