Scheda Tecnica LED SMD Bicolore LTST-C195TBTGKT - Dimensione 1.6x0.8x0.55mm - Blu 3.8V / Verde 2.4V - 76mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTST-C195TBTGKT è un diodo a emissione luminosa (LED) bicolore a montaggio superficiale (SMD) progettato per applicazioni elettroniche moderne con vincoli di spazio. Integra due distinti chip semiconduttori in un unico contenitore ultracompatto: un chip InGaN (Indio Gallio Nitruro) per l'emissione blu e un chip InGaN per l'emissione verde. Questa configurazione consente di generare due colori primari da un singolo componente, abilitando l'indicazione di stato, l'illuminazione di sfondo e l'illuminazione decorativa con un ingombro minimo.

I vantaggi principali di questo prodotto includono il suo profilo eccezionalmente sottile di soli 0.55mm, fondamentale per applicazioni come display ultrasottili, dispositivi mobili e tecnologia indossabile. È prodotto come prodotto verde, conforme agli standard ROHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose), garantendo l'assenza di sostanze come piombo, mercurio e cadmio. Il dispositivo è confezionato su nastro da 8mm avvolto su bobine da 7 pollici di diametro, rendendolo pienamente compatibile con le attrezzature di assemblaggio automatico pick-and-place ad alta velocità utilizzate nella produzione di massa. Il suo design è inoltre compatibile con i processi di saldatura a rifusione a infrarossi (IR), standard per le linee di assemblaggio a montaggio superficiale (SMT).

1.1 Assegnazione Pin e Lente

Il dispositivo presenta una lente trasparente, che non diffonde né colora la luce, permettendo l'emissione del colore puro del chip (blu o verde). L'assegnazione dei pin è cruciale per un corretto design del circuito. Per il LTST-C195TBTGKT, il chip LED blu è connesso ai pin 1 e 3, mentre il chip LED verde è connesso ai pin 2 e 4. Questa configurazione anodo/catodo indipendente consente di controllare separatamente ogni colore tramite il circuito di pilotaggio.

2. Approfondimento 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 entrambi i chip blu e verde:

• Dissipazione di Potenza (Pd):76 mW. Questa è la massima potenza dissipabile come calore consentita. Superarla può portare a surriscaldamento e degrado accelerato.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):100 mA. Questo è permesso solo in condizioni di impulso con un ciclo di lavoro 1/10 e una larghezza di impulso di 0.1ms. Viene utilizzato per brevi lampi ad alta intensità.
• Corrente Diretta Continua (I_F):20 mA. Questa è la corrente diretta continua raccomandata per il funzionamento normale, bilanciando luminosità e longevità.
• Intervallo di Temperatura Operativa (T_opr):-20°C a +80°C. Il dispositivo è garantito per funzionare entro questo intervallo di temperatura ambiente.
• Intervallo di Temperatura di Stoccaggio (T_stg):-30°C a +100°C.
• Condizione di Saldatura a Infrarossi:Resiste a una temperatura di picco di 260°C per 10 secondi, in linea con i profili tipici di rifusione senza piombo (Pb-free).

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi sono i parametri di prestazione tipici misurati a una temperatura ambiente (T_a) di 25°C e una corrente diretta (I_F) di 20 mA, salvo diversa indicazione.

• Intensità Luminosa (I_V):Misura della potenza luminosa percepita. Per il Blu: Minimo 28.0 mcd, Valore tipico non specificato, Massimo 180 mcd. Per il Verde: Minimo 45.0 mcd, Valore tipico non specificato, Massimo 280 mcd. Il chip verde è intrinsecamente più efficiente in termini di sensibilità dell'occhio umano.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):130 gradi (tipico per entrambi i colori). Questo ampio angolo di visione indica un pattern di emissione simile a Lambertiano, adatto per applicazioni che richiedono un'illuminazione ad ampia area piuttosto che un fascio focalizzato.
• Lunghezza d'Onda di Picco di Emissione (λ_P):La lunghezza d'onda alla quale la distribuzione spettrale di potenza è massima. Blu: 468 nm (tipico). Verde: 525 nm (tipico).
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):La singola lunghezza d'onda che definisce il colore percepito sul diagramma di cromaticità CIE. Blu: 470 nm (tipico). Verde: 530 nm (tipico). Questo valore è più rilevante per la specifica del colore rispetto alla lunghezza d'onda di picco.
• Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ):La larghezza di banda dello spettro emesso alla metà della sua intensità massima. Blu: 25 nm (tipico). Verde: 17 nm (tipico). Una mezza larghezza più stretta indica un colore spettralmente più puro.
• Tensione Diretta (V_F):La caduta di tensione ai capi del LED quando opera alla corrente specificata. Blu: Tipica 3.30V, Massima 3.80V. Verde: Tipica 2.00V, Massima 2.40V. Questa differenza è dovuta alle diverse energie di bandgap dei materiali semiconduttori. È critica per il design del driver, specialmente quando si alimentano entrambi i colori dalla stessa linea di tensione.
• Corrente Inversa (I_R):Massimo 10 μA a una Tensione Inversa (V_R) di 5V. I LED non sono progettati per operare in polarizzazione inversa; questo parametro è solo per la caratterizzazione della dispersione.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nella produzione di massa, i LED vengono suddivisi in bin di prestazione in base all'intensità luminosa. Ciò consente ai progettisti di selezionare un grado di luminosità adatto alla loro applicazione.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

