LTST-C155KSKRKT Scheda Tecnica LED SMD Bicolore - Dimensioni Package - Rosso/Giallo - 30mA - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTST-C155KSKRKT è un LED bicolore a montaggio superficiale, progettato per applicazioni elettroniche moderne che richiedono dimensioni compatte e prestazioni affidabili. Questo dispositivo integra due distinti chip semiconduttori AlInGaP all'interno di un unico package: uno che emette nello spettro rosso e l'altro nello spettro giallo. Questa configurazione consente di creare indicatori bicolore o segnalazioni multi-stato semplici senza la necessità di componenti discreti multipli. Il LED è fornito su nastro da 8mm e caricato su bobine da 7 pollici, rendendolo compatibile con le attrezzature di assemblaggio automatico pick-and-place ad alta velocità comunemente utilizzate nella produzione di massa.

I vantaggi principali di questo prodotto includono la conformità alle normative ambientali, l'elevata intensità luminosa garantita dalla tecnologia avanzata dei chip AlInGaP e un ampio angolo di visione che assicura una buona visibilità da varie angolazioni. I suoi mercati target principali includono l'elettronica di consumo, i pannelli di controllo industriali, l'illuminazione interna automobilistica e l'indicazione di stato generica dove lo spazio è prezioso e sono richieste prestazioni affidabili.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

I valori massimi assoluti definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Per i chip rosso e giallo, la corrente diretta continua massima (DC) è nominalmente di 30 mA. La corrente diretta di picco, ammissibile in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza di impulso 0.1ms), è significativamente più alta, pari a 80 mA. La massima dissipazione di potenza per ciascun chip è di 75 mW. Un parametro critico per la progettazione del circuito è il fattore di derating di 0.4 mA/°C, che indica che la corrente diretta continua ammissibile deve essere ridotta linearmente man mano che la temperatura ambiente supera i 25°C per prevenire il surriscaldamento. La tensione inversa massima è di 5V per entrambi i colori. Il dispositivo è classificato per funzionare entro un intervallo di temperatura ambiente compreso tra -30°C e +85°C e può essere conservato tra -40°C e +85°C.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

In condizioni di test standard (Ta=25°C, IF=20 mA), il LED presenta specifiche metriche di prestazione. L'intensità luminosa (Iv) per il chip rosso ha un valore tipico di 45.0 mcd (millicandele), con un valore minimo specificato di 18.0 mcd. Il chip giallo è tipicamente più luminoso, con un'intensità luminosa di 75.0 mcd e un minimo di 28.0 mcd. Entrambi i chip condividono una tensione diretta tipica (Vf) di 2.0V, con un massimo di 2.4V a 20 mA. Questa tensione diretta relativamente bassa è vantaggiosa per la progettazione di circuiti a basso consumo. L'angolo di visione (2θ1/2) è ampio 130 gradi per entrambi i colori, fornendo un pattern di emissione ampio. La lunghezza d'onda di picco di emissione (λp) è tipicamente 639 nm per il rosso e 591 nm per il giallo, mentre la lunghezza d'onda dominante (λd) è tipicamente 631 nm e 589 nm, rispettivamente. La semilarghezza della linea spettrale (Δλ) è di 15 nm, indicando un'emissione di colore relativamente pura. Altri parametri includono una corrente inversa massima (Ir) di 10 μA a 5V e una capacità tipica (C) di 40 pF.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Il prodotto utilizza un sistema di binning per classificare i LED in base alla loro intensità luminosa, garantendo coerenza all'interno di un lotto di produzione. Per il chip rosso, i bin sono etichettati M, N, P e Q, con intervalli di intensità minimo-massimo rispettivamente di 18.0-28.0 mcd, 28.0-45.0 mcd, 45.0-71.0 mcd e 71.0-112.0 mcd. Il chip giallo utilizza i bin N, P, Q e R, coprendo intervalli da 28.0-45.0 mcd fino a 112.0-180.0 mcd. A ciascun bin di intensità viene applicata una tolleranza di +/-15%. Questo sistema consente ai progettisti di selezionare il grado di luminosità appropriato per la loro applicazione, bilanciando costi e requisiti prestazionali. La scheda tecnica non indica un binning separato per lunghezza d'onda o tensione diretta per questo specifico numero di parte.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene l'estratto di testo fornito faccia riferimento a curve caratteristiche tipiche a pagina 6, i grafici specifici non sono inclusi nel testo. Tipicamente, tali schede tecniche includono curve che illustrano la relazione tra corrente diretta e intensità luminosa (curva I-Iv), corrente diretta e tensione diretta (curva I-V) e l'effetto della temperatura ambiente sull'intensità luminosa. Queste curve sono essenziali affinché i progettisti comprendano il comportamento non lineare del LED. Ad esempio, la curva I-Iv mostra che l'intensità luminosa aumenta con la corrente ma può saturarsi a correnti più elevate. La curva I-V è cruciale per selezionare la resistenza limitatrice di corrente appropriata. Le curve di derating per temperatura dimostrano visivamente come la corrente massima ammissibile diminuisca con l'aumento della temperatura ambiente, il che è fondamentale per garantire l'affidabilità a lungo termine in ambienti termicamente impegnativi.

