LTST-C195TGKRKT Scheda Tecnica LED SMD Bicolore - Dimensione 2.0x1.25x0.55mm - Verde 3.5V / Rosso 2.4V - 76mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTST-C195TGKRKT è un LED a montaggio superficiale (SMD) bicolore, progettato per applicazioni elettroniche moderne che richiedono dimensioni compatte e prestazioni affidabili. Questo componente integra due distinti chip semiconduttori in un unico package: un chip InGaN (Indio Gallio Nitruro) per l'emissione verde e un chip AlInGaP (Alluminio Indio Gallio Fosfuro) per l'emissione rossa. Il suo obiettivo progettuale principale è fornire una soluzione ad alta luminosità per indicatori di colore in un fattore di forma eccezionalmente sottile, rendendolo adatto per design con spazio limitato come l'elettronica di consumo ultrasottile, dispositivi indossabili e indicatori per pannelli avanzati.

Il vantaggio principale di questo LED risiede nella sua capacità bicolore da un unico package standard EIA, eliminando la necessità di due componenti separati. È un prodotto verde conforme alla direttiva RoHS, garantendo il rispetto dell'ambiente. Il package è fornito su nastro da 8mm montato su bobine da 7 pollici di diametro, pienamente compatibile con le attrezzature automatiche pick-and-place ad alta velocità utilizzate nella produzione di massa. Inoltre, è progettato per resistere ai processi standard di saldatura a rifusione a infrarossi (IR), facilitando l'integrazione nelle linee di assemblaggio automatizzato dei PCB.

2. Interpretazione Approfondita 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. Per un funzionamento affidabile, le condizioni operative non devono superare questi valori. I valori sono specificati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C.

• Dissipazione di Potenza (Pd):76 mW per il chip Verde, 75 mW per il chip Rosso. Questo parametro indica la massima potenza che il LED può dissipare sotto forma di calore senza degradarsi.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):100 mA per il Verde, 80 mA per il Rosso. Questa è la massima corrente impulsiva ammissibile, tipicamente specificata con un ciclo di lavoro di 1/10 e una larghezza d'impulso di 0.1ms, utilizzata per brevi lampi ad alta intensità.
• Corrente Diretta Continua (I_F):20 mA per il Verde, 30 mA per il Rosso. Questa è la corrente operativa continua raccomandata per il funzionamento a luminosità standard.
• Intervalli di Temperatura:Funzionamento da -20°C a +80°C; Conservazione da -30°C a +100°C.
• Condizione di Rifusione IR:Resiste a una temperatura di picco di 260°C per 10 secondi, condizione standard per i processi di saldatura senza piombo (Pb-free).

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi sono i parametri di prestazione tipici misurati a Ta=25°C e I_F=20mA, salvo diversa indicazione.

• Intensità Luminosa (I_V):Il chip Verde ha un minimo di 112 mcd e un massimo di 450 mcd. Il chip Rosso ha un minimo di 112 mcd e un massimo di 280 mcd. Il valore tipico non è specificato, indicando che le prestazioni sono gestite attraverso il sistema di binning.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):Un tipico ampio angolo di visione di 130 gradi per entrambi i colori, definito come l'angolo fuori asse in cui l'intensità scende alla metà del valore sull'asse.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λ_P):Tipicamente 525 nm (Verde) e 639 nm (Rosso). Questa è la lunghezza d'onda nel punto più alto dello spettro di emissione.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):Tipicamente 525 nm (Verde) e 631 nm (Rosso). Questa è la singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano, derivata dal diagramma di cromaticità CIE, ed è cruciale per la definizione del colore.
• Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ):Tipicamente 35 nm (Verde) e 20 nm (Rosso). Questo indica la purezza spettrale; una mezza larghezza più stretta significa un colore più saturo e puro.
• Tensione Diretta (V_F):Tipicamente 3.30V (max 3.50V) per il Verde e 2.00V (max 2.40V) per il Rosso a 20mA. Questo è un parametro critico per la progettazione del circuito di pilotaggio e la selezione dell'alimentazione.
• Corrente Inversa (I_R):Massimo 10 µA per entrambi a una tensione inversa (V_R) di 5V. La scheda tecnica dichiara esplicitamente che il dispositivo non è progettato per funzionamento inverso; questo test serve solo per caratterizzare la dispersione.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Il prodotto utilizza un sistema di binning per classificare i LED in base a parametri ottici chiave, garantendo coerenza all'interno di un lotto. La tolleranza per ogni bin di intensità è ±15%, e per i bin di lunghezza d'onda dominante è ±1 nm.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

