LTST-S326KGKFKT Scheda Tecnica LED SMD Bicolore - Emissione Laterale - Verde/Arancione - 20mA - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTST-S326KGKFKT è un LED SMD (Surface Mount Device) bicolore a emissione laterale. Integra due distinti chip semiconduttori AlInGaP in un unico package: uno emette luce verde e l'altro luce arancione. Questa configurazione consente un'indicazione o segnalazione bicolore da un singolo componente compatto. Il dispositivo è progettato per la compatibilità con processi di assemblaggio automatizzati e moderne tecniche di saldatura senza piombo (Pb-free).

1.1 Caratteristiche e Vantaggi Principali

I vantaggi principali di questo LED derivano dalla sua tecnologia dei materiali e dal design del package. L'uso di chip AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) fornisce un'elevata efficienza luminosa, risultando in un'emissione brillante. Il design della lente a emissione laterale dirige la luce lateralmente, rendendolo ideale per applicazioni in cui il LED è montato perpendicolarmente alla superficie di visualizzazione, come nei pannelli retroilluminati ai bordi o negli indicatori di stato sul lato di un dispositivo. Le caratteristiche chiave includono la conformità alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose), terminali stagnati per una migliore saldabilità e confezionamento su bobine da 8mm per un efficiente assemblaggio automatizzato pick-and-place.

1.2 Applicazioni Target e Mercato

Questo componente è destinato al mercato generale dell'elettronica. Le sue applicazioni tipiche includono indicatori di stato, retroilluminazione per pulsanti o simboli e luci di segnalazione bicolore nell'elettronica di consumo, apparecchiature per ufficio, dispositivi di comunicazione ed elettrodomestici. La caratteristica di emissione laterale è particolarmente preziosa nei design con vincoli di spazio dove LED frontali non sono fattibili.

2. Specifiche Tecniche e Interpretazione Oggettiva

Questa sezione fornisce una suddivisione dettagliata dei limiti operativi e delle caratteristiche prestazionali del dispositivo in condizioni standard (Ta=25°C).

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 (Pd):72 mW per chip. Questa è la quantità massima di potenza che può essere dissipata continuamente come calore. Superare questo limite rischia surriscaldamento e degradazione accelerata.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):80 mA, ammissibile solo in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms). Ciò consente brevi periodi di lampeggio ad alta intensità.
• Corrente Diretta Continua (I_F):30 mA DC. Questa è la corrente massima raccomandata per il funzionamento continuo per garantire l'affidabilità a lungo termine.
• Tensione Inversa (V_R):5 V. Applicare una tensione inversa superiore a questa può causare il breakdown della giunzione.
• Temperatura di Funzionamento & Stoccaggio:Rispettivamente -30°C a +85°C e -40°C a +85°C. Il dispositivo può resistere allo stoccaggio non operativo a temperature leggermente inferiori.
• Temperatura di Saldatura:Resiste alla saldatura a rifusione a infrarossi con temperatura di picco di 260°C per un massimo di 10 secondi, in linea con i profili comuni di assemblaggio senza piombo.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi parametri definiscono le prestazioni del dispositivo al punto di funzionamento tipico di 20 mA di corrente diretta.

• Intensità Luminosa (I_V):Il chip verde ha un'intensità tipica di 35.0 mcd (millicandela), con un minimo di 18.0 mcd. Il chip arancione è più luminoso, con un'intensità tipica di 90.0 mcd e un minimo di 28.0 mcd. L'intensità è misurata utilizzando un filtro che simula la risposta fotopica dell'occhio umano (curva CIE).
• Angolo di Visione (2θ_1/2):130 gradi (tipico). Questo ampio angolo indica un pattern di emissione ampio e diffuso adatto all'illuminazione laterale.
• Lunghezza d'Onda:
  • Lunghezza d'Onda di Picco (λ_P):574 nm (verde, tipico) e 611 nm (arancione, tipico). Questa è la lunghezza d'onda alla quale l'output spettrale è più forte.
  • Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):571 nm (verde, tipico) e 605 nm (arancione, tipico). Questa è la singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano, derivata dal diagramma di cromaticità CIE, e definisce meglio il colore.
  • Larghezza di Banda Spettrale (Δλ):15 nm (verde) e 17 nm (arancione, tipico). Questo indica la purezza spettrale; larghezze di banda più strette risultano in colori più saturi.
• Tensione Diretta (V_F):2.0 V tipico, 2.4 V massimo a 20 mA. Questa bassa tensione lo rende compatibile con comuni circuiti logici a 3.3V e 5V, spesso senza bisogno di una resistenza limitatrice di corrente per l'indicazione a bassa corrente.
• Corrente Inversa (I_R):10 μA massimo a 5 V di polarizzazione inversa. Una bassa corrente inversa è desiderabile.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire colore e luminosità consistenti nella produzione, i LED vengono suddivisi in bin di prestazione. Il LTST-S326KGKFKT utilizza un sistema di binning per l'intensità luminosa.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

