Scheda Tecnica LED SMD Bicolore LTST-C235TBKFWT - Dimensioni Package - Blu/Arancione - 3.3V/2.0V - 76mW/75mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTST-C235TBKFWT è un LED a montaggio superficiale (SMD) bicolore, progettato per applicazioni elettroniche moderne che richiedono soluzioni indicatrici compatte, affidabili e luminose. Integra due distinti chip semiconduttori in un unico package standard EIA: un chip InGaN (Indio Gallio Nitruro) per l'emissione blu e un chip AlInGaP (Alluminio Indio Gallio Fosfuro) per l'emissione arancione. Questa configurazione consente una segnalazione versatile e l'indicazione di stato utilizzando l'ingombro di un singolo componente.

Il prodotto è classificato come prodotto verde, conforme agli standard ROHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose), rendendolo adatto all'uso in mercati con normative ambientali severe. È confezionato in nastro da 8mm su bobine da 7 pollici di diametro, facilitando i processi di assemblaggio automatizzato pick-and-place ad alta velocità comuni nella produzione elettronica di volume.

1.1 Caratteristiche e Vantaggi Principali

• Sorgente Bicolore:Combina l'emissione luminosa blu (InGaN) e arancione (AlInGaP) da chip separati.
• Alta Luminosità:Utilizza tecnologia a chip ultra-luminosi per un'elevata intensità luminosa.
• Compatibilità Produttiva:Completamente compatibile con apparecchiature di posizionamento automatico e processi standard di saldatura a rifusione a infrarossi (IR).
• Compatibilità con Circuiti Integrati:Può essere pilotato direttamente dalla maggior parte delle uscite a livello logico.
• Confezionamento Standardizzato:Il package standard EIA garantisce un'ampia compatibilità con i progetti e le linee di assemblaggio del settore.

2. Analisi dei Parametri Tecnici

Questa sezione fornisce un'interpretazione dettagliata e oggettiva dei principali parametri elettrici e ottici specificati per il LED LTST-C235TBKFWT. Tutti i valori sono specificati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Il funzionamento in queste condizioni non è garantito.

• Dissipazione di Potenza (Pd):Blu: 76 mW, Arancione: 75 mW. Questa è la massima potenza che il LED può dissipare come calore in funzionamento in corrente continua.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):Blu: 100 mA, Arancione: 80 mA. Questa è la massima corrente istantanea ammissibile in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms). Superarla può causare un guasto catastrofico.
• Corrente Diretta in CC (I_F):Blu: 20 mA, Arancione: 30 mA. Questa è la massima corrente diretta continua raccomandata per un funzionamento affidabile a lungo termine.
• Intervalli di Temperatura:Funzionamento: -20°C a +80°C; Stoccaggio: -30°C a +100°C.
• Condizioni di Saldatura:Resiste alla saldatura a rifusione IR a una temperatura di picco di 260°C per 10 secondi.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi sono i parametri di prestazione tipici nelle condizioni di test specificate.

• Intensità Luminosa (I_V):Misurata in millicandele (mcd) a I_F= 20 mA. Blu: Min. 18.0, Tip. 45.0, Max. 280.0. Arancione: Min. 28.0, Valore tip. non dichiarato, Max. non applicabile dalla tabella. Indica la luminosità percepita del LED dall'occhio umano.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):Tipicamente 130 gradi per entrambi i colori. Questo è l'angolo totale a cui l'intensità luminosa scende alla metà del valore sull'asse, definendo l'ampiezza del fascio.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λ_P):Blu: 468 nm (Tip.), Arancione: 611 nm (Tip.). Questa è la lunghezza d'onda alla quale l'emissione spettrale è più forte.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):Blu: 470 nm (Tip.), Arancione: 605 nm (Tip.). Questa è la singola lunghezza d'onda che meglio rappresenta il colore percepito del LED, derivata dal diagramma di cromaticità CIE.
• Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ):Blu: 25 nm (Tip.), Arancione: 17 nm (Tip.). Misura la purezza spettrale o la larghezza di banda della luce emessa.
• Tensione Diretta (V_F):A I_F= 20 mA. Blu: Tip. 3.30V, Max. 3.80V. Arancione: Tip. 2.00V, Max. 2.40V. Questa è la caduta di tensione ai capi del LED durante il funzionamento.
• Corrente Inversa (I_R):Max. 10 μA per entrambi a V_R= 5V. Il dispositivo non è progettato per funzionamento in polarizzazione inversa; questo parametro è solo per la caratterizzazione della dispersione.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

