Scheda Tecnica LED SMD Bicolore LTST-S327TBKFKT - Blu & Arancione - 20mA/25mA - 76mW/62.5mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTST-S327TBKFKT è un LED bicolore compatto a montaggio superficiale, progettato per applicazioni elettroniche moderne che richiedono efficienza spaziale e assemblaggio automatizzato. Questo dispositivo integra due distinti chip semiconduttori in un unico package: un chip InGaN (Nitruro di Indio e Gallio) per l'emissione blu e un chip AlInGaP (Fosfuro di Alluminio, Indio e Gallio) per l'emissione arancione. Questa configurazione consente un'indicazione a due colori dall'ingombro di un singolo componente, semplificando il design del PCB e riducendo il numero di parti.

Il mercato primario per questo LED include dispositivi portatili e palmari, apparecchiature di telecomunicazione, periferiche per computer e vari dispositivi elettronici di consumo dove è richiesta indicazione di stato, retroilluminazione o illuminazione simbolica. La sua compatibilità con macchine pick-and-place automatizzate ad alto volume e con i processi standard di saldatura a rifusione a infrarossi (IR) lo rende ideale per una produzione economicamente vantaggiosa.

1.1 Caratteristiche e Vantaggi Principali

• Integrazione Bicolore:Combina sorgenti luminose blu e arancione in un package standard EIA, abilitando funzioni di segnalazione e visualizzazione versatili.
• Chip ad Alta Luminosità:Utilizza tecnologia semiconduttore avanzata InGaN e AlInGaP per fornire un'elevata intensità luminosa con valori tipici di 45 mcd (Blu) e 90 mcd (Arancione) a 20mA.
• Pronto per la Produzione:Fornito su nastro da 8mm montato su bobine da 7 pollici, facilitando l'assemblaggio automatizzato. Il package è progettato per essere compatibile con i profili di saldatura a rifusione a infrarossi, inclusi i processi senza piombo (Pb-free).
• Conformità Ambientale:Il prodotto è conforme alla direttiva sulla restrizione delle sostanze pericolose (RoHS).
• Ampio Angolo di Visione:Presenta un tipico angolo di visione (2θ1/2) di 130 gradi per entrambi i colori, garantendo un'ampia visibilità.

1.2 Applicazioni Target

Questo LED è adatto per un'ampia gamma di applicazioni dove è necessaria un'illuminazione indicatrice compatta e affidabile. Le aree applicative chiave includono:

• Indicatori di Stato:Indicatori di alimentazione, connettività, batteria o modalità in telefoni, router e apparecchiature di rete.
• Retroilluminazione Tastiera/Tastierino:Fornisce illuminazione per i tasti in condizioni di scarsa luce.
• Elettronica di Consumo e per Ufficio:Indicatori in elettrodomestici, stampanti e apparecchiature audio-video.
• Pannelli di Controllo Industriali:Luci di segnalazione per lo stato della macchina o per allarmi.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

Un esame dettagliato delle specifiche elettriche e ottiche è cruciale per un corretto design del circuito e la previsione delle prestazioni.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Non è consigliato operare a o oltre questi limiti.

• Dissipazione di Potenza (Pd):Blu: 76 mW, Arancione: 62.5 mW. Questa è la massima potenza che il LED può dissipare come calore a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C.
• Corrente Diretta:La corrente diretta continua in DC (IF) è nominalmente di 20 mA per il chip Blu e 25 mA per il chip Arancione. Una Corrente Diretta di Picco più elevata di 100 mA (Blu) e 60 mA (Arancione) è ammissibile in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms).
• Intervalli di Temperatura:Operativa: -20°C a +80°C. Magazzinaggio: -30°C a +100°C.
• Limite di Saldatura:Il dispositivo può resistere alla saldatura a rifusione a infrarossi con una temperatura di picco di 260°C per un massimo di 10 secondi.

2.2 Caratteristiche Elettriche & Ottiche (Ta=25°C)

Questi sono i parametri di prestazione tipici in condizioni di test standard.