L'output luminoso a 20 mA è categorizzato in bin identificati da un codice letterale. Ogni bin ha un valore di intensità minimo e massimo, con una tolleranza di +/-15% consentita all'interno di ciascun bin.

• Bin Chip Verde:M (18.0-28.0 mcd), N (28.0-45.0 mcd), P (45.0-71.0 mcd), Q (71.0-112.0 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).

Questo sistema consente ai progettisti di selezionare un bin che soddisfi i loro specifici requisiti di luminosità. Ad esempio, un'applicazione che richiede una luminosità uniforme del pannello specificherebbe un bin stretto come P o Q per minimizzare la variazione tra le unità.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene specifiche curve grafiche siano referenziate nella scheda tecnica (pagine 6-7), le loro implicazioni sono standard per la tecnologia LED.

4.1 Corrente vs. Intensità Luminosa (Curva I_V)

L'output luminoso di un LED è approssimativamente proporzionale alla corrente diretta in un certo intervallo. Operare al di sopra dei 20 mA raccomandati aumenterà la luminosità ma anche la dissipazione di potenza (calore) e potenzialmente ridurrà la durata operativa. La corrente di picco pulsata (80mA) consente brevi lampi luminosi senza accumulo termico.

4.2 Dipendenza dalla Temperatura

Le prestazioni del LED sono sensibili alla temperatura. Tipicamente, la tensione diretta (V_F) diminuisce leggermente con l'aumentare della temperatura. Più significativamente, l'intensità luminosa generalmente diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Una corretta gestione termica nel design del PCB (es. area di rame adeguata per lo smaltimento del calore) è cruciale per mantenere una luminosità costante, specialmente in ambienti ad alta temperatura o a correnti di pilotaggio più elevate.

4.3 Distribuzione Spettrale

Le curve spettrali referenziate mostrerebbero il profilo di emissione di ciascun chip. Le lunghezze d'onda di picco e dominante sono specificate, e le curve illustrerebbero la larghezza di banda spettrale (Δλ). Il chip arancione AlInGaP tipicamente ha una larghezza spettrale più ampia di quello verde, come riflesso nelle specifiche di 17 nm vs. 15 nm.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni Fisiche e Polarità

Il dispositivo è conforme a un contorno standard di package SMD EIA. L'assegnazione dei pin è chiaramente definita: Catodo 1 (C1) è per il chip arancione, e Catodo 2 (C2) è per il chip verde. L'anodo comune non è esplicitamente etichettato nello snippet ma è standard per questo tipo di LED bicolore ad anodo comune. La lente a emissione laterale è una caratteristica meccanica chiave.

5.2 Pattern di Piazzola PCB Raccomandato

La scheda tecnica fornisce le dimensioni e l'orientamento suggeriti per le piazzole di saldatura. Seguire queste raccomandazioni è fondamentale per ottenere giunzioni saldate affidabili, prevenire il tombstoning (sollevamento di un'estremità) e garantire il corretto allineamento per l'emissione laterale della luce. La direzione di saldatura suggerita è fornita per ottimizzare il processo di rifusione.

6. Linee Guida per Assemblaggio, Saldatura e Manipolazione

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione

Viene fornito un profilo di rifusione a infrarossi suggerito dettagliato per processi senza piombo. I parametri chiave includono una zona di pre-riscaldamento (150-200°C), una rampa controllata fino a una temperatura di picco massima di 260°C e un tempo sopra il liquido (TAL) che garantisce la corretta formazione della giunzione saldata senza danni termici al package del LED. Il profilo si basa sugli standard JEDEC per garantire l'affidabilità.

