Scheda Tecnica LED SMD Bicolore LTST-C395KGKSKT - Package 3.2x2.8x1.9mm - Tensione 1.8-2.4V - Potenza 75mW - Verde/Giallo - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento fornisce le specifiche tecniche complete per un LED a dispositivo a montaggio superficiale (SMD) bicolore. Il componente integra due chip emettitori di luce indipendenti all'interno di un unico package compatto, offrendo illuminazione sia verde che gialla da una singola impronta. Progettato per processi di assemblaggio automatizzati su circuito stampato (PCB), è ideale per applicazioni con vincoli di spazio nell'elettronica di consumo, nelle telecomunicazioni e nelle apparecchiature industriali.

1.1 Caratteristiche Principali e Mercato di Riferimento

I principali vantaggi di questo LED includono la conformità alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose), che lo rende adatto ai mercati globali con normative ambientali stringenti. Utilizza la tecnologia a semiconduttore AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) Ultra Bright per entrambi i colori, che tipicamente offre maggiore efficienza e migliore stabilità delle prestazioni rispetto alle tecnologie più datate. Il dispositivo è fornito su nastro standard da 8mm su bobine da 7 pollici di diametro, conforme agli standard EIA, facilitando l'automazione ad alta velocità pick-and-place. È pienamente compatibile con i processi di saldatura a rifusione a infrarossi (IR), standard per le moderne linee di assemblaggio SMT (Surface Mount Technology).

Le applicazioni target sono varie, focalizzate su aree che richiedono indicatori e retroilluminazione compatti e affidabili. I mercati chiave includono dispositivi per telecomunicazioni (es. telefoni cellulari, apparecchiature di rete), prodotti per l'automazione d'ufficio (es. notebook, periferiche), elettrodomestici e vari sistemi di controllo industriale. Usi specifici comprendono la retroilluminazione di tastiere/keypad, indicatori di stato e alimentazione, micro-display e illuminazione simbolica nei pannelli di controllo.

2. Parametri Tecnici: Interpretazione Oggettiva Approfondita

Le prestazioni del LED sono definite da una serie di valori massimi assoluti e caratteristiche operative standard, tutti specificati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C. Superare i valori massimi assoluti può causare danni permanenti.

2.1 Valori Massimi Assoluti e Caratteristiche Termiche

Il dispositivo ha una dissipazione di potenza massima di 75 milliwatt (mW) per ogni canale colore. La corrente continua diretta (DC) non deve superare i 30 mA per chip. Per il funzionamento in impulso, è ammessa una corrente diretta di picco di 80 mA in condizioni specifiche: ciclo di lavoro 1/10 e larghezza dell'impulso di 0,1 millisecondi. La tensione inversa massima applicabile è di 5 Volt. L'ambiente operativo è specificato da -30°C a +85°C, mentre l'intervallo di temperatura di stoccaggio è leggermente più ampio, da -40°C a +85°C. Un parametro critico per l'assemblaggio è la condizione di saldatura a infrarossi, valutata per una temperatura di picco di 260°C per una durata di 10 secondi, tipica per i processi di saldatura senza piombo (Pb-free).

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

In una condizione di test standard con corrente diretta di 20mA (IF=20mA), l'intensità luminosa (Iv) per il chip verde varia da un minimo di 28,0 millicandele (mcd) a un massimo di 112,0 mcd. Il chip giallo mostra un'uscita più alta, che va da 45,0 mcd a 180,0 mcd. L'angolo di visione tipico, definito come 2θ1/2 (l'angolo totale in cui l'intensità scende alla metà del valore assiale), è di 130 gradi, indicando un pattern di visione ampio.

La lunghezza d'onda di emissione di picco (λP) è tipicamente 574,0 nm per il verde e 591,0 nm per il giallo. La lunghezza d'onda dominante (λd), un parametro chiave per la specifica del colore, è definita all'interno di bin. Per il verde, varia da 567,5 nm a 576,5 nm, e per il giallo, da 587,0 nm a 594,5 nm. La semilarghezza della linea spettrale (Δλ) è tipicamente di 15 nm per entrambi i colori, descrivendo la purezza spettrale.

La tensione diretta (VF) a 20mA varia da 1,8V (min) a 2,4V (max) per entrambi i chip. La corrente inversa (IR) è garantita essere minore o uguale a 10 microampere (μA) quando viene applicato un bias inverso di 5V.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza di colore e luminosità nella produzione, i LED vengono suddivisi in bin in base all'intensità luminosa e alla lunghezza d'onda dominante.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa (Iv)

Per il LED verde, i bin di intensità sono etichettati N, P e Q, con intervalli rispettivamente di 28,0-45,0 mcd, 45,0-71,0 mcd e 71,0-112,0 mcd. Per il LED giallo, i bin sono P, Q e R, con intervalli rispettivamente di 45,0-71,0 mcd, 71,0-112,0 mcd e 112,0-180,0 mcd. A ogni bin viene applicata una tolleranza di +/-15%.

