Scheda Tecnica LED SMD Bicolore LTST-C195TBKFKT-5A - Blu & Arancione - Altezza 0.55mm - 3.2V/2.3V - 38mW/50mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento fornisce le specifiche tecniche complete per il LTST-C195TBKFKT-5A, un LED SMD (Dispositivo a Montaggio Superficiale) bicolore. Questo componente integra due chip semiconduttori distinti all'interno di un unico package ultrasottile: uno che emette luce blu (basato sulla tecnologia InGaN) e l'altro che emette luce arancione (basato sulla tecnologia AlInGaP). È progettato per processi di assemblaggio automatizzati e applicazioni in cui il risparmio di spazio e le prestazioni affidabili sono critici.

1.1 Caratteristiche Principali e Mercato di Riferimento

I principali vantaggi di questo LED includono la conformità alle direttive RoHS, un profilo eccezionalmente basso di 0.55mm e un'elevata luminosità. È confezionato su nastro da 8mm su bobine da 7 pollici, conforme agli standard EIA, rendendolo compatibile con apparecchiature di pick-and-place automatizzate e processi standard di saldatura a rifusione a infrarossi (IR). Il suo design è anche compatibile con circuiti integrati.

Le aree applicative tipiche spaziano dalle telecomunicazioni, all'automazione d'ufficio, agli elettrodomestici e alle apparecchiature industriali. Gli usi specifici includono retroilluminazione per tastiere e keypad, indicazione di stato, integrazione in micro-display e illuminazione di segnali o simboli.

2. Parametri Tecnici: Interpretazione Oggettiva Approfondita

Questa sezione fornisce un'analisi dettagliata e oggettiva dei limiti operativi e delle caratteristiche prestazionali del LED in condizioni di test standard.

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 (P_d):38 mW per il chip Blu; 50 mW per il chip Arancione. Questo parametro indica la potenza massima che il LED può dissipare come calore senza degradarsi.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):40 mA per entrambi i colori, consentita solo in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza dell'impulso 0.1ms).
• Corrente Diretta Continua (I_F):10 mA per il Blu; 20 mA per l'Arancione. Questa è la massima corrente diretta continua raccomandata.
• Temperatura di Funzionamento & Stoccaggio:Il dispositivo è classificato per un intervallo di temperatura ambiente (T_a) da -20°C a +80°C durante il funzionamento e da -30°C a +100°C durante lo stoccaggio.
• Condizione di Saldatura a Infrarossi:Resiste a una temperatura di picco di 260°C per un massimo di 5 secondi, che è lo standard per i processi di rifusione senza piombo.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche a T_a=25°C

Questi parametri definiscono le prestazioni tipiche del dispositivo quando pilotato in condizioni specificate (I_F= 5mA salvo diversa indicazione).

• Intensità Luminosa (I_V):Minimo 11.2 mcd per entrambi i colori. Il massimo tipico è 45 mcd per il Blu e 71 mcd per l'Arancione. Questa è una misura della luminosità percepita dall'occhio umano.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):Tipicamente 130 gradi. Questo ampio angolo indica un pattern di emissione della luce diffuso e non direzionale, adatto per l'illuminazione di aree.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_P):Tipicamente 468 nm (Blu) e 611 nm (Arancione). Questa è la lunghezza d'onda alla quale la potenza spettrale in uscita è massima.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):Intervallo da 465-475 nm (Blu) e 600-610 nm (Arancione) a 5mA. Questa è l'unica lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano, che definisce il colore.
• Larghezza a Mezza Altezza della Linea Spettrale (Δλ):Tipicamente 25 nm (Blu) e 17 nm (Arancione). Questo indica la purezza spettrale; un valore più piccolo significa un colore più monocromatico.
• Tensione Diretta (V_F):Tipicamente 2.80V (Blu, max 3.20V) e 2.00V (Arancione, max 2.30V) a 5mA. Questa è la caduta di tensione ai capi del LED quando conduce corrente.
• Corrente Inversa (I_R):Massimo 100 µA per entrambi a V_R= 5V. I LED non sono progettati per funzionare in polarizzazione inversa; questo parametro è solo per scopi di test.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

I LED vengono selezionati (binning) in base alla loro intensità luminosa misurata per garantire coerenza all'interno di un lotto di produzione.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

Ogni colore ha intervalli di intensità definiti a cui è assegnato un codice bin. La tolleranza all'interno di ogni bin è +/-15%.