Colore Verde (@20mA):

Codice Bin R: 112.0 – 180.0 mcd

Codice Bin S: 180.0 – 280.0 mcd

Codice Bin T: 280.0 – 450.0 mcd

Colore Rosso (@20mA):

Codice Bin R: 112.0 – 180.0 mcd

Codice Bin S: 180.0 – 280.0 mcd

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante (solo Verde)

Codice Bin AP: 520.0 – 525.0 nm

Codice Bin AQ: 525.0 – 530.0 nm

Codice Bin AR: 530.0 – 535.0 nm

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene curve grafiche specifiche siano referenziate nella scheda tecnica (es. Fig.1 per la distribuzione spettrale, Fig.6 per l'angolo di visione), la loro interpretazione tipica è cruciale per la progettazione.

• Curva IV:La relazione tra tensione diretta (V_F) e corrente diretta (I_F) è non lineare. Per entrambi i chip, V_Faumenterà con I_Fe diminuirà con l'aumentare della temperatura di giunzione. È fortemente raccomandato un driver a corrente costante rispetto a una sorgente a tensione costante per garantire un'uscita luminosa stabile.
• Caratteristiche di Temperatura:L'intensità luminosa tipicamente diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. L'intervallo di temperatura operativa da -20°C a +80°C definisce le condizioni ambientali in cui le prestazioni specificate sono garantite. I progettisti devono considerare la gestione termica sul PCB per prevenire un eccessivo aumento di temperatura ad alte correnti o in spazi chiusi.
• Distribuzione Spettrale:Il chip Verde (InGaN) ha una mezza larghezza spettrale più ampia (35nm) rispetto al chip Rosso (AlInGaP) (20nm). Ciò influenza la miscelazione dei colori se utilizzato con altri LED e influisce sulla saturazione del colore percepita.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il dispositivo è conforme a un profilo standard EIA. Le dimensioni chiave includono una dimensione del corpo di circa 2.0mm x 1.25mm, con un'altezza del profilo criticamente bassa di 0.55mm (tipica). Tutte le tolleranze dimensionali sono ±0.10mm salvo diversa specifica. Il package presenta una lente trasparente, ottimale per ottenere l'ampio angolo di visione specificato e non colora la luce emessa.

5.2 Assegnazione Pin e Polarità

Il LED ha quattro terminali. Il chip Verde è connesso tra i pin 1 e 3. Il chip Rosso è connesso tra i pin 2 e 4. Questa configurazione consente il controllo indipendente di ciascun colore. La designazione catodo/anodo per ciascun chip deve essere verificata dal diagramma consigliato del pad di saldatura per garantire il corretto orientamento durante la progettazione e l'assemblaggio del PCB.

5.3 Dimensioni Consigliate per i Pad di Saldatura

La scheda tecnica fornisce un land pattern (impronta) raccomandato per la progettazione del PCB. Rispettare queste dimensioni è essenziale 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 "tombstone" (il componente che si solleva su un'estremità) durante la saldatura.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione

Viene fornito un profilo di rifusione IR suggerito per processi senza piombo. I parametri chiave includono:

- Preriscaldamento:da 150°C a 200°C.

- Tempo di Preriscaldamento:Massimo 120 secondi per riscaldare gradualmente scheda e componenti, attivando il flussante e minimizzando lo shock termico.