• Intensità Luminosa (Iv):Misurata in millicandele (mcd) a IF=20mA. Il chip Blu ha un intervallo da 28.0 mcd (Min) a 180.0 mcd (Max), con un valore tipico di 45.0 mcd. Il chip Arancione varia da 45.0 mcd a 180.0 mcd, con un valore tipico di 90.0 mcd.
• Tensione Diretta (Vf):A IF=20mA, Vf per il Blu è compresa tra 2.8V (Min) e 3.8V (Max). Per l'Arancione, è tra 1.6V (Min) e 2.4V (Max). I progettisti devono assicurarsi che il circuito di pilotaggio possa fornire una tensione adeguata.
• Lunghezza d'Onda:La Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λp) è tipicamente 468 nm per il Blu e 611 nm per l'Arancione. La Lunghezza d'Onda Dominante (λd), che definisce il colore percepito, è tipicamente 470 nm per il Blu e 605 nm per l'Arancione.
• Larghezza Spettrale:La Semilarghezza della Linea Spettrale (Δλ) è tipicamente 25 nm per il Blu e 17 nm per l'Arancione, indicando la purezza spettrale della luce emessa.
• Corrente Inversa (Ir):Massimo di 10 µA a una Tensione Inversa (Vr) di 5V. Il dispositivo non è progettato per operare in polarizzazione inversa.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nella luminosità, i LED vengono suddivisi in bin in base all'intensità luminosa misurata. Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfano specifici requisiti di luminosità per la loro applicazione.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

Il codice bin definisce un intervallo minimo e massimo di intensità luminosa. Si applica una tolleranza di +/-15% all'interno di ciascun bin.

Per il Chip Blu:

• 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 Arancione:

• 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

Quando si specifica o si ordina, il codice bin assicura di ricevere LED con luminosità entro l'intervallo desiderato. Per applicazioni che richiedono un aspetto uniforme tra più LED, si consiglia di specificare un bin stretto (es. Bin Q o R).

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene dati grafici specifici siano referenziati nella scheda tecnica, le relazioni tipiche descritte sono critiche per comprendere il comportamento del dispositivo in condizioni variabili.

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

La relazione I-V è non lineare. Per entrambi i chip Blu (InGaN) e Arancione (AlInGaP), la tensione diretta aumenta con la corrente. Il chip Blu presenta una tensione di soglia e di lavoro più elevata (~3.2V tipica) rispetto al chip Arancione (~2.0V tipica). Questa differenza deve essere considerata nelle configurazioni di pilotaggio in serie o parallelo.

4.2 Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta

L'intensità luminosa è approssimativamente proporzionale alla corrente diretta entro l'intervallo operativo raccomandato. Tuttavia, l'efficienza può diminuire a correnti molto elevate a causa dell'aumentata generazione di calore. Operare a o al di sotto della corrente DC raccomandata garantisce luminosità 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 Diminuisce:La luce emessa diminuisce. La derating è più pronunciata a temperature ambientali o correnti più elevate.
• La Tensione Diretta Diminuisce:La Vf ha tipicamente un coefficiente di temperatura negativo.
• Spostamento della Lunghezza d'Onda:La lunghezza d'onda di picco può spostarsi leggermente con la temperatura, potenzialmente influenzando la percezione del colore in applicazioni critiche.

Una corretta gestione termica sul PCB è essenziale per mantenere prestazioni stabili.

5. Informazioni Meccaniche & Package

Le dimensioni fisiche e i dettagli costruttivi sono vitali per il layout del PCB e l'assemblaggio.

5.1 Dimensioni del Package e Assegnazione Pin

Il dispositivo è conforme a un contorno di package SMD standard del settore. Le dimensioni chiave includono la dimensione del corpo e la spaziatura dei terminali. Tutte le tolleranze dimensionali sono ±0.1 mm salvo diversa specificazione. L'assegnazione pin è chiaramente definita: il Pin A1 è l'anodo per il chip Blu e il Pin A2 è l'anodo per il chip Arancione. I catodi sono comuni o configurati secondo il design interno del package (fare riferimento al diagramma del package per l'esatto punto di connessione comune).

5.2 Pattern PCB Raccomandato e Polarità

Viene fornito un layout raccomandato per le piazzole di saldatura per garantire la formazione di giunti saldati affidabili durante la rifusione. Il design della piazzola tiene conto della corretta formazione del filetto di saldatura e dell'allineamento del componente. La marcatura di polarità sul dispositivo (tipicamente un punto, una tacca o un bordo smussato) deve essere allineata con la corrispondente marcatura sulla serigrafia del PCB per garantire la corretta connessione elettrica.

6. Linee Guida per Saldatura & Assemblaggio

Il rispetto delle procedure di saldatura raccomandate è fondamentale per prevenire danni.