Binning LED Blu (@5mA):

• Bin L: 11.2 - 18.0 mcd
• Bin M: 18.0 - 28.0 mcd
• Bin N: 28.0 - 45.0 mcd

Binning LED Arancione (@5mA):

• Bin L: 11.2 - 18.0 mcd
• Bin M: 18.0 - 28.0 mcd
• Bin N: 28.0 - 45.0 mcd
• Bin P: 45.0 - 71.0 mcd

Questo sistema consente ai progettisti di selezionare LED con una luminosità minima garantita per la loro applicazione, aiutando a ottenere prestazioni visive uniformi su più unità.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene nel datasheet siano referenziate curve grafiche specifiche (ad es. Figura 1 per la distribuzione spettrale, Figura 6 per l'angolo di visione), le loro implicazioni sono critiche per il design.

4.1 Corrente Diretta vs. Intensità Luminosa (Curva I_F-I_V)

L'output luminoso è approssimativamente proporzionale alla corrente diretta, ma questa relazione non è perfettamente lineare, specialmente a correnti più elevate dove l'efficienza può diminuire a causa del riscaldamento. Operare alla corrente continua raccomandata o al di sotto di essa garantisce un output stabile e una lunga durata.

4.2 Tensione Diretta vs. Corrente Diretta (Curva I_F-V_F)

Un LED presenta una caratteristica I-V esponenziale simile a un diodo. Una piccola variazione della tensione diretta può causare una grande variazione della corrente. Pertanto, è pratica standard pilotare i LED con una sorgente di corrente costante, non una sorgente di tensione costante, per garantire un output luminoso stabile e prevedibile e prevenire la fuga termica.

4.3 Distribuzione Spettrale

La curva spettrale mostra la potenza relativa emessa attraverso le lunghezze d'onda. La lunghezza d'onda di picco (λ_P) e la larghezza a mezza altezza (Δλ) sono estratte da questa curva. Il chip Arancione AlInGaP ha tipicamente una larghezza spettrale più stretta del chip Blu InGaN, risultando in un colore più saturo.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package e Assegnazione dei Pin

Il dispositivo è conforme a un footprint SMD standard. Le dimensioni critiche includono una dimensione del corpo e un'altezza totale di 0.55mm. L'assegnazione dei pin è la seguente: i Pin 1 e 3 sono per l'anodo/catodo del LED Blu, e i Pin 2 e 4 sono per l'anodo/catodo del LED Arancione. La lente è trasparente. Tutte le tolleranze dimensionali sono ±0.1 mm salvo diversa specificazione.

5.2 Layout Consigliato dei Pad PCB e Polarità

Il datasheet fornisce un land pattern (footprint) raccomandato per il circuito stampato (PCB). Rispettare questo pattern è cruciale per ottenere giunzioni saldate affidabili, un corretto allineamento e un'effettiva dissipazione del calore durante il processo di rifusione. Il design del pad aiuta anche a prevenire l'effetto "tombstoning" (componente che si solleva su un'estremità). Una chiara marcatura di polarità sulla serigrafia del PCB, corrispondente all'indicatore del catodo del LED, è essenziale per prevenire un'installazione errata.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

6.1 Parametri di Saldatura a Rifusione IR

Per processi di saldatura senza piombo (Pb-free), viene fornito un profilo di rifusione raccomandato. 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 260°C.
• Tempo Sopra il Liquido:Il componente dovrebbe essere sottoposto alla temperatura di picco per un massimo di 10 secondi, e il processo di rifusione non dovrebbe essere eseguito più di due volte.

Questi parametri sono basati sugli standard JEDEC per garantire un montaggio affidabile senza danneggiare il package del LED o il die semiconduttore all'interno.