6.2 Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale con saldatore, la temperatura non deve superare i 300°C e il tempo di contatto dovrebbe essere limitato a un massimo di 3 secondi per un singolo evento di saldatura. Calore o tempo eccessivi possono danneggiare i bonding interni o la lente in epossidica.

6.3 Pulizia

Dovrebbero essere utilizzati solo agenti di pulizia specificati. I solventi raccomandati sono alcol etilico o isopropilico a temperatura ambiente, con un tempo di immersione limitato a meno di un minuto. Prodotti chimici aggressivi o non specificati possono crepare, opacizzare o danneggiare la lente del LED.

6.4 Stoccaggio e Sensibilità all'Umidità

I LED sono sensibili all'umidità. Le bobine sigillate in fabbrica non aperte con essiccante hanno una durata di conservazione di un anno se stoccate a ≤30°C e ≤90% UR. Una volta aperta la busta anti-umidità, i componenti dovrebbero essere stoccati a ≤30°C e ≤60% UR e idealmente utilizzati entro una settimana. Per uno stoccaggio più lungo al di fuori della confezione originale, devono essere conservati in un ambiente asciutto e sigillato (es. con essiccante o in azoto) e potrebbero richiedere un ciclo di baking (es. 60°C per 20 ore) prima della saldatura per prevenire danni da \"popcorning\" durante la rifusione.

6.5 Precauzioni ESD (Scarica Elettrostatica)

I LED sono suscettibili ai danni da scarica elettrostatica. Devono essere in atto adeguati controlli ESD durante la manipolazione: utilizzare braccialetti collegati a terra, tappetini antistatici e assicurarsi che tutte le apparecchiature siano correttamente messe a terra.

7. Confezionamento e Ordinazione

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

Il prodotto è fornito standard su nastro portante goffrato da 8mm di larghezza avvolto su bobine da 7 pollici (178mm) di diametro. Ogni bobina completa contiene 3000 pezzi. Le specifiche del nastro e della bobina sono conformi agli standard ANSI/EIA-481 per garantire la compatibilità con le apparecchiature automatizzate. Si applica una quantità d'ordine minima di 500 pezzi per bobine parziali (rimanenze). Il confezionamento garantisce l'orientamento del componente e protegge i dispositivi durante la spedizione e la manipolazione.

8. Considerazioni di Progettazione Applicativa

8.1 Progettazione del Circuito

Una resistenza limitatrice di corrente è quasi sempre richiesta in serie a ciascun chip LED per impostare la corrente diretta. Il valore della resistenza può essere calcolato usando la Legge di Ohm: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Usando la V_Ftipica di 2.0V e una I_Fdesiderata di 20mA da un'alimentazione a 5V: R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 Ω. Un valore leggermente più alto (es. 180 Ω) può essere usato per aumentare il margine e ridurre leggermente corrente/potenza. Per il multiplexing o il pilotaggio da un pin GPIO di un microcontrollore, assicurarsi che la capacità di erogazione/assorbimento di corrente del pin non venga superata.

8.2 Gestione Termica

Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa (72mW max per chip), il funzionamento continuo ai valori massimi in un'ambiente ad alta temperatura può portare a temperature di giunzione superiori alle specifiche. Fornire un'adeguata area di rame sul PCB attorno alle piazzole del LED aiuta a dissipare il calore. Evitare di posizionare il LED vicino ad altre significative fonti di calore.

8.3 Integrazione Ottica

L'emissione laterale di 130 gradi deve essere considerata nel design meccanico. Guide della luce, diffusori o cavità riflettenti possono essere necessari per dirigere o modellare l'output luminoso per l'effetto visivo desiderato. Il bin di intensità scelto impatterà direttamente sulla luminosità finale.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

I fattori chiave di differenziazione di questo componente sono la suacapacità bicolore in un package a emissione laterale. Rispetto ai LED monocromatici, risparmia spazio sulla scheda e semplifica l'assemblaggio per l'indicazione bicolore. Rispetto ai LED a emissione frontale, risolve una specifica sfida di layout meccanico. L'uso della tecnologia AlInGaP offre un'efficienza più elevata e una migliore stabilità termica rispetto a tecnologie più vecchie come il GaAsP per questi colori, risultando in un'emissione più brillante e consistente.