- Temperatura di Picco:Massimo 260°C.

- Tempo Sopra il Liquido:Il componente dovrebbe essere esposto alla temperatura di picco per un massimo di 10 secondi, e questo ciclo di rifusione non dovrebbe essere eseguito più di due volte.

Il profilo si basa sugli standard JEDEC per garantire l'affidabilità. Tuttavia, la scheda tecnica nota correttamente che il profilo ottimale dipende dal design specifico della scheda, dai componenti, dalla pasta saldante e dal forno, quindi è raccomandata una caratterizzazione.

6.2 Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale, utilizzare un saldatore con una temperatura non superiore a 300°C e limitare il tempo di contatto a un massimo di 3 secondi per giunto. Questo dovrebbe essere fatto una sola volta per evitare danni termici al chip LED e al package plastico.

6.3 Condizioni di Conservazione

I LED sono dispositivi sensibili all'umidità (MSD).

- Confezione Sigillata:Conservare a ≤ 30°C e ≤ 90% UR. Utilizzare entro un anno dalla data di apertura della busta anti-umidità.

- Confezione Aperta:Conservare a ≤ 30°C e ≤ 60% UR. Si raccomanda di completare la rifusione IR entro una settimana dall'apertura. Per una conservazione più lunga fuori dalla busta originale, utilizzare un contenitore sigillato con essiccante o un essiccatore a azoto. I componenti conservati per più di una settimana dovrebbero essere sottoposti a "baking" a circa 60°C per almeno 20 ore prima della saldatura per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire l'effetto "popcorn" (crepe del package dovute alla pressione del vapore durante la rifusione).

6.4 Pulizia

Utilizzare solo agenti di pulizia specificati. Prodotti chimici non specificati potrebbero danneggiare il package plastico. Se è necessaria la pulizia dopo la saldatura, immergere il LED in alcol etilico o isopropilico a temperatura ambiente per meno di un minuto. Non utilizzare la pulizia a ultrasuoni a meno che la sua compatibilità non sia verificata, poiché potrebbe causare stress meccanico.

7. Confezionamento e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

Il dispositivo è fornito su nastro portante goffrato con nastro coprente protettivo superiore, avvolto su bobine da 7 pollici (178mm) di diametro. La quantità standard per bobina è di 4000 pezzi. È disponibile una quantità minima di imballaggio di 500 pezzi per quantità residue. Il confezionamento è conforme alle specifiche ANSI/EIA 481-1-A-1994. È consentito un massimo di due componenti mancanti consecutivi (tasche vuote) per bobina.

7.2 Interpretazione del Codice Articolo

Il codice articolo LTST-C195TGKRKT segue il sistema di codifica interno del produttore, che tipicamente codifica informazioni sulla serie, dimensione, colore, codici bin e confezionamento. In questo caso, "TG" e "KR" indicano probabilmente rispettivamente le combinazioni colore/binning per il verde e il rosso.

8. Suggerimenti Applicativi

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Indicatori di Stato:La capacità bicolore consente segnali di stato multipli (es. Verde=OK/Acceso, Rosso=Guasto/Allarme, Entrambi=Standby/Attenzione) da un unico punto componente.
• Retroilluminazione per Tastiere e Icone:Il suo profilo sottile è ideale per la retroilluminazione di pulsanti sottili o simboli nell'elettronica di consumo, elettrodomestici e interni automobilistici.
• Indicatori per Montaggio su Pannello:Per pannelli di controllo industriali, apparecchiature di rete e strumentazione dove lo spazio è limitato ed è necessaria una chiara differenziazione di colore.
• Dispositivi Portatili e Indossabili:Smartwatch, fitness tracker e monitor medici beneficiano della bassa altezza e dell'indicatore a doppia funzione.