L'intensità luminosa dei LED può variare da lotto a lotto. Un sistema di binning viene utilizzato per suddividere i LED in gruppi (bin) in base alle loro prestazioni misurate, garantendo coerenza per l'utente finale.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

Il LTST-C235TBKFWT utilizza codici letterali per denotare gli intervalli di intensità. La tolleranza all'interno di ogni bin è +/-15%.

Bin Chip Blu:

- M: 18.0 - 28.0 mcd

- N: 28.0 - 45.0 mcd

- P: 45.0 - 71.0 mcd

- Q: 71.0 - 112.0 mcd

- R: 112.0 - 180.0 mcd

Bin Chip Arancione:

- N: 28.0 - 45.0 mcd

- P: 45.0 - 71.0 mcd

- Q: 71.0 - 112.0 mcd

- R: 112.0 - 180.0 mcd

- S: 180.0 - 280.0 mcd

Questo sistema consente ai progettisti di selezionare un grado di luminosità adatto ai requisiti della loro applicazione, sia per visibilità in luce ambientale elevata che per indicazione a bassa potenza.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene nel datasheet siano referenziati grafici specifici (es. Fig.1, Fig.5), le tipiche curve di prestazione per tali LED forniscono informazioni critiche per la progettazione.

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

La relazione I-V è esponenziale. Per il chip blu (InGaN, V_F~3.3V), la curva avrà un ginocchio più ripido rispetto al chip arancione (AlInGaP, V_F~2.0V). Ciò rende necessari valori diversi di resistenza limitatrice di corrente quando si pilotano dalla stessa sorgente di tensione per ottenere la stessa corrente target (es. 20mA).

4.2 Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta

L'intensità luminosa è approssimativamente proporzionale alla corrente diretta nell'intervallo di funzionamento raccomandato. Tuttavia, l'efficienza (output luminoso per unità di input elettrico) tipicamente diminuisce a correnti molto elevate a causa dell'aumentata generazione di calore. Operare alla o al di sotto della corrente diretta in CC raccomandata garantisce efficienza e longevità ottimali.

4.3 Dipendenza dalla Temperatura

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

- L'intensità luminosa generalmente diminuisce.

- La tensione diretta tipicamente diminuisce leggermente per una data corrente.

- La lunghezza d'onda dominante può spostarsi (solitamente verso lunghezze d'onda maggiori).

Una corretta gestione termica nel progetto del PCB è cruciale per mantenere prestazioni ottiche consistenti nell'intervallo di temperatura di funzionamento.

5. Informazioni Meccaniche e di Package

5.1 Dimensioni del Package e Assegnazione Pin

Il dispositivo è conforme a un footprint standard EIA per LED SMD. Le dimensioni specifiche sono fornite nei disegni del datasheet. L'assegnazione dei pin è critica per il corretto funzionamento:

- Pin 1 e 2: Anodo e Catodo per il chipBluInGaN.

- Pin 3 e 4: Anodo e Catodo per il chipArancioneAlInGaP.

Consultare il disegno del package è essenziale per identificare la polarità anodo/catodo per ogni colore ed evitare connessioni errate durante il layout del PCB.