3.2 Binning della Tonalità (Lunghezza d'Onda Dominante)

I LED verdi sono suddivisi 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). I LED gialli sono suddivisi nei codici J (587,0-589,5 nm), K (589,5-592,0 nm) e L (592,0-594,5 nm). La tolleranza per ogni bin di lunghezza d'onda è di +/- 1 nm. Questo binning preciso consente ai progettisti di selezionare LED che soddisfano requisiti specifici di coordinate cromatiche per la loro applicazione.

4. Informazioni Meccaniche e sul Package

4.1 Dimensioni del Package e Assegnazione dei Pin

Il LED presenta una lente trasparente. Le dimensioni del package sono fornite in un disegno dettagliato. Tutte le dimensioni critiche sono specificate in millimetri, con una tolleranza standard di ±0,1 mm salvo diversa indicazione. L'assegnazione dei pin è cruciale per un corretto design del circuito: i pin 1 e 3 sono assegnati al chip AlInGaP verde, mentre i pin 2 e 4 sono assegnati al chip AlInGaP giallo. Questa configurazione consente il controllo indipendente dei due colori.

4.2 Layout Consigliato dei Pad di Attacco sul PCB

Viene fornito un land pattern (impronta) consigliato per il circuito stampato per garantire una corretta saldatura, stabilità meccanica e prestazioni termiche. Rispettare questo design è essenziale per ottenere giunzioni saldate affidabili durante il processo di rifusione e per l'affidabilità a lungo termine dell'assemblaggio.

5. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

5.1 Parametri di Saldatura a Rifusione

Il componente è qualificato per processi di saldatura a rifusione a infrarossi senza piombo (Pb-free). Viene fornito un profilo di rifusione suggerito, che tipicamente include una fase di pre-riscaldamento, una rampa di temperatura, una zona di temperatura di picco e una fase di raffreddamento. Il parametro critico è una temperatura massima di picco del corpo di 260°C, che non deve essere superata per più di 10 secondi. Si sottolinea che il profilo ottimale dipende dal design specifico del PCB, dalla pasta saldante e dalle caratteristiche del forno, e si raccomanda una caratterizzazione a livello scheda.

5.2 Saldatura Manuale e Rework

Se è necessaria una saldatura manuale con saldatore, la temperatura massima consigliata della punta è di 300°C e il tempo di saldatura per piedino non deve superare i 3 secondi. Questa operazione dovrebbe essere eseguita una sola volta per evitare danni termici al package plastico e al die semiconduttore.

5.3 Precauzioni per Stoccaggio e Manipolazione

I LED sono sensibili alle scariche elettrostatiche (ESD). Si raccomanda la manipolazione con braccialetto a terra o guanti antistatici, e tutte le apparecchiature devono essere correttamente messe a terra. Per lo stoccaggio, le buste sigillate anti-umidità (con essiccante) devono essere conservate a 30°C o meno e al 90% di umidità relativa (UR) o meno, con una durata di conservazione di un anno. Una volta aperta la confezione originale, i componenti devono essere conservati in un ambiente non superiore a 30°C e 60% UR. Si consiglia di completare il processo di rifusione IR entro una settimana dall'apertura (Livello di Sensibilità all'Umidità 3, MSL 3). Per uno stoccaggio più lungo al di fuori della busta originale, è necessario un trattamento di 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.

5.4 Pulizia

Se è richiesta la pulizia dopo la saldatura, devono essere utilizzati solo solventi specificati. È accettabile immergere il LED in alcol etilico o isopropilico a temperatura ambiente per meno di un minuto. L'uso di sostanze chimiche non specificate o aggressive può danneggiare la lente epossidica e il package.

6. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

6.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

L'imballaggio standard è nastro portacomponenti da 8mm avvolto su bobine da 7 pollici (178mm) di diametro. Ogni bobina contiene 4000 pezzi. Le tasche del nastro sono sigillate con un nastro di copertura superiore. Per l'imballaggio vengono seguiti gli standard di settore (ANSI/EIA 481). Per quantità inferiori a una bobina intera, è specificata una quantità minima di imballaggio di 500 pezzi per i resti. La specifica di imballaggio nota anche che al massimo due tasche componenti consecutive possono essere vuote.

7. Suggerimenti Applicativi e Considerazioni di Progetto

7.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo LED bicolore è utilizzato in modo ottimale in dispositivi che richiedono l'indicazione di più stati da un singolo punto. Esempi includono: un singolo pulsante che si illumina di verde per \"acceso/attivo\" e di giallo per \"standby/caricamento\"; un indicatore su pannello che mostra verde per funzionamento normale e giallo per una condizione di avviso; o retroilluminazione che può passare tra due colori per modalità diverse nell'elettronica di consumo. Le sue piccole dimensioni lo rendono perfetto per i moderni dispositivi portatili miniaturizzati.

7.2 Considerazioni di Progetto e Circuito

I progettisti devono incorporare appropriate resistenze limitatrici di corrente in serie con ogni chip LED (Verde: Pin 1/3, Giallo: Pin 2/4) per garantire che la corrente diretta non superi il valore massimo DC di 30mA. Il valore della resistenza è calcolato usando la Legge di Ohm: R = (Vsupply - Vf_LED) / If, dove Vf_LED è la tensione diretta del LED (utilizzare il valore massimo per un design conservativo). Per applicazioni che coinvolgono multiplexing o PWM (Pulse Width Modulation) per la regolazione della luminosità, assicurarsi che la corrente istantanea durante l'impulso \"on\" non superi il valore nominale di corrente diretta di picco. L'ampio angolo di visione (130°) deve essere considerato per il design meccanico di guide della luce o diffusori se è richiesto un pattern di fascio specifico.

