Scheda Tecnica LED SMD Bicolore LTST-C235KGKRKT - Montaggio Inverso - Verde/Rosso - 20mA - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento fornisce le specifiche tecniche complete per un LED a montaggio superficiale (SMD) bicolore a montaggio inverso. Il componente integra due distinti chip semiconduttori AlInGaP all'interno di un unico package, emettendo luce verde e rossa. È progettato per processi di assemblaggio automatizzati ed è conforme agli standard ambientali RoHS.

L'applicazione principale di questo LED è nell'illuminazione di sfondo, negli indicatori di stato e nell'illuminazione decorativa dove lo spazio è limitato e è richiesta un'indicazione a due colori dall'impronta di un singolo componente. La sua configurazione a montaggio inverso consente l'emissione di luce attraverso il PCB, abilitando soluzioni di progettazione innovative e risparmiose di spazio.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

Il dispositivo non deve essere operato oltre questi limiti per prevenire danni permanenti.

• Dissipazione di Potenza (Pd):75 mW per colore (Verde/Rosso). Definisce la potenza massima che il LED può dissipare come calore.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):80 mA (impulsata, ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms). Per brevi sovracorrenti.
• Corrente Diretta Continua (I_F):30 mA DC. La corrente operativa standard per prestazioni affidabili a lungo termine.
• Tensione Inversa (V_R):5 V. Superarla può causare la rottura della giunzione.
• Temperatura Operativa (T_opr):-30°C a +85°C. L'intervallo di temperatura ambiente per il funzionamento normale.
• Temperatura di Conservazione (T_stg):-40°C a +85°C.
• Temperatura di Saldatura:Resiste a 260°C per 10 secondi, compatibile con processi di rifusione senza piombo (Pb-free).

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche @ T_a=25°C, I_F=20mA

Questi parametri definiscono le prestazioni in condizioni operative tipiche.

• Intensità Luminosa (I_V):
  • Verde: Tipica 35.0 mcd (Min. 18.0 mcd)
  • Rosso: Tipica 45.0 mcd (Min. 18.0 mcd)
  • Misurata utilizzando un sensore filtrato secondo la curva di risposta fotopica dell'occhio CIE.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):130 gradi (tipico per entrambi i colori). Questo ampio angolo fornisce un pattern di emissione ampio, adatto per l'illuminazione d'area.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λ_P):
  • Verde: 574 nm (tipico)
  • Rosso: 639 nm (tipico)
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):
  • Verde: 571 nm (tipico)
  • Rosso: 631 nm (tipico)
  • Questa è la singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano, derivata dal diagramma di cromaticità CIE.
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ):
  • Verde: 15 nm (tipico)
  • Rosso: 20 nm (tipico)
• Tensione Diretta (V_F):
  • Tipica: 2.0 V per entrambi i colori.
  • Massima: 2.4 V per entrambi i colori.
  • Un basso V_Fcontribuisce a una maggiore efficienza.
• Corrente Inversa (I_R):Massimo 10 µA a V_R=5V.

Attenzione ESD:Il LED è sensibile alle scariche elettrostatiche (ESD). È obbligatoria una manipolazione corretta con braccialetti a terra, tappetini antistatici e attrezzature per prevenire guasti latenti o catastrofici.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

I LED sono selezionati (binnati) in base a parametri ottici chiave per garantire coerenza all'interno di un lotto di produzione.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

I bin sono definiti da valori minimi e massimi di intensità luminosa a 20mA. La tolleranza all'interno di ogni bin è +/-15%.

• Codice M:18.0 – 28.0 mcd
• Codice N:28.0 – 45.0 mcd
• Codice P:45.0 – 71.0 mcd
• Codice Q:71.0 – 112.0 mcd

Questo si applica separatamente sia al chip Verde che a quello Rosso.

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante (solo verde in questa scheda)

Per l'emettitore verde, i bin garantiscono la coerenza del colore. La tolleranza è +/-1 nm.