5.2 Progetto Consigliato dei Piazzole di Saldatura

Il datasheet include le dimensioni suggerite per le piazzole di saldatura. Seguire queste raccomandazioni garantisce un giunto di saldatura affidabile, un corretto allineamento durante la rifusione e aiuta la dissipazione del calore dal package del LED. Deviazioni significative da questi layout delle piazzole possono portare a tombstoning (componente che si solleva), filetti di saldatura scadenti o ridotte prestazioni termiche.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione

Il datasheet fornisce un profilo di rifusione IR suggerito per processi di saldatura senza piombo (Pb-free). I parametri chiave includono:

- Preriscaldamento:150-200°C per riscaldare gradualmente il circuito e attivare il flussante.

- Tempo di Preriscaldamento:Massimo 120 secondi per prevenire shock termici.

- Temperatura di Picco:Massimo 260°C.

- Tempo Sopra il Liquido:Il profilo a pagina 3 mostra la zona critica di rifusione; il componente dovrebbe essere esposto a temperature sufficienti per la fusione della lega (tipicamente 217°C+ per SnAgCu) per un tempo appropriato (es. 60-90 secondi).

- Velocità di Raffreddamento:È raccomandato un raffreddamento controllato per minimizzare lo stress sui giunti di saldatura.

6.2 Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale:

- Utilizzare un saldatore a temperatura controllata impostata a un massimo di 300°C.

- Limitare il tempo di saldatura a un massimo di 3 secondi per giunto.

- Applicare calore alla piazzola del PCB, non direttamente al corpo del LED, per prevenire danni termici alla lente in plastica e al die semiconduttore.

6.3 Pulizia

Se è richiesta la pulizia post-saldatura:

- Utilizzare solo agenti di pulizia specificati. Prodotti chimici non specificati potrebbero danneggiare la lente epossidica del LED, causando opacizzazione o crepe.

- I solventi raccomandati sono alcol etilico o alcol isopropilico a temperatura ambiente normale.

- Il tempo di immersione dovrebbe essere inferiore a un minuto per prevenire l'ingresso del solvente.

6.4 Stoccaggio e Manipolazione

• Precauzioni ESD:I LED sono sensibili alle scariche elettrostatiche (ESD). Utilizzare braccialetti, tappetini antistatici e apparecchiature correttamente messe a terra durante la manipolazione.
• Sensibilità all'Umidità:Essendo un package plastico a montaggio superficiale, è sensibile all'umidità. Se la busta sigillata barriera all'umidità originale viene aperta, i componenti dovrebbero essere utilizzati entro una settimana o essere sottoposti a baking (es. a 60°C per 20 ore) prima della rifusione per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire danni da \"popcorning\" durante la saldatura.
• Stoccaggio a Lungo Termine:Per confezioni aperte, conservare a ≤30°C e ≤60% di umidità relativa. Per stoccaggio prolungato, utilizzare un contenitore sigillato con essiccante.

7. Confezionamento e Ordini

7.1 Specifiche Nastro e Bobina

Il confezionamento standard è nastro portante goffrato da 8mm su bobine da 7 pollici (178mm) di diametro.

- Quantità per Bobina:3000 pezzi.

- Quantità Minima d'Ordine (MOQ):500 pezzi per quantità residue.

- Nastro di Copertura:Le tasche vuote sono sigillate con nastro di copertura superiore.

- Componenti Mancanti:È consentito un massimo di due LED mancanti consecutivi secondo lo standard di confezionamento (ANSI/EIA 481-1-A-1994).

8. Raccomandazioni Applicative

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Indicatori di Stato:La capacità bicolore consente stati multipli (es. blu per \"acceso/standby\", arancione per \"guasto/carica\", entrambi per un terzo stato).
• Elettronica di Consumo:Pulsanti di accensione, stato di connettività (Wi-Fi/Bluetooth), indicatori di livello batteria su laptop, router e periferiche.
• Pannelli di Controllo Industriali:Stato macchina, indicazione modalità operativa.
• Illuminazione Interna Automobilistica:Illuminazione di accento o indicatori a bassa potenza, sebbene sarebbe richiesta una specifica qualifica di grado automobilistico.

