LTST-B32JEGBK-AT Scheda Tecnica LED SMD - RGB a Colori Pieni - Altezza 0.65mm - Corrente Diretta 25mA/20mA - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTST-B32JEGBK-AT è un LED a montaggio superficiale (SMD) compatto e a colori pieni, progettato per applicazioni elettroniche moderne che richiedono un'indicazione cromatica vivace o un'illuminazione di fondo in un ingombro minimo. Questo dispositivo integra tre distinti chip semiconduttori in un unico package: un chip AlInGaP per l'emissione rossa e due chip InGaN per l'emissione verde e blu. Questa combinazione consente la generazione di un ampio spettro di colori attraverso il controllo individuale o combinato delle tre sorgenti luminose primarie. La sua caratteristica distintiva è un profilo eccezionalmente basso di 0,65 mm, che lo rende adatto per applicazioni in cui lo spazio verticale è severamente limitato, come nell'elettronica di consumo ultrasottile, nei dispositivi indossabili o nei pannelli di controllo sofisticati.

Il LED è confezionato su nastro da 8 mm e fornito su bobine da 7 pollici di diametro, conformi agli standard EIA, il che garantisce la compatibilità con le attrezzature di montaggio automatico pick-and-place ad alta velocità comunemente utilizzate nella produzione di massa. Inoltre, è qualificato per i processi di saldatura a rifusione a infrarossi (IR) senza piombo, allineandosi con le normative ambientali e le pratiche produttive contemporanee.

1.1 Caratteristiche

• Conforme alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose).
• Profilo del package ultrasottile con un'altezza di soli 0,65 mm.
• Utilizza la tecnologia ad alta efficienza AlInGaP per la luce rossa e la tecnologia InGaN per la luce verde e blu, ottenendo un'elevata intensità luminosa.
• Confezionato su nastro da 8 mm su bobine da 7 pollici per la manipolazione automatizzata.
• Contorno del package conforme allo standard EIA.
• Progettato per la compatibilità con i livelli di pilotaggio dei circuiti integrati (IC).
• Adatto all'uso con apparecchiature di posizionamento automatico.
• Resiste ai profili standard di saldatura a rifusione a infrarossi.

1.2 Applicazioni

• Indicatori di stato e di alimentazione in apparecchiature di telecomunicazioni, dispositivi per l'automazione d'ufficio, elettrodomestici e sistemi di controllo industriale.
• Retroilluminazione per tastiere, pulsanti di controllo e keypad.
• Illuminazione per micro-display e indicatori simbolici.
• Illuminazione di segnalazione generica dove è richiesta la capacità multicolore.

2. Parametri Tecnici: Interpretazione Oggettiva Approfondita

Le prestazioni del LTST-B32JEGBK-AT sono definite da un insieme completo di parametri elettrici, ottici e termici. Comprendere queste specifiche è cruciale per una progettazione del circuito affidabile e per ottenere le prestazioni visive desiderate.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Il funzionamento a questi limiti o oltre non è garantito.

• Dissipazione di Potenza (Pd):Rosso: 62,5 mW, Verde/Blu: 76 mW. Questo parametro, combinato con la resistenza termica, determina la potenza massima ammissibile per prevenire il surriscaldamento.
• Corrente Diretta di Picco (I_F(PEAK)):Rosso: 60 mA, Verde/Blu: 100 mA. Questa è la massima corrente impulsiva ammissibile, tipicamente specificata con un basso ciclo di lavoro (1/10) e una breve larghezza di impulso (0,1 ms), utile per il multiplexing o brevi impulsi ad alta luminosità.
• Corrente Diretta Continua (I_F):Rosso: 25 mA, Verde/Blu: 20 mA. Questa è la massima corrente continua raccomandata per un funzionamento affidabile a lungo termine.
• Resistenza alla Scarica Elettrostatica (ESD):Rosso: 2000V (HBM), Verde/Blu: 1000V (HBM). I chip InGaN verdi e blu sono generalmente più sensibili all'ESD rispetto al chip rosso AlInGaP, richiedendo precauzioni di manipolazione più rigorose.
• Temperatura di Funzionamento e Conservazione:-40°C a +85°C (funzionamento), -40°C a +90°C (conservazione). Questo definisce le condizioni ambientali che il dispositivo può sopportare.
• Condizione di Saldatura a Infrarossi:Resiste a una temperatura di picco di 260°C per 10 secondi, che è una condizione standard per i processi di rifusione senza piombo.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi sono i parametri di prestazione tipici e garantiti misurati in condizioni di test standard (Ta=25°C, I_F=5mA se non diversamente specificato).