5. Informazioni Meccaniche e di Package

Il LED è fornito in un package a montaggio superficiale. Le esatte dimensioni fisiche del componente stesso sono dettagliate nel disegno delle dimensioni del package (riferito a pagina 1 della scheda tecnica). Il dispositivo è fornito in formato nastro e bobina compatibile con l'assemblaggio automatico. La larghezza del nastro è di 8mm ed è avvolto su una bobina standard di diametro 7 pollici (178mm). Ogni bobina contiene 3000 pezzi del LED. Per ordini che non sono una bobina intera, si applica una quantità minima di imballaggio di 500 pezzi per i residui. L'imballaggio è conforme alle specifiche ANSI/EIA 481-1-A-1994. Il nastro ha tasche a rilievo per i componenti, che sono sigillate con un nastro coprente superiore. Il numero massimo consentito di componenti mancanti consecutivi nel nastro è due.

6. Guida alla Saldatura e al Montaggio

6.1 Profili di Saldatura

La scheda tecnica fornisce raccomandazioni dettagliate sulle condizioni di saldatura per prevenire danni termici. Per la saldatura a rifusione a infrarossi (IR), è suggerito un profilo di temperatura specifico. La temperatura di picco non deve superare i 260°C e il tempo al di sopra di questa temperatura deve essere limitato a un massimo di 5 secondi. È consigliata anche una fase di pre-riscaldamento. Sono suggeriti profili separati per processi di saldatura normali e per processi senza piombo (Pb-free), quest'ultimi richiedono pasta saldante con composizione SnAgCu. Per la saldatura a onda, è specificata una temperatura massima dell'onda di saldatura di 260°C per un massimo di 10 secondi, con un limite di pre-riscaldamento di 100°C per un massimo di 60 secondi. Per la saldatura manuale con saldatore, la temperatura della punta non deve superare i 300°C e il tempo di contatto deve essere limitato a 3 secondi per giunto, una sola volta.

6.2 Conservazione e Manipolazione

Una corretta conservazione è fondamentale per mantenere la saldabilità. I LED devono essere conservati in un ambiente che non superi i 30°C e il 70% di umidità relativa. Se rimossi dalla loro confezione originale a barriera di umidità, devono essere sottoposti a saldatura a rifusione IR entro una settimana. Per una conservazione più lunga al di fuori della busta originale, devono essere conservati in un contenitore sigillato con essiccante o in un essiccatore a azoto. I componenti conservati non confezionati per più di una settimana richiedono un processo di baking a circa 60°C per almeno 24 ore prima dell'assemblaggio per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire l'effetto "popcorn" durante la rifusione.

6.3 Pulizia

Se è necessaria la pulizia dopo la saldatura, devono essere utilizzati solo solventi specificati. Prodotti chimici non specificati potrebbero danneggiare il package del LED. Il metodo consigliato è immergere il LED in alcol etilico o isopropilico a temperatura ambiente normale per meno di un minuto. La pulizia aggressiva o ad ultrasuoni non è consigliata a meno che non sia stata specificamente testata e qualificata.

7. Suggerimenti Applicativi

7.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo LED bicolore è ideale per applicazioni che richiedono l'indicazione di stato con più di una condizione. Usi comuni includono indicatori di alimentazione/standby (es. rosso per standby, giallo per acceso), indicatori di guasto/avviso, indicatori dello stato di carica della batteria e feedback di selezione modalità in dispositivi consumer come router, caricabatterie, apparecchi audio e piccoli elettrodomestici. Il suo ampio angolo di visione lo rende adatto per applicazioni su pannelli frontali dove l'utente può visualizzare l'indicatore da un'angolatura.

7.2 Considerazioni Progettuali e Metodo di Pilotaggio

I LED sono dispositivi pilotati in corrente. Per garantire una luminosità uniforme, specialmente quando vengono utilizzati più LED in parallelo, è fortemente raccomandato utilizzare una resistenza limitatrice di corrente in serie per ciascun LED (Modello di Circuito A). Pilotare più LED in parallelo senza resistenze individuali (Modello di Circuito B) è sconsigliato perché piccole variazioni nella caratteristica della tensione diretta (Vf) di ciascun LED possono causare differenze significative nella corrente che scorre attraverso ciascuno, portando a una luminosità non uniforme. Il circuito di pilotaggio deve essere progettato per limitare la corrente al valore massimo DC di 30 mA per chip, considerando il fattore di derating se la temperatura ambiente di funzionamento è superiore a 25°C.

7.3 Protezione dalle Scariche Elettrostatiche (ESD)

Il LED è sensibile alle scariche elettrostatiche. Per prevenire danni da ESD durante la manipolazione e l'assemblaggio, sono essenziali le seguenti precauzioni: il personale deve indossare braccialetti conduttivi o guanti antistatici. Tutte le attrezzature, i banchi di lavoro e gli scaffali di stoccaggio devono essere correttamente messi a terra. Può essere utilizzato un ionizzatore per neutralizzare la carica statica che può accumularsi sulla lente di plastica a causa dell'attrito durante la manipolazione. Queste misure sono fondamentali per mantenere un'elevata resa produttiva e l'affidabilità del prodotto.