8.2 Considerazioni di Progetto

• Limitazione di Corrente:Utilizzare sempre una resistenza in serie per ogni chip LED per impostare la corrente diretta. Calcolare il valore della resistenza come R = (V_sorgente- V_F) / I_F. Utilizzare la V_Fmassima dal datasheet per un progetto conservativo che garantisca che I_Fnon venga superata anche con variazioni dei componenti.
• Circuito di Pilotaggio:I LED sono compatibili con i pin GPIO dei microcontrollori. Assicurarsi che il GPIO possa assorbire/fornire la corrente richiesta (20-30mA). Per correnti più elevate o per multiplexare molti LED, utilizzare driver a transistor o circuiti integrati driver LED dedicati.
• Gestione Termica:Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa, assicurarsi che il layout del PCB fornisca un'adeguata area di rame attorno alle piazzole di saldatura per fungere da dissipatore di calore, specialmente se si opera ad alte temperature ambientali o a corrente massima.
• Progetto Ottico:L'angolo di visione di 130 gradi fornisce un pattern di luce ampio e diffuso adatto alla visione diretta. Per applicazioni con light-pipe, l'ampio angolo aiuta a accoppiare efficacemente la luce nella guida.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

Il LTST-C235TBKFWT offre vantaggi specifici nella sua categoria:

• Dual-Chip vs. Single-Chip:Rispetto all'uso di due LED monocromatici separati, questo dispositivo risparmia spazio sul PCB, riduce il numero di componenti e semplifica l'assemblaggio.
• Tecnologia del Chip:L'uso di InGaN per il blu e AlInGaP per l'arancione rappresenta tecnologie semiconduttrici mature e ad alta efficienza per i rispettivi colori, offrendo buona luminosità e affidabilità.
• Standardizzazione del Package:Il package standard EIA garantisce compatibilità drop-in con una vasta gamma di footprint PCB e librerie di progetto esistenti, riducendo il rischio di progetto.
• Compatibilità di Processo:La piena compatibilità con la rifusione IR e il posizionamento automatizzato lo rende ideale per la produzione di alto volume e sensibile ai costi.

10. Domande Frequenti (FAQ)

D1: Posso pilotare contemporaneamente sia il LED blu che quello arancione alla loro massima corrente in CC?

R1: Sì, ma devi considerare la dissipazione di potenza totale. Il funzionamento simultaneo a 20mA (Blu) e 30mA (Arancione) risulta in una dissipazione di potenza di circa (3.3V*0.02A) + (2.0V*0.03A) = 0.126W. Questo è al di sotto dei massimi individuali ma richiede di verificare che il carico termico combinato non superi la capacità del package di dissipare calore nel tuo specifico layout.

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 fisica del punto di massima intensità nello spettro di emissione. La lunghezza d'onda dominante (λ_d) è un valore calcolato basato sulla percezione del colore umana (grafico CIE) che definisce il \"colore\" che vediamo. Per LED monocromatici, sono spesso vicine. Per LED con spettri più ampi, possono differire.

D3: Come interpreto il codice bin quando ordino?

R3: Il codice bin (es. \"P\" per il blu, \"Q\" per l'arancione) specifica l'intervallo garantito minimo e massimo di intensità luminosa per quel lotto. Devi specificare il/i bin desiderati quando ordini per garantire coerenza di luminosità nella tua produzione. Se non specificato, potresti ricevere componenti da qualsiasi bin disponibile nell'intervallo complessivo del prodotto.

D4: Questo LED è adatto per uso esterno?

R4: L'intervallo di temperatura di funzionamento (-20°C a +80°C) copre molte condizioni esterne. Tuttavia, l'esposizione esterna a lungo termine richiede la considerazione di fattori aggiuntivi non coperti in questo datasheet: resistenza ai raggi UV della lente (per prevenire l'ingiallimento), resistenza al ciclaggio termico e protezione contro l'ingresso di umidità. Per applicazioni esterne critiche, consultare il produttore per dati di affidabilità estesi o considerare prodotti specificamente qualificati per uso esterno.

11. Studio di Caso di Progetto e Utilizzo

Scenario: Progettare un Pulsante di Accensione a Doppio Stato per uno Switch di Rete

Un progettista necessita di un LED per indicare sia lo stato di alimentazione (On/Off) che l'attività di rete (Attivo/Inattivo) su un singolo pulsante.