Il codice bin è una singola lettera che definisce un intervallo minimo/massimo di intensità. La tolleranza all'interno di ogni bin è +/-15%.

Per il Chip Blu (misurato in mcd @ 20mA):

• Bin N: 28.0 – 45.0 mcd
• Bin P: 45.0 – 71.0 mcd
• Bin Q: 71.0 – 112.0 mcd
• Bin R: 112.0 – 180.0 mcd

Per il Chip Verde (misurato in mcd @ 20mA):

• Bin P: 45.0 – 71.0 mcd
• Bin Q: 71.0 – 112.0 mcd
• Bin R: 112.0 – 180.0 mcd
• Bin S: 180.0 – 280.0 mcd

Il bin specifico per un dato lotto di produzione sarebbe indicato sulla confezione o nella documentazione d'ordine.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento a tipiche curve di prestazione essenziali per comprendere il comportamento del dispositivo in condizioni non standard. Sebbene i grafici specifici non siano riprodotti nel testo, le loro implicazioni sono standard.

• Curva I-V (Corrente-Tensione):Mostrerebbe la relazione esponenziale tra tensione diretta e corrente. La tensione di ginocchio è intorno ai valori tipici di V_F. Questa curva è vitale per progettare circuiti limitatori di corrente.
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta:Mostrerebbe che l'intensità aumenta approssimativamente in modo lineare con la corrente fino a un certo punto, dopodiché l'efficienza cala a causa del riscaldamento e di altri effetti. Operare alla corrente raccomandata di 20mA garantisce efficienza e durata ottimali.
• Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Dimostrerebbe lo spegnimento termico, dove l'emissione luminosa diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Questa è una considerazione critica per applicazioni ad alta potenza o ad alta temperatura ambiente.
• Distribuzione Spettrale:Traccerebbe l'intensità relativa rispetto alla lunghezza d'onda, mostrando le lunghezze d'onda di picco e dominante e la mezza larghezza spettrale.

5. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

5.1 Dimensioni del Package

Il dispositivo rispetta un profilo standard del package EIA. Le dimensioni chiave (tutte in mm, tolleranza ±0.10mm salvo diversa indicazione) includono la lunghezza totale (1.6mm), la larghezza (0.8mm) e l'altezza critica di 0.55mm. Disegni dimensionali dettagliati mostrerebbero le posizioni dei pad, la forma della lente e l'orientamento della marcatura.

5.2 Layout Consigliato dei Pad di Saldatura

Viene fornito un land pattern (impronta) raccomandato per il PCB per garantire la formazione affidabile del giunto di saldatura durante la rifusione. Rispettare questo pattern previene il tombstoning (componente in piedi) e assicura un corretto allineamento e rilievo termico.

5.3 Confezionamento a Nastro e Bobina

I LED sono forniti in nastro portante goffrato con nastro protettivo di copertura, avvolto su bobine da 7 pollici (178mm) di diametro. Questo è lo standard per l'assemblaggio automatico.

• Passo delle tasche: 8mm.
• Quantità per bobina: 4000 pezzi.
• Quantità minima d'ordine per rimanenze: 500 pezzi.
• Il confezionamento è conforme alle specifiche ANSI/EIA-481.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione IR

Viene fornito un profilo di temperatura suggerito per il processo di saldatura senza piombo (Pb-free). I parametri chiave includono:

• Preriscaldamento:150-200°C.
• Tempo di Preriscaldamento:Massimo 120 secondi per consentire un riscaldamento uniforme e l'attivazione del flussante.
• Temperatura di Picco:Massimo 260°C.
• Tempo Sopra il Liquido:Massimo 10 secondi (e massimo due cicli di rifusione).

Il profilo si basa sugli standard JEDEC, garantendo l'affidabilità del componente. Il profilo esatto deve essere caratterizzato per il design specifico del PCB, la pasta saldante e il forno utilizzati.