8.2 Considerazioni di Progettazione

• Limitazione di Corrente:Utilizzare sempre una resistenza di limitazione di corrente in serie o un driver a corrente costante per ciascun canale colore. Calcolare il valore della resistenza in base alla tensione di alimentazione (V_CC), la V_Ftipica del LED alla corrente desiderata e la I_Fdesiderata (es. 20mA). Esempio per il Verde: R = (V_CC- 3.3V) / 0.020A.
• Protezione ESD:I LED sono sensibili alle scariche elettrostatiche (ESD). Implementare misure di protezione ESD sul PCB (es. diodi TVS) vicino alle connessioni del LED se la lunghezza della traccia è significativa o l'ambiente è soggetto a ESD. Manipolare sempre i componenti con le dovute precauzioni ESD (braccialetti, postazioni di lavoro messe a terra).
• Gestione Termica:Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa, assicurare un'adeguata area di rame attorno ai pad termici (se presenti) o ai terminali per condurre via il calore, specialmente se si opera ad alte temperature ambiente o vicino alla corrente massima.
• Design Ottico:La lente trasparente e l'angolo di visione di 130 gradi forniscono una luce ampia e diffusa. Per luce diretta, potrebbero essere necessarie lenti esterne o guide luminose.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

La principale differenziazione del LTST-C195TGKRKT risiede nella combinazione delle sue caratteristiche:

1. Profilo Ultrasottile (0.55mm):Più sottile di molti LED bicolore standard, consentendo il design in prodotti sempre più sottili.

2. Tecnologia del Chip:Utilizza InGaN ad alta efficienza per il verde e AlInGaP per il rosso, offrendo buona luminosità e prestazioni cromatiche.

3. Integrazione a Doppio Chip:Combina due colori in un'unica impronta package standard del settore, risparmiando spazio sul PCB e costi di assemblaggio rispetto all'uso di due LED separati.

4. Compatibilità Produttiva:La piena compatibilità con nastro e bobina, posizionamento automatico e processi di rifusione IR senza piombo lo rende ideale per la produzione automatizzata di massa.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D1: Posso pilotare contemporaneamente i LED Verde e Rosso alla loro massima corrente continua?

R: I Valori Massimi Assoluti specificano la dissipazione di potenza per chip (76mW Verde, 75mW Rosso). Il funzionamento simultaneo a 20mA (Verde) e 30mA (Rosso) risulta in assorbimenti di potenza approssimativi di 66mW (3.3V*0.02A) e 60mW (2.0V*0.03A) rispettivamente, che sono entro i limiti. Tuttavia, il calore totale generato nel minuscolo package deve essere considerato, e potrebbe essere necessario un derating ad alte temperature ambiente.

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 nel punto di massima intensità dello spettro emesso. La Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d) è un valore calcolato basato sulla percezione del colore umana (diagramma CIE) che rappresenta il "colore" che vediamo. Per LED monocromatici, sono spesso vicine, ma per spettri più ampi (come il chip Verde qui), possono differire leggermente. λ_dè più rilevante per la specifica del colore.

D3: Perché il test della Corrente Inversa viene eseguito a 5V se il dispositivo non è per funzionamento inverso?

R: Il test I_Ra V_R=5V è un test di qualità e dispersione per la giunzione semiconduttrice. Verifica l'integrità del chip. Applicare una tensione inversa in un circuito reale non è raccomandato e può danneggiare rapidamente il LED, poiché non è progettato per bloccare tensioni inverse significative.

D4: Come seleziono il codice bin appropriato per la mia applicazione?

R: Per applicazioni che richiedono luminosità uniforme tra più unità (es. indicatori di stato su un pannello), specificare un bin di intensità più stretto (es. Bin S o T). Per applicazioni critiche per il colore (es. miscelazione colori), specificare il bin di lunghezza d'onda dominante (AP, AQ, AR per il Verde). Consultare il fornitore durante l'approvvigionamento per garantire che il lotto consegnato soddisfi i requisiti di binning.