Implementazione:

1. Il LTST-C235TBKFWT è posizionato dietro un cappuccio pulsante traslucido.

2. Il microcontrollore pilota i LED:

- Arancione Fisso:Alimentazione ON, dispositivo in avvio/inattivo.

- Blu Fisso:Alimentazione ON, dispositivo completamente operativo e inattivo.

- Blu Lampeggiante:Alimentazione ON, rilevata attività di rete.

- Spento:Alimentazione OFF.

3. Le resistenze limitatrici di corrente sono calcolate separatamente per ogni colore. Per un'alimentazione MCU a 3.3V: R_Blu= (3.3V - 3.3V) / 0.02A = 0Ω (teorico). In pratica, viene utilizzata una piccola resistenza (es. 10Ω) per limitare la corrente di spunto e compensare la caduta di tensione del pin MCU. R_Arancione= (3.3V - 2.0V) / 0.02A = 65Ω (viene utilizzato un valore standard di 68Ω).

4. L'ampio angolo di visione di 130 gradi garantisce che il pulsante sia illuminato uniformemente da varie angolazioni di visione.

Risultato:Un'interfaccia utente pulita e compatta con feedback chiaro e multi-stato utilizzando solo l'ingombro di un componente, semplificando il layout del PCB e l'assemblaggio.

12. Introduzione al Principio Tecnologico

Principio di Emissione Luminosa:I LED sono diodi semiconduttori. Quando viene applicata una tensione diretta, gli elettroni attraversano la giunzione p-n e si ricombinano con le lacune nella regione attiva. Questa ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica lunghezza d'onda (colore) della luce è determinata dall'energia del bandgap del materiale semiconduttore utilizzato.

Scienza dei Materiali:

- InGaN (Indio Gallio Nitruro):Questo sistema di materiali consente di regolare il bandgap per produrre luce dall'ultravioletto al verde e blu. Il chip blu in questo LED utilizza questa tecnologia.

- AlInGaP (Alluminio Indio Gallio Fosfuro):Questo sistema di materiali è utilizzato per LED ad alta luminosità nello spettro giallo, arancione e rosso. Il chip arancione in questo LED utilizza questa tecnologia.

La combinazione di queste due tecnologie di materiali mature in un unico package fornisce una soluzione affidabile per applicazioni bicolore.

13. Tendenze e Sviluppi del Settore

Il campo dei LED SMD continua a evolversi. Le tendenze generali rilevanti per componenti come il LTST-C235TBKFWT includono:

• Aumento dell'Efficienza (lm/W):Miglioramenti continui nella crescita epitassiale e nel design del chip portano a una maggiore efficienza luminosa, ovvero più output luminoso per la stessa potenza elettrica in ingresso.
• Miniaturizzazione:Sebbene questo prodotto utilizzi un package standard, il settore spinge per ingombri più piccoli (es. 0402, 0201) per applicazioni con spazio limitato come i dispositivi mobili.
• Migliore Coerenza del Colore:Tolleranze di binning più strette e progressi nel controllo di produzione producono LED con cromaticità e luminosità più consistenti da lotto a lotto.
• Maggiore Affidabilità e Durata:Miglioramenti nei materiali di packaging (epossidica, lead frame) e nelle strutture dei chip mirano a estendere la durata operativa e migliorare le prestazioni in condizioni di alta temperatura e alta umidità.
• Integrazione:Oltre al bicolore, c'è una tendenza verso l'integrazione di più funzioni, come LED RGB (Rosso, Verde, Blu) in un unico package, o addirittura combinare LED con circuiti integrati di controllo (come chip driver o sequencer) in moduli più complessi.

Il LTST-C235TBKFWT rappresenta una soluzione consolidata e affidabile in questo panorama in evoluzione, offrendo un equilibrio tra prestazioni, costo e producibilità per applicazioni mainstream di indicatori bicolore.