8. Confronto Tecnico e Differenziazione

Il principale elemento di differenziazione di questo componente è l'integrazione di due chip AlInGaP ad alte prestazioni in un unico package. Rispetto all'uso di due LED monocromatici separati, questo risparmia spazio significativo sul PCB, riduce il numero di componenti e semplifica l'assemblaggio. La tecnologia AlInGaP stessa offre generalmente vantaggi in termini di efficienza luminosa e stabilità termica rispetto alle tecnologie tradizionali GaP o GaAsP, specialmente nello spettro ambra/giallo/verde. La combinazione di una lente trasparente e di un ampio angolo di visione fornisce una buona visibilità fuori asse, vantaggiosa per gli indicatori di stato.

9. Domande Frequenti Basate sui Parametri Tecnici

D: Posso pilotare sia il chip verde che quello giallo contemporaneamente a 20mA ciascuno?

R: Sì, ma devi considerare la dissipazione di potenza totale. A 20mA e una Vf tipica, la potenza per chip è di circa 40-48mW. Far funzionare entrambi contemporaneamente sarebbe 80-96mW, che supera il valore nominale massimo assoluto di dissipazione di potenza di 75mW per chip. Per un funzionamento continuo simultaneo, devi deratare la corrente per mantenere la potenza totale del dispositivo entro limiti sicuri, considerando l'ambiente termico.

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

R: La lunghezza d'onda di picco (λP) è la singola lunghezza d'onda alla quale lo spettro di emissione ha la massima intensità. La lunghezza d'onda dominante (λd) è un valore calcolato derivato dal diagramma di cromaticità CIE; rappresenta la singola lunghezza d'onda di una luce monocromatica pura che apparirebbe dello stesso colore del LED all'occhio umano. λd è spesso più rilevante per la specifica del colore nelle applicazioni.

D: La scheda tecnica menziona \"I.C. Compatible\". Cosa significa?

R: Ciò indica che il LED può essere pilotato direttamente dai pin di uscita della maggior parte dei circuiti integrati (IC) standard, come microcontrollori o porte logiche, senza richiedere buffer aggiuntivi o transistor di pilotaggio, poiché i suoi requisiti di tensione diretta e corrente rientrano nelle capacità di uscita tipiche di tali IC.

10. Caso di Studio di Applicazione Pratica

Considera un dispositivo medico portatile con un singolo pulsante multifunzione. Il requisito di progetto è fornire un feedback di stato chiaro e inequivocabile: verde fisso quando il dispositivo è acceso e funziona normalmente, giallo lampeggiante quando la batteria è bassa e spento quando il dispositivo è spento. Utilizzando il LTST-C395KGKSKT, il progettista può posizionare un singolo componente sotto il pulsante. Il microcontrollore può controllare indipendentemente gli anodi verde e giallo tramite due pin GPIO, con appropriate resistenze in serie. Questa soluzione utilizza uno spazio minimo sulla scheda, fornisce due colori distinti da una posizione e semplifica il design ottico rispetto al tentativo di allineare due LED separati sotto un piccolo pulsante.

11. Introduzione al Principio di Funzionamento

I Diodi Emettitori di Luce (LED) sono dispositivi a semiconduttore che emettono luce quando una corrente elettrica li attraversa. Questo fenomeno è chiamato elettroluminescenza. In un LED AlInGaP, il materiale semiconduttore è composto da Alluminio, Indio, Gallio e Fosforo. Quando una tensione diretta viene applicata attraverso la giunzione p-n, gli elettroni dalla regione di tipo n si ricombinano con le lacune dalla regione di tipo p nello strato attivo, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica lunghezza d'onda (colore) della luce emessa è determinata dall'energia del bandgap del materiale semiconduttore, controllata dalla composizione precisa della lega AlInGaP. Una lente epossidica trasparente incapsula il chip, fornendo protezione ambientale, stabilità meccanica e contribuendo a modellare l'emissione luminosa.

12. Tendenze e Sviluppi del Settore

La tendenza nella tecnologia dei LED SMD continua verso una maggiore efficienza (più lumen per watt), dimensioni del package più piccole per aumentare la densità e un miglioramento della coerenza e resa del colore. C'è anche una crescente attenzione all'affidabilità in condizioni di temperatura più elevate, guidata da applicazioni come l'illuminazione automobilistica e l'elettronica di potenza. L'integrazione di più chip (multicolore o RGB) in un unico package, come visto in questo componente, è una strategia comune per risparmiare spazio e costi in sistemi complessi di indicatori e retroilluminazione. Inoltre, la compatibilità con l'assemblaggio automatizzato e i profili di saldatura rigorosi rimane un requisito fondamentale per la produzione di massa in tutti i settori dell'elettronica.