6.2 Saldatura Manuale

Se è necessaria una riparazione manuale:

• Temperatura del Saldatore:Massimo 300°C.
• Tempo di Saldatura:Massimo 3 secondi per giunto.
• Limite:Una sola volta per la saldatura manuale per prevenire danni termici.

6.3 Pulizia

Se è richiesta la pulizia dopo la saldatura, utilizzare solo solventi specificati per evitare di danneggiare il package in plastica. Gli agenti raccomandati sono alcol etilico o alcol isopropilico (IPA). Il LED dovrebbe essere immerso a temperatura normale per meno di un minuto.

6.4 Precauzioni contro le Scariche Elettrostatiche (ESD)

I LED sono sensibili all'elettricità statica e ai sovratensioni. Le precauzioni di manipolazione sono obbligatorie:

• Utilizzare un braccialetto a terra o guanti antistatici.
• Assicurarsi che tutte le attrezzature, le postazioni di lavoro e gli strumenti siano correttamente messi a terra.

7. Stoccaggio e Manipolazione

• Confezione Sigillata (Sacca Barriera all'Umidità):Conservare a ≤30°C e ≤90% di Umidità Relativa (UR). La durata di conservazione è di un anno quando conservata nella sacca originale con essiccante.
• Confezione Aperta:L'ambiente di stoccaggio non deve superare i 30°C / 60% UR. I componenti rimossi dalla sacca sigillata devono essere saldati a rifusione entro una settimana.
• Stoccaggio Prolungato (Fuori dalla Sacca):Conservare in un contenitore sigillato con essiccante o in un essiccatore a azoto.
• Essiccazione (Baking):Se i componenti sono stati esposti alle condizioni ambientali per più di una settimana, devono essere essiccati a circa 60°C per almeno 20 ore prima della saldatura per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire il \"popcorning\" durante la rifusione.

8. Suggerimenti per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Indicatori di Stato:La capacità bicolore consente stati multipli (es. blu per \"acceso/attivo\", verde per \"standby/completato\", entrambi accesi per un terzo stato).
• Retroilluminazione per Tastiere e Icone:In telefoni cellulari, telecomandi ed elettronica di consumo, dove lo spazio è estremamente limitato.
• Illuminazione Decorativa:In dispositivi indossabili, dove il profilo sottile è essenziale.
• Indicatori su Pannello:In apparecchiature di controllo industriale, hardware di rete e interni automobilistici.

8.2 Considerazioni di Progettazione

• Pilotaggio della Corrente:Utilizzare sempre una resistenza limitatrice di corrente in serie o un driver a corrente costante. Calcolare il valore della resistenza separatamente per ogni colore a causa delle loro diverse tensioni dirette (es. R_limit= (V_supply- V_F) / I_F).
• Gestione Termica:Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa, assicurare un'adeguata area di rame sul PCB o via termiche se si opera ad alte temperature ambiente o alla corrente massima, per mantenere la temperatura di giunzione entro i limiti.
• Layout del PCB:Seguire le dimensioni consigliate dei pad di saldatura per garantire stabilità meccanica e corretta formazione del filetto di saldatura.
• Protezione dalla Tensione Inversa:Poiché il dispositivo non è progettato per la polarizzazione inversa, assicurarsi che il design del circuito prevenga l'applicazione di tensione inversa, che potrebbe superare la condizione di test di 5V e causare un guasto immediato.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

I principali fattori di differenziazione del LTST-C195TBTGKT rispetto ai LED bicolore generici o più spessi sono:

• Profilo Ultrasottile (0.55mm):Consente il design in dispositivi sottili di nuova generazione dove lo spazio verticale è prezioso.
• Doppio Chip InGaN:Fornisce blu e verde da materiali semiconduttori moderni ed efficienti, offrendo buona luminosità e purezza del colore.
• Piena Compatibilità SMT:Progettato per la compatibilità con il posizionamento automatico e i profili standard di rifusione senza piombo, riducendo costi e complessità di assemblaggio.
• Binning Standardizzato:Fornisce prestazioni luminose prevedibili, aiutando nella progettazione per un output visivo coerente tra le diverse produzioni.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D1: Posso pilotare i LED blu e verde simultaneamente dalla stessa fonte di alimentazione?

R: Sì, ma devono essere pilotati indipendentemente con percorsi di limitazione di corrente separati (es. due resistenze) perché le loro tensioni dirette differiscono significativamente (3.3V vs. 2.0V). Collegarli direttamente in parallelo farebbe fluire la maggior parte della corrente attraverso il LED verde a causa della sua V_F.

D2: 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 fisica di massima emissione spettrale. La lunghezza d'onda dominante (λ_d) è un valore calcolato dal diagramma dei colori CIE che rappresenta il colore percepito. λ_dè più rilevante per la specifica del colore nella progettazione.