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione a Infrarossi

Per processi di assemblaggio senza piombo, viene fornito un profilo di rifusione suggerito. I parametri chiave includono:

• Preriscaldamento:150-200°C per un massimo di 120 secondi per riscaldare gradualmente il circuito e attivare il flussante.
• Temperatura di Picco:Massimo di 260°C.
• Tempo Sopra il Liquido:Il tempo in cui i terminali del componente sono esposti a temperature superiori al punto di fusione della saldatura deve essere controllato, con un massimo di 10 secondi alla temperatura di picco. Il dispositivo non deve essere sottoposto a più di due cicli di rifusione.

Il profilo deve essere sviluppato e validato per lo specifico assemblaggio PCB, considerando lo spessore del circuito, la densità dei componenti e la pasta saldante utilizzata.

6.2 Saldatura Manuale (Saldatore)

Se è necessario un ripristino manuale, utilizzare un saldatore a temperatura controllata impostato a un massimo di 300°C. Il tempo di saldatura sul terminale non deve superare i 3 secondi per giunto. Applicare calore alla piazzola del PCB, non direttamente al corpo del LED, per minimizzare lo stress termico.

6.3 Pulizia

Se è richiesta una pulizia post-saldatura, utilizzare solo solventi approvati. È accettabile immergere il LED in alcol etilico o isopropilico a temperatura ambiente per meno di un minuto. Prodotti chimici aggressivi o non specificati possono danneggiare la lente in epossidica o il package.

6.4 Magazzinaggio e Manipolazione

• Precauzioni ESD:I LED sono sensibili alle scariche elettrostatiche (ESD). Manipolare con adeguati controlli ESD: utilizzare braccialetti collegati a terra, tappetini antistatici e apparecchiature correttamente messe a terra.
• Sensibilità all'Umidità:Il package ha una classificazione del Livello di Sensibilità all'Umidità (MSL). Se la busta originale a tenuta d'umidità viene aperta, i componenti dovrebbero essere utilizzati entro una settimana (MSL3). Per un magazzinaggio più lungo al di fuori della busta originale, eseguire un "baking" a circa 60°C per almeno 20 ore prima della saldatura per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire il fenomeno del "popcorning" durante la rifusione.
• Condizioni di Magazzinaggio:Conservare in un luogo fresco e asciutto. Per i package aperti, l'ambiente non deve superare i 30°C e il 60% di umidità relativa.

7. Imballaggio e Informazioni d'Ordine

7.1 Specifiche Nastro e Bobina

Il prodotto è fornito per l'assemblaggio automatizzato. I dettagli chiave dell'imballaggio includono:

• Larghezza Nastro:8 mm.
• Dimensione Bobina:7 pollici di diametro.
• Quantità per Bobina:3000 pezzi.
• Quantità Minima d'Ordine (MOQ):Per quantità inferiori a una bobina intera, è disponibile un minimo di 500 pezzi come rimanenza.
• Standard d'Imballaggio:Conforme alle specifiche ANSI/EIA-481. Le tasche vuote nel nastro sono coperte con una copertura protettiva superiore.

8. Considerazioni per il Design Applicativo

8.1 Design del Circuito di Pilotaggio

Pilotare sempre i LED con una sorgente di corrente costante, non una tensione costante, per garantire un'uscita luminosa stabile e prevenire la fuga termica. Una semplice resistenza in serie può essere utilizzata per applicazioni di base, calcolata come R = (Vsupply - Vf) / If. Per il LED Blu a 20mA con alimentazione 5V e Vf tipica di 3.2V: R = (5 - 3.2) / 0.02 = 90 Ohm. Per il LED Arancione a 20mA con Vf tipica di 2.0V: R = (5 - 2.0) / 0.02 = 150 Ohm. I circuiti integrati driver LED dedicati offrono una migliore efficienza e controllo per applicazioni multi-LED o con controllo della luminosità.

8.2 Gestione Termica

Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa, è buona pratica garantire un adeguato smaltimento del calore attraverso le piazzole di rame del PCB, specialmente in ambienti ad alta temperatura o quando si pilota vicino alla corrente massima. Ciò aiuta a mantenere l'intensità luminosa e prolunga la vita operativa.

8.3 Design Ottico

L'ampio angolo di visione di 130 gradi rende questo LED adatto per applicazioni che richiedono visibilità su un'ampia area. Per fasci focalizzati, potrebbero essere necessarie ottiche secondarie (lenti, guide luminose). La lente trasparente fornisce il vero colore del chip.