• Codice C:567.5 – 570.5 nm
• Codice D:570.5 – 573.5 nm
• Codice E:573.5 – 576.5 nm

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene grafici specifici siano referenziati nella scheda tecnica (es. Fig.1, Fig.6), le loro implicazioni sono critiche per la progettazione.

• Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta:L'output luminoso è approssimativamente lineare con la corrente fino alla corrente DC massima nominale. Guidare sopra I_Faumenta l'output ma riduce efficienza e durata a causa del calore.
• Tensione Diretta vs. Corrente Diretta:Mostra la tipica relazione esponenziale del diodo. Il tipico V_Fdi 2.0V a 20mA è un parametro chiave per il progetto del driver (es. calcolo della resistenza limitatrice di corrente).
• Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Per i LED AlInGaP, l'output luminoso tipicamente diminuisce all'aumentare della temperatura. Questo derating deve essere considerato per applicazioni che operano ad alte temperature ambiente.
• Distribuzione Spettrale:I grafici mostrano i picchi di emissione stretti caratteristici della tecnologia AlInGaP, centrati attorno a 574nm (verde) e 639nm (rosso). La larghezza di banda di 15-20nm indica una buona purezza del colore.
• Pattern dell'Angolo di Visione:L'angolo di visione di 130 gradi con una distribuzione quasi-Lambertiana garantisce una luminosità uniforme su un'ampia area quando visto fuori asse.

5. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

5.1 Dimensioni del Package e Assegnazione dei Pin

Il LED si conforma a un profilo di package SMD standard di settore (standard EIA). Le tolleranze dimensionali chiave sono ±0.10mm.

• Assegnazione Pin:
  • Pin 1 & 2: Anodo/Catodo per il chipVerde chip.
  • Pin 3 & 4: Anodo/Catodo per il chipRosso chip.
• Lente:Trasparente. Ciò fornisce il più ampio angolo di visione possibile e non tinge la luce emessa.

5.2 Layout Consigliato dei Piazzole di Saldatura

Viene fornito un diagramma del land pattern per garantire una corretta formazione del giunto di saldatura, una connessione elettrica affidabile e stabilità meccanica durante la rifusione. Rispettare questo pattern previene il tombstoning e assicura il corretto allineamento.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione

Viene fornito un profilo di rifusione a infrarossi (IR) suggerito, conforme agli standard JEDEC per l'assemblaggio senza piombo.

• Preriscaldamento:150-200°C per un massimo di 120 secondi per aumentare lentamente la temperatura e attivare il flussante.
• Temperatura di Picco:Massimo 260°C.
• Tempo Sopra il Liquido:Il profilo assicura che la pasta saldante sia fusa per la corretta durata per formare giunti affidabili senza danni termici al package del LED. Il componente può resistere a 260°C per 10 secondi.

Nota:Il profilo ottimale dipende dal design specifico del PCB, dalla pasta saldante e dal forno. Si raccomanda una caratterizzazione a livello di scheda.

6.2 Saldatura Manuale

Se necessario, la saldatura manuale è possibile con limiti rigorosi:

• Temperatura del Saldatore:Max 300°C.
• Tempo di Contatto:Max 3 secondi per giunto.
• Tentativi:Una sola volta. Riscaldamenti ripetuti possono danneggiare il package o i bond dei fili.

6.3 Pulizia

Dovrebbero essere usati solo detergenti specificati:

• Consigliati:Alcool etilico o isopropilico a temperatura ambiente.
• Tempo di Immersione:Meno di un minuto.
• Evitare:Solventi chimici non specificati che potrebbero danneggiare la lente epossidica o il package.

6.4 Conservazione e Manipolazione

• Busta Sigillata (con essiccante):Conservare a ≤30°C e ≤90% UR. Utilizzare entro un anno dall'apertura della busta.
• Dopo l'Apertura della Busta:Conservare a ≤30°C e ≤60% UR. Per i migliori risultati, completare la rifusione IR entro una settimana.
• Conservazione Prolungata (Aperta):Conservare in un contenitore sigillato con essiccante o in un essiccatore a azoto.
• Essiccazione (Baking):Se conservato fuori dalla busta originale per più di una settimana, essiccare a 60°C per almeno 20 ore prima della saldatura per rimuovere l'umidità e prevenire il "popcorning" durante la rifusione.