D3: Perché le condizioni di stoccaggio per le confezioni aperte sono più rigide di quelle sigillate?

R: Il package in plastica del LED può assorbire umidità dall'aria. Durante il processo di saldatura a rifusione ad alta temperatura, questa umidità intrappolata può vaporizzarsi rapidamente, creando pressione interna e potenzialmente crepando il package (\"popcorning\" o \"delaminazione\"). La sacca sigillata con essiccante previene l'assorbimento di umidità.

D4: Posso utilizzare questo LED per l'illuminazione esterna automobilistica?

R: La scheda tecnica specifica che il LED è per \"apparecchiature elettroniche ordinarie\". Le applicazioni che richiedono un'affidabilità eccezionale, come l'illuminazione esterna automobilistica (soggetta a temperature estreme, vibrazioni e umidità), richiedono la consultazione con il produttore per prodotti qualificati progettati e testati secondo standard di grado automobilistico (es. AEC-Q102).

11. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Caso: Progettazione di un Indicatore a Doppio Stato per un Altoparlante Bluetooth Portatile

L'altoparlante richiede un unico indicatore minuscolo per mostrare l'alimentazione (blu) e lo stato di accoppiamento Bluetooth (verde lampeggiante durante la ricerca, verde fisso quando connesso). Il LTST-C195TBTGKT è ideale grazie alla sua altezza di 0.55mm che si adatta dietro un sottile diffusore in plastica. Il microcontrollore (MCU) ha due pin GPIO configurati come uscite open-drain. Ogni pin è connesso all'anodo di un colore del LED tramite una resistenza limitatrice di corrente. I catodi sono connessi a massa. I valori delle resistenze sono calcolati in base all'alimentazione a 3.3V dell'MCU: R_Blu= (3.3V - 3.3V) / 0.02A ≈ 0Ω (utilizzare una piccola resistenza come 10Ω per sicurezza). R_Verde= (3.3V - 2.0V) / 0.02A = 65Ω (utilizzare una resistenza standard da 68Ω). Il firmware dell'MCU controlla i pin per creare le sequenze di illuminazione richieste.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

I Diodi a Emissione Luminosa (LED) sono dispositivi semiconduttori che emettono luce attraverso l'elettroluminescenza. Quando una tensione diretta viene applicata attraverso la giunzione p-n, gli elettroni del materiale di tipo n si ricombinano con le lacune del materiale di tipo p. Questo evento di ricombinazione rilascia energia. Nei semiconduttori a bandgap indiretto, questa energia viene rilasciata principalmente come calore. Nei semiconduttori a bandgap diretto come l'InGaN (utilizzato in questo dispositivo), l'energia viene rilasciata come fotoni (luce). La specifica lunghezza d'onda (colore) della luce emessa è determinata dall'energia di bandgap (E_g) del materiale semiconduttore, secondo l'equazione λ = hc/E_g, dove h è la costante di Planck e c è la velocità della luce. Il sistema di materiali InGaN consente l'ingegnerizzazione del bandgap per produrre luce attraverso lo spettro blu, verde e ultravioletto. La lente epossidica trasparente incapsula il chip, fornendo protezione meccanica e modellando il pattern di emissione luminosa.

13. Tendenze Tecnologiche

Lo sviluppo di LED come il LTST-C195TBTGKT segue diverse tendenze chiave del settore:

• Miniaturizzazione:Spinta continua verso dimensioni del package più piccole (es. 01005, micro-LED) per abilitare elettronica ad alta densità e nuovi fattori di forma come display flessibili e arrotolabili.
• Aumento dell'Efficienza:Miglioramenti continui nell'efficienza quantica interna (IQE) e nelle tecniche di estrazione della luce per fornire maggiore intensità luminosa (mcd) alla stessa o minore corrente di pilotaggio, migliorando l'autonomia della batteria nei dispositivi portatili.
• Packaging Avanzato:Sviluppo di package-on-package (PoP) e chip-scale packaging (CSP) per LED per ridurre ulteriormente lo spessore e migliorare le prestazioni termiche.
• Miscelazione Colori e Illuminazione Intelligente:Integrazione di più chip di colore (RGB, RGBW) o LED bianchi a conversione di fosforo con circuiti integrati di controllo in singoli package, abilitando luce bianca regolabile ed effetti di colore dinamici per interfacce uomo-macchina avanzate e illuminazione ambientale.
• Affidabilità e Standardizzazione:Standard di test potenziati (come JEDEC) per la sensibilità all'umidità, il ciclo termico e l'ESD per garantire l'affidabilità in applicazioni impegnative, inclusi ambienti automobilistici e industriali.