9. Confronto e Differenziazione Tecnici

Il LTST-S327TBKFKT offre vantaggi specifici nella sua categoria:

• Doppio Chip vs. Due LED Singoli:Risparmia spazio sul PCB e costi di assemblaggio rispetto all'uso di due LED monocromatici separati.
• Tecnologia del Chip:Utilizza materiali InGaN e AlInGaP ad alta efficienza, fornendo una buona luminosità per il consumo di corrente.
• Compatibilità di Processo:Piena compatibilità con le linee di assemblaggio SMT standard, inclusi profili di rifusione senza piombo aggressivi, riduce le barriere di produzione.

10. Domande Frequenti (FAQ)

10.1 Posso pilotare entrambi i colori simultaneamente a piena corrente?

No. Devono essere considerati i Valori Massimi Assoluti per la dissipazione di potenza (76 mW Blu, 62.5 mW Arancione) e il design termico del package. Pilotare entrambi i chip alla loro massima corrente DC (20mA Blu, 25mA Arancione) simultaneamente genererebbe calore significativo. È consigliabile consultare le curve di derating o operare a correnti inferiori se entrambi i LED devono essere accesi continuamente.

10.2 Qual è la differenza tra Lunghezza d'Onda di Picco e Lunghezza d'Onda Dominante?

La Lunghezza d'Onda di Picco (λp) è la lunghezza d'onda alla quale lo spettro di emissione ha la massima intensità. La Lunghezza d'Onda Dominante (λd) è la singola lunghezza d'onda della luce monocromatica che apparirebbe dello stesso colore dell'uscita del LED all'occhio umano, calcolata dal diagramma di cromaticità CIE. La λd è spesso più rilevante per la specifica del colore.

10.3 Come interpreto il codice bin quando ordino?

Specificare il/i codice/i bin desiderati per ciascun colore (es. Blu: Bin P, Arancione: Bin Q) per assicurarsi di ricevere LED con intensità luminosa entro il corrispondente intervallo. Questo è cruciale per ottenere una luminosità uniforme in un array di LED.

11. Studio di Caso di Design e Utilizzo

Scenario: Indicatore di Stato Doppio per un Dispositivo Wireless

Un progettista ha bisogno di un singolo componente per indicare sia "Connessione Bluetooth in corso" (blu lampeggiante) che "Batteria Bassa" (arancione fisso) su un dispositivo indossabile compatto.

Implementazione:Il LTST-S327TBKFKT è posizionato sul PCB principale. Un pin GPIO del microcontrollore pilota l'anodo del LED Blu (A1) attraverso una resistenza di limitazione di corrente da 100Ω. Un altro pin GPIO pilota l'anodo del LED Arancione (A2) attraverso una resistenza da 150Ω. Il catodo comune è collegato a massa. Il firmware del microcontrollore controlla il pattern di lampeggio per il LED blu e accende il LED arancione quando la tensione della batteria scende al di sotto di una soglia. Questa soluzione utilizza uno spazio minimo sulla scheda, richiede solo due pin del microcontrollore e semplifica la distinta base.

12. Principio di Funzionamento

I Diodi Emettitori di Luce (LED) sono dispositivi semiconduttori che emettono luce quando una corrente elettrica li attraversa. Questo fenomeno, chiamato elettroluminescenza, si verifica quando gli elettroni si ricombinano con le lacune elettroniche all'interno del dispositivo, rilasciando energia sotto forma di fotoni. Il colore specifico della luce è determinato dal band gap del materiale semiconduttore utilizzato. Il chip InGaN ha un band gap più ampio, emettendo fotoni a più alta energia percepiti come luce blu. Il chip AlInGaP ha un band gap più stretto, emettendo fotoni a più bassa energia percepiti come luce arancione/rossa. I due chip sono alloggiati in un unico package epossidico con una lente trasparente che non altera il colore emesso.

13. Tendenze Tecnologiche

Lo sviluppo di LED SMD come il LTST-S327TBKFKT è guidato da diverse tendenze in corso nell'elettronica:

• Miniaturizzazione:Domanda continua per dimensioni di package più piccole per consentire prodotti finali più compatti.
• Efficienza Aumentata:Progressi nell'epitassia dei semiconduttori e nel design dei chip producono una maggiore efficienza luminosa (più luce emessa per watt di input elettrico).
• Integrazione Multi-Chip:Combinare più di due colori (es. RGB) o integrare circuiti di controllo (es. LED indirizzabili) all'interno di un unico package sta diventando più comune.
• Affidabilità Migliorata:Miglioramenti nei materiali e nei processi di packaging portano a vite operative più lunghe e migliori prestazioni in condizioni ambientali severe.
• Spettro più Ampio:La ricerca su nuovi materiali come perovskite e quantum dot mira ad espandere la gamma di colori disponibile e la qualità della resa cromatica dei LED.