8. Confronto e Differenziazione Tecnica

La caratteristica differenziante principale di questo componente è l'integrazione di due chip AlInGaP ad alta efficienza in un unico package SMD compatto. La tecnologia AlInGaP offre un'efficienza luminosa più elevata e una migliore stabilità termica rispetto a tecnologie più datate come il GaAsP per i colori rosso e giallo. La capacità bicolore riduce il numero di componenti e lo spazio sulla scheda rispetto all'uso di due LED monocromatici separati. L'ampio angolo di visione di 130 gradi è un altro vantaggio competitivo per applicazioni che richiedono visibilità fuori asse. Il dettagliato sistema di binning fornisce ai progettisti prestazioni ottiche prevedibili.

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Posso pilotare contemporaneamente sia il chip rosso che quello giallo alla loro piena corrente di 30mA?

R: No. I Valori Massimi Assoluti specificano 30mA DC per chip. Pilotare entrambi contemporaneamente a piena corrente probabilmente supererebbe i limiti di dissipazione di potenza totale del package e causerebbe surriscaldamento. Il circuito di pilotaggio deve essere progettato per gestire la potenza totale.

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 lunghezza d'onda alla quale lo spettro di emissione ha la sua massima intensità. La lunghezza d'onda dominante (λd) è derivata dal diagramma di cromaticità CIE e rappresenta la singola lunghezza d'onda che meglio corrisponde al colore percepito della luce dall'occhio umano. La λd è spesso più rilevante per la specifica del colore.

p>D: Come seleziono la resistenza limitatrice di corrente corretta?

R: Usa la Legge di Ohm: R = (V_alimentazione - Vf_LED) / I_LED. Usa la Vf massima dalla scheda tecnica (2.4V) per un progetto conservativo per garantire che la corrente non superi mai il livello desiderato anche con variazioni da parte a parte. Ad esempio, con un'alimentazione di 5V e una corrente target di 20mA: R = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 Ohm. Usa il prossimo valore standard, ad esempio 130 o 150 Ohm, e calcola la dissipazione di potenza effettiva nella resistenza (P = I^2 * R).

10. Caso Pratico di Progetto e Utilizzo

Considera la progettazione di un indicatore di doppio stato per uno switch di rete. L'obiettivo è mostrare lo stato del collegamento (giallo fisso) e l'attività (rosso lampeggiante). Il LTST-C155KSKRKT è perfetto per questo. Due pin GPIO indipendenti del microcontrollore possono essere utilizzati per pilotare il LED attraverso resistenze limitatrici di corrente separate. I pin 1 e 3 sarebbero collegati per l'anodo/catodo giallo, e i pin 2 e 4 per il rosso. Il progetto deve garantire che i pin del microcontrollore possano assorbire/fornire corrente sufficiente (es. 20mA per colore). Se lo switch opera in un ambiente caldo (es. 50°C all'interno di un contenitore), la corrente diretta deve essere sottoposta a derating. La corrente con derating = 30mA - [0.4 mA/°C * (50°C - 25°C)] = 30mA - 10mA = 20mA. Pertanto, progettare per 20mA fin dall'inizio fornisce un margine di sicurezza per il funzionamento a temperatura elevata.

11. Introduzione al Principio di Funzionamento

I Diodi Emettitori di Luce (LED) sono dispositivi semiconduttori che emettono luce quando una corrente elettrica li attraversa. Questo fenomeno è chiamato elettroluminescenza. Nel sistema di materiale AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) utilizzato in questo LED, quando viene applicata una tensione diretta attraverso la giunzione p-n, gli elettroni dalla regione di tipo n e le lacune dalla regione di tipo p vengono iniettati nella regione attiva. Quando questi elettroni e lacune 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. L'AlInGaP ha un bandgap adatto per produrre luce rossa, arancione e gialla ad alta efficienza. Il package bicolore ospita semplicemente due di questi chip semiconduttori con composizioni di materiale diverse (bandgap) all'interno di un unico incapsulante, con connessioni elettriche separate per il controllo indipendente.

12. Tendenze Tecnologiche

La tendenza generale nella tecnologia LED per applicazioni di indicazione continua verso una maggiore efficienza, dimensioni del package più piccole e un consumo energetico inferiore. L'AlInGaP rimane la tecnologia dominante per LED rossi, arancioni e gialli ad alte prestazioni grazie alla sua superiore efficacia e stabilità. L'integrazione, come si vede in questo dispositivo bicolore, è una tendenza chiave per risparmiare spazio sul PCB e semplificare l'assemblaggio nell'elettronica sempre più miniaturizzata. C'è anche una crescente enfasi su un binning preciso e tolleranze più strette per soddisfare le esigenze di applicazioni che richiedono colore e luminosità consistenti, come nei gruppi strumenti automobilistici o nell'elettronica di consumo dove l'uniformità estetica è importante. Inoltre, la compatibilità con processi di saldatura senza piombo e ad alta temperatura è ora un requisito standard per tutti i componenti utilizzati nella moderna produzione elettronica.