10. Domande Frequenti (FAQ)

10.1 Posso pilotare entrambi i colori simultaneamente?

Sì, ma si deve considerare la dissipazione di potenza totale. La potenza combinata di entrambi i chip alla loro corrente continua massima (30mA ciascuno a ~2.0V) sarebbe di circa 120mW, che supera il rating individuale del chip di 72mW. Il calore combinato nel package condiviso deve essere gestito. Per un funzionamento affidabile a lungo termine, è consigliabile pilotare entrambi i chip a una corrente inferiore (es. 15-20mA ciascuno) se devono essere accesi simultaneamente per periodi prolungati.

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

La lunghezza d'onda di picco (λ_P) è la misura fisica del punto più alto sulla curva di output spettrale. La lunghezza d'onda dominante (λ_d) è un valore calcolato basato su come l'occhio umano percepisce la miscela di colori del LED; è la singola lunghezza d'onda che meglio corrisponde alla tonalità percepita. Per LED con uno spettro relativamente stretto, sono spesso vicine, ma λ_dè più rilevante per la specifica del colore.

10.3 Perché è richiesto un processo di baking prima della saldatura?

I componenti SMD assorbono umidità dall'aria. Durante il rapido riscaldamento della saldatura a rifusione, questa umidità intrappolata può vaporizzarsi in modo esplosivo, causando delaminazione interna, crepe o \"popcorning\". Il baking rimuove questa umidità assorbita, rendendo i componenti sicuri per il processo di rifusione ad alta temperatura.

11. Esempio di Applicazione Pratica

Scenario: Indicatore di Stato Doppio su un Router di Rete.Un router utilizza un singolo foro sul suo pannello laterale per l'indicazione di stato. Il LTST-S326KGKFKT è montato sul PCB direttamente dietro questo foro. Il microcontrollore pilota i LED: Verde fisso indica funzionamento normale e connessione di rete. Arancione lampeggiante indica attività dati. Arancione fisso indica un errore di sistema o la sequenza di avvio. Questo design utilizza un'unica impronta di componente per fornire tre stati visivi chiari, sfruttando l'emissione laterale per essere visibile dalla parte anteriore del dispositivo, risparmiando spazio e semplificando il design del pannello frontale rispetto all'uso di due LED a emissione frontale separati.

12. Introduzione al Principio Tecnologico

Un LED è un diodo semiconduttore. Quando una tensione diretta è applicata attraverso la giunzione p-n, elettroni e lacune si ricombinano, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). Il colore specifico della luce è determinato dall'energia del bandgap del materiale semiconduttore. L'AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) è un semiconduttore composto il cui bandgap può essere sintonizzato variando le proporzioni dei suoi costituenti. Per il LTST-S326KGKFKT, un chip è progettato con un bandgap corrispondente alla luce verde (~571 nm), e un altro con un bandgap corrispondente alla luce arancione (~605 nm). Il package a emissione laterale incorpora una lente in epossidica modellata che dà forma alla luce emessa in un pattern laterale ampio.

13. Tendenze Tecnologiche

La tendenza generale nella tecnologia LED per applicazioni di indicazione continua verso una maggiore efficienza (più output luminoso per unità di potenza elettrica), che consente correnti operative più basse e un consumo energetico del sistema ridotto. C'è anche una spinta verso la miniaturizzazione mantenendo o migliorando le prestazioni ottiche. Inoltre, l'integrazione è una tendenza chiave, come incorporare resistenze limitatrici di corrente o circuiti integrati driver all'interno del package LED stesso per semplificare la progettazione del circuito. Sebbene questa specifica scheda tecnica rappresenti un prodotto maturo, le offerte più recenti sul mercato possono presentare questi progressi, offrendo ai progettisti soluzioni ancora più piccole, efficienti e facili da usare per l'indicazione di stato e l'illuminazione dei pannelli.