7. Confezionamento e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

Il dispositivo è fornito per l'assemblaggio automatizzato pick-and-place.

• Larghezza del Nastro Portante:8 mm.
• Diametro della Bobina:7 pollici.
• Quantità per Bobina:3000 pezzi.
• Quantità Minima d'Ordine (MOQ):500 pezzi per quantità residue.
• Sigillatura delle Tasche:Un nastro di copertura superiore sigilla le tasche vuote.
• Componenti Mancanti:Sono consentiti al massimo due componenti mancanti consecutivi, secondo gli standard di settore (ANSI/EIA 481-1-A-1994).

8. Suggerimenti per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Elettronica di Consumo:Indicatori di stato doppi su router, caricatori o apparecchi audio (es. verde per alimentazione/pronto, rosso per carica/errore).
• Illuminazione Interna Automobilistica:Illuminazione di accento o indicatori a bassa potenza, sfruttando l'ampio angolo di visione.
• Pannelli di Controllo Industriali:Indicatori di stato macchina multi-stato.
• Dispositivi Portatili:Dispositivi con spazio limitato che richiedono feedback a due colori.
• Applicazioni a Montaggio Inverso:Pannelli retroilluminati o loghi dove il LED è montato sul lato opposto del PCB, con la luce convogliata attraverso un foro o un materiale traslucido.

8.2 Considerazioni di Progettazione

• Pilotaggio della Corrente:Utilizzare sempre un driver a corrente costante o una resistenza limitatrice di corrente in serie con ogni chip LED. Calcolare il valore della resistenza usando R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F.
• Gestione Termica:Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa, assicurarsi che il PCB fornisca un adeguato smaltimento termico, specialmente se pilotato alla corrente massima o vicino ad essa, per mantenere la durata del LED e la stabilità del colore.
• Protezione ESD:Incorpora diodi di protezione ESD sulle linee di segnale collegate agli anodi del LED se sono esposte a interfacce utente.
• Miscelazione dei Colori:Controllando la corrente per ogni chip in modo indipendente, si possono creare colori intermedi (es. giallo, arancione) attraverso la miscelazione additiva dei colori.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Questo dispositivo offre vantaggi specifici nella sua nicchia:

• vs. LED Monocolore:Riduce il numero di componenti, l'impronta sul PCB e il costo di assemblaggio fornendo due colori in un unico package.
• vs. LED RGB:Offre una soluzione più semplice e spesso più conveniente quando sono richiesti solo verde e rosso, senza la complessità di un chip blu e fosforo o di tre driver separati.
• Capacità di Montaggio Inverso:Un differenziatore chiave che abilita design ottici unici non possibili con LED standard a emissione superiore.
• Tecnologia AlInGaP:Fornisce alta efficienza ed eccellente purezza del colore (spettro stretto) per verde e rosso, rispetto alle tecnologie più vecchie.
• Ampio Angolo di Visione (130°):Offre una migliore visibilità fuori asse rispetto ai LED con angoli di visione più stretti, ideale per indicatori su pannelli.

10. Domande Frequenti (FAQ)

D1: Posso pilotare sia il chip verde che quello rosso simultaneamente a 30mA ciascuno?

R1: No. La dissipazione di potenza massima assoluta è di 75 mWper chip. A 30mA e un tipico V_Fdi 2.0V, la potenza per chip è di 60 mW (P=IV). Pilotare entrambi simultaneamente a piena corrente risulta in una dissipazione totale di 120 mW, che potrebbe superare la capacità del package di dissipare calore, specialmente ad alte temperature ambiente. Si consiglia il derating o l'operazione in impulsi per l'uso simultaneo a due colori.

D2: Qual è la differenza tra lunghezza d'onda di picco e lunghezza d'onda dominante?