6.2 Condizioni di Stoccaggio e Manipolazione

Precauzioni ESD:I LED sono sensibili alle scariche elettrostatiche (ESD). La manipolazione dovrebbe essere eseguita utilizzando braccialetti antistatici, tappetini antistatici e apparecchiature messe a terra.

Livello di Sensibilità all'Umidità (MSL):Il dispositivo è classificato MSL 3. Ciò significa che una volta aperta la busta barriera all'umidità originale, i componenti devono essere saldati entro una settimana (168 ore) in condizioni di fabbrica (<30°C/60% UR). Se questo tempo viene superato, è richiesta una cottura a circa 60°C per almeno 20 ore prima della saldatura per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire l'"effetto popcorn" durante la rifusione.

Stoccaggio a Lungo Termine:Le confezioni non aperte dovrebbero essere conservate a ≤30°C e ≤90% UR. Per confezioni aperte o stoccaggio prolungato, i componenti dovrebbero essere conservati in un contenitore sigillato con essiccante o in atmosfera di azoto.

6.3 Pulizia

Se è necessaria una pulizia post-saldatura, dovrebbero essere utilizzati solo solventi a base alcolica specificati come alcol isopropilico (IPA) o alcol etilico. Il LED dovrebbe essere immerso a temperatura normale per meno di un minuto. Detergenti chimici non specificati potrebbero danneggiare la lente in plastica o il materiale del package.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

I LED sono forniti su nastro portante goffrato con nastro protettivo di copertura, avvolti su bobine da 7 pollici (178mm) di diametro. La quantità di imballaggio standard è di 4000 pezzi per bobina. Per quantità inferiori a una bobina intera, si applica una quantità minima di imballaggio di 500 pezzi. L'imballaggio è conforme agli standard ANSI/EIA-481.

8. Suggerimenti Applicativi e Considerazioni di Progettazione

8.1 Circuiti Applicativi Tipici

Ogni canale colore (Blu e Arancione) deve essere pilotato indipendentemente. Una resistenza limitatrice di corrente in serie è il metodo di pilotaggio più semplice. Il valore della resistenza (R) è calcolato usando la Legge di Ohm: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Per prestazioni più stabili, specialmente quando V_{alimentazione}varia o per un controllo di luminosità preciso, è raccomandato un circuito di pilotaggio a corrente costante (ad es. utilizzando un driver IC dedicato per LED o una sorgente di corrente basata su transistor).

8.2 Gestione Termica

Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa, un corretto design termico prolunga la vita del LED. Assicurarsi che il design del pad PCB fornisca un'adeguata area di rame per fungere da dissipatore di calore. Evitare di far funzionare il LED ai valori massimi assoluti di corrente e potenza per periodi prolungati, poiché ciò accelera la deprezzamento del lumen (diminuzione dell'output luminoso nel tempo).

8.3 Progettazione Ottica

L'ampio angolo di visione di 130 gradi rende questo LED adatto per applicazioni che richiedono un'illuminazione ampia e uniforme piuttosto che un fascio focalizzato. Per una luce più direzionale, potrebbero essere necessarie lenti esterne o guide luminose. La lente trasparente è ottimale per un'emissione di colore fedele.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

I fattori chiave di differenziazione di questo componente sono la suacapacità bicolore in un package ultrasottile da 0.55mm. Ciò consente due indicatori di stato indipendenti o la miscelazione dei colori in un footprint tipicamente occupato da un LED monocromatico. L'uso di InGaN per il blu e AlInGaP per l'arancione rappresenta tecnologie semiconduttrici standard ed efficienti per questi rispettivi colori, offrendo buona luminosità e affidabilità. La sua compatibilità con l'assemblaggio automatizzato e i profili di rifusione standard lo rende una soluzione plug-and-play per la moderna produzione elettronica.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

10.1 Posso pilotare contemporaneamente i LED Blu e Arancione alla loro corrente continua massima?

No. I Valori Massimi Assoluti specificano i limiti di dissipazione di potenza per chip (38mW Blu, 50mW Arancione). Pilotare entrambi contemporaneamente a I_F=10mA (Blu) e I_F=20mA (Arancione) comporterebbe assorbimenti di potenza approssimativi di 28mW (Blu: 10mA * 2.8V) e 40mW (Arancione: 20mA * 2.0V), per un totale di 68mW. Sebbene questo sia inferiore alla somma dei massimi individuali, concentra il calore in un'area molto piccola. Per un funzionamento affidabile a lungo termine, è consigliabile pilotare al di sotto dei valori massimi e considerare gli effetti termici sul PCB.