11. Caso d'Uso Pratico

Scenario: Progettazione di un Indicatore a Doppio Stato per un Modulo Sensore IoT

Un modulo sensore IoT compatto deve indicare l'alimentazione (Verde) e l'attività di trasmissione dati (Rosso) utilizzando un unico LED a causa dei vincoli di spazio. Viene selezionato il LTST-C195TGKRKT.

1. Layout PCB:Viene utilizzata l'impronta consigliata per i pad di saldatura. I pin 1&3 (Verde) sono connessi a un pin GPIO impostato per uscita alta per "ACCESO" tramite una resistenza da 100Ω (per alimentazione 3.3V: (3.3V-3.3V)/0.02A ≈ 0Ω, quindi una piccola resistenza limita la corrente d'innesco). I pin 2&4 (Rosso) sono connessi a un altro pin GPIO tramite una resistenza da 68Ω (per alimentazione 3.3V: (3.3V-2.0V)/0.02A = 65Ω).

2. Firmware:Il LED Verde viene acceso continuamente quando l'alimentazione è buona. Il LED Rosso lampeggia brevemente durante i pacchetti di trasmissione dati.

3. Risultato:Il modulo fornisce una chiara indicazione a doppio stato da un unico punto di 2.0x1.25mm, consumando spazio e altezza minimi sulla scheda, ed è assemblato utilizzando processi SMT standard.

12. Introduzione al Principio

L'emissione di luce nei LED si basa sull'elettroluminescenza in una giunzione p-n semiconduttrice. Quando viene applicata una tensione diretta, gli elettroni dalla regione di tipo n e le lacune dalla regione di tipo p vengono iniettati nella regione attiva. Quando questi portatori di carica si ricombinano, rilasciano energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica lunghezza d'onda (colore) della luce emessa è determinata dall'energia del bandgap del materiale semiconduttore utilizzato nella regione attiva.

- IlLED Verdeutilizza un semiconduttore compostoInGaN(Indio Gallio Nitruro). Regolando il rapporto tra Indio e Gallio è possibile sintonizzare il bandgap per produrre luce verde (~525 nm).

- IlLED Rossoutilizza un semiconduttore compostoAlInGaP(Alluminio Indio Gallio Fosfuro). Questo sistema di materiali è efficiente per produrre luce rossa, arancione e ambra. Qui, è sintonizzato per emissione rossa (~631-639 nm).

Entrambi i chip sono alloggiati in un unico package plastico con una lente epossidica trasparente che protegge i chip, fornisce stabilità meccanica e modella il pattern di emissione luminosa.

13. Tendenze di Sviluppo

Il mercato dei LED SMD come il LTST-C195TGKRKT continua a evolversi guidato da diverse tendenze chiave:

1. Miniaturizzazione:La domanda di componenti più sottili e piccoli persiste, spingendo le altezze del package sotto i 0.5mm e le impronte ancora più ridotte.

2. Integrazione Aumentata:Oltre al bicolore, le tendenze includono l'integrazione di RGB (tre chip) o RGBW (tre chip + bianco) in package singoli, e persino l'incorporazione di IC driver all'interno del package LED ("LED intelligenti").

3. Maggiore Efficienza e Luminanza:I continui miglioramenti nella crescita epitassiale e nel design del chip producono una maggiore efficienza luminosa (più luce per watt elettrico), consentendo un consumo energetico inferiore o una luminosità maggiore a parità di corrente.

4. Affidabilità e Prestazioni Termiche Migliorate:I progressi nei materiali di packaging (composti di stampaggio, leadframe) migliorano la resistenza all'umidità, alle alte temperature e ai cicli termici, estendendo la durata operativa, specialmente nelle applicazioni automobilistiche e industriali.

5. Coerenza del Colore e Binning Avanzato:Tolleranze di binning più strette per il flusso luminoso, le coordinate di cromaticità (x, y sul diagramma CIE) e la tensione diretta stanno diventando requisiti standard per applicazioni come la retroilluminazione dei display e l'illuminazione architetturale, guidando test di produzione e smistamento più sofisticati.