R2: La lunghezza d'onda di picco (λ_P) è la lunghezza d'onda fisica alla quale l'output di potenza spettrale è più alto. La lunghezza d'onda dominante (λ_d) è un valore calcolato dal diagramma di colore CIE che rappresenta il singolo colorepercepitodella luce. Per LED monocromatici come questi, sono molto vicine, ma λ_dè più rilevante per la specifica del colore.

D3: Come interpreto i codici bin quando ordino?

R3: Specifica i codici bin richiesti per l'intensità luminosa (es. Codice N) e la lunghezza d'onda dominante (es. Codice D per il verde) per assicurarti di ricevere LED con luminosità e colore coerenti. Se non specificati, potresti ricevere qualsiasi bin all'interno della gamma del prodotto.

D4: È necessario un dissipatore di calore?

R4: Per un funzionamento continuo alla corrente DC massima (30mA) in un ambiente ad alta temperatura ambiente, la gestione termica tramite il PCB (piazzole di rame, via termiche) è importante. Un dissipatore separato tipicamente non è richiesto per questo dispositivo SMD a bassa potenza se il PCB è progettato appropriatamente.

11. Caso di Studio di Progettazione

Scenario:Progettazione di un nodo sensore IoT compatto con un indicatore multi-stato.

Sfida:Spazio limitato sul PCB, necessità di stati chiari "Alimentazione/Rete/Errore".

Soluzione:Utilizzare il LED bicolore.

Implementazione:

• Solo Verde (20mA): Dispositivo alimentato e operante normalmente.
• Solo Rosso (20mA): Condizione di errore (es. guasto sensore).
• Verde & Rosso Simultaneamente (es. 10mA ciascuno per rimanere entro i limiti termici): Attività di rete/pattern lampeggiante.

Questo singolo componente fornisce tre distinti stati visivi, risparmiando spazio e semplificando la distinta materiali rispetto all'uso di due LED separati.

12. Introduzione al Principio Tecnologico

Questo LED utilizza materiale semiconduttore Fosfuro di Alluminio Indio Gallio (AlInGaP) per entrambi i chip emettitori di luce. L'AlInGaP è un semiconduttore a bandgap diretto dove la ricombinazione elettrone-lacuna rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica lunghezza d'onda della luce (colore) è determinata dall'energia del bandgap del materiale, che è ingegnerizzata controllando precisamente i rapporti di Alluminio, Indio, Gallio e Fosforo durante la crescita del cristallo. Il chip verde ha un bandgap più ampio (~2.16 eV per 574nm) del chip rosso (~1.94 eV per 639nm). I chip sono wire-bondati all'interno di un package epossidico riflettente con una lente trasparente che modella l'output luminoso. Il design a montaggio inverso significa che la superficie primaria di emissione della luce del chip è orientata verso il PCB, richiedendo un via o un'apertura nella scheda per far uscire la luce.

13. Tendenze Tecnologiche

Lo sviluppo di LED SMD come questo segue diverse tendenze del settore:

• Miniaturizzazione & Integrazione:Combinare più funzioni (due colori) in un unico package risparmia spazio sulla scheda, un driver costante nell'elettronica.
• Maggiore Efficienza:Miglioramenti continui nella crescita epitassiale AlInGaP e nel design del chip portano a una maggiore efficienza luminosa (più output luminoso per watt elettrico).
• Robustezza per l'Automazione:I package sono progettati per resistere a temperature di rifusione più elevate (per saldatura senza piombo) e agli stress meccanici della manipolazione e del posizionamento su nastro e bobina.
• Gamut di Colori Espanso:Sebbene questo LED utilizzi verde e rosso discreti, c'è una tendenza verso package multi-chip (RGB, RGBW) e LED avanzati a conversione di fosforo per ottenere una gamma più ampia di colori e indici di resa cromatica più alti per applicazioni di illuminazione.
• Prestazioni Termiche Migliorate:Nuovi materiali e design del package gestiscono meglio il calore, permettendo correnti di pilotaggio più elevate e maggiore output luminoso da un'impronta ridotta.