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

La Lunghezza d'Onda di Picco (λ_P)) è la lunghezza d'onda fisica in cui il LED emette la maggior potenza ottica, misurata da uno spettrometro.La Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d)) è un valore calcolato derivato dal diagramma di cromaticità CIE che rappresenta l'unica lunghezza d'onda che l'occhio umano percepisce come colore. Per i LED monocromatici, sono spesso vicine, ma per i LED con spettri più ampi (come i LED bianchi), possono essere molto diverse. In questo datasheet, entrambe sono fornite per una specifica precisa del colore.

10.3 Perché esiste una specifica per la corrente inversa (I_R) se il LED non è progettato per funzionare in inversa?

La specifica I_R(max 100 µA a 5V) è unparametro di test di qualità e di dispersione. Garantisce l'integrità della giunzione semiconduttrice. Durante l'assemblaggio o nel circuito, il LED potrebbe essere brevemente sottoposto a una piccola polarizzazione inversa. Questo parametro garantisce che in tale condizione, la corrente di dispersione non supererà un limite definito, indicando un dispositivo correttamente fabbricato. Non dovrebbe essere interpretato come una condizione di funzionamento sicura.

11. Esempio Pratico di Utilizzo

Scenario: Indicatore di Stato a Doppio Stato su un Dispositivo Portatile

Un dispositivo medico portatile utilizza un singolo indicatore per mostrare più stati: Spento (nessuna luce), Standby (Arancione) e Attivo (Blu). Il LTST-C195TBKFKT-5A è ideale perché risparmia spazio rispetto all'uso di due LED separati. L'unità microcontrollore (MCU) ha due pin GPIO, ciascuno collegato a un canale colore del LED tramite una resistenza limitatrice di corrente (ad es. 150Ω per il Blu e 100Ω per l'Arancione, assumendo un'alimentazione a 5V). Il firmware controlla i pin in modo indipendente. L'altezza ultrasottile gli consente di adattarsi dietro un pannello frontale sottile. L'ampio angolo di visione garantisce che lo stato sia visibile da varie angolazioni. Il progettista seleziona il Bin M o N per entrambi i colori per garantire una luminosità sufficiente sotto luce ambientale.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

I Diodi Emettitori di Luce (LED) sono dispositivi semiconduttori che emettono luce attraverso l'elettroluminescenza. Quando una tensione diretta viene applicata attraverso la giunzione p-n, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione di giunzione. Quando questi portatori di carica si ricombinano, rilasciano energia. In un diodo al silicio standard, questa energia viene rilasciata come calore. Nei LED, i materiali semiconduttori (InGaN per blu/verde, AlInGaP per rosso/arancione/giallo) hanno un bandgap diretto, causando il rilascio di questa energia principalmente come fotoni (luce). La specifica lunghezza d'onda (colore) della luce emessa è determinata dal bandgap di energia del materiale semiconduttore. La lente epossidica trasparente protegge il chip e aiuta a modellare il pattern di emissione della luce.

13. Tendenze Tecnologiche

Lo sviluppo di LED SMD come questo segue diverse tendenze del settore:Miniaturizzazione(package più sottili e piccoli),Aumento dell'Efficienza(maggiore output luminoso per unità di input elettrico), eAffidabilità Migliorata(robustezza per ambienti difficili e assemblaggio automatizzato). L'integrazione di più chip (multicolore o RGB) in un unico package è un approccio comune per risparmiare spazio sulla scheda e semplificare l'assemblaggio. Inoltre, c'è una spinta continua a migliorare la coerenza del colore (binning più stretto) e a sviluppare package in grado di gestire densità di potenza più elevate per applicazioni di illuminazione generale, sebbene questo specifico componente sia ottimizzato per l'uso come indicatore a bassa potenza.