• Intensità Luminosa (I_V):Misurata in millicandele (mcd). I valori minimi sono: Rosso: 26,0 mcd, Verde: 122,0 mcd, Blu: 22,0 mcd. Il chip verde mostra un'uscita significativamente più alta grazie all'alta efficienza del materiale InGaN a questa lunghezza d'onda e alla sensibilità massima dell'occhio umano nella regione verde.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):Tipicamente 120 gradi. Questo ampio angolo di visione indica un pattern di emissione Lambertiano o quasi-Lambertiano, fornendo una luminosità uniforme su un'ampia area.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_P):Valori tipici: Rosso: 632 nm, Verde: 518 nm, Blu: 468 nm. Questa è la lunghezza d'onda alla quale la distribuzione spettrale di potenza è massima.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):La singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano che definisce il colore. Gli intervalli specificati sono: Rosso: 616-628 nm, Verde: 519-537 nm, Blu: 464-479 nm.
• Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ):Valori tipici: Rosso: 12 nm, Verde: 27 nm, Blu: 20 nm. Questo indica la purezza spettrale; un valore più piccolo significa una luce più monocromatica. La luce rossa da AlInGaP tende ad avere uno spettro più stretto rispetto al verde/blu da InGaN.
• Tensione Diretta (V_F):A 5mA: Rosso: 1,50-2,15V, Verde: 2,00-3,20V, Blu: 2,00-3,20V. La V_Finferiore del chip rosso è caratteristica della tecnologia AlInGaP rispetto all'InGaN.
• Corrente Inversa (I_R):Massimo 10 μA a V_R=5V. I LED non sono progettati per funzionare in polarizzazione inversa; questo parametro è solo per scopi di test di qualità.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza del colore e l'uniformità della luminosità nella produzione, i LED vengono suddivisi in bin in base a parametri ottici chiave.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa (Luminosità)

Ogni colore viene suddiviso in diversi ranghi (es. A, B, C...). L'intensità luminosa viene misurata a una corrente di pilotaggio standard di 5mA. Ad esempio, il bin rosso 'A' copre 26,0-31,0 mcd, mentre il bin 'E' copre 54,0-65,0 mcd. Il verde e il blu hanno le proprie tabelle di binning distinte. Una tolleranza di +/-10% viene applicata all'interno di ogni bin. I progettisti devono specificare il codice bin richiesto per garantire l'uniformità della luminosità tra più unità in un assemblaggio.

3.2 Binning della Tonalità (Lunghezza d'Onda Dominante)

Questo binning garantisce la coerenza del colore. I LED vengono suddivisi in base alla loro lunghezza d'onda dominante. Ad esempio, il rosso viene binnato da 616-628 nm in passi di 1 nm (bin 1-4). Il verde viene binnato da 519-537 nm (bin 1-6) e il blu da 464-479 nm (bin 1-5). Ogni bin ha una tolleranza di +/-1 nm. Specificare un bin di tonalità è fondamentale per applicazioni in cui è richiesta una corrispondenza precisa del colore, come nei display multi-LED o negli indicatori di stato in cui tutti i LED rossi devono apparire identici.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene grafici specifici siano referenziati nella scheda tecnica (Fig.1, Fig.5), le loro implicazioni sono standard.

• Curva I-V:La tensione diretta (V_F) aumenta con la corrente (I_F) in modo non lineare ed esponenziale, tipico di un diodo. La curva sarà diversa per ogni colore del chip a causa dei diversi materiali semiconduttori e bandgap.
• Intensità Luminosa vs. Corrente:L'uscita luminosa è generalmente proporzionale alla corrente diretta nel normale intervallo di funzionamento, ma l'efficienza può diminuire a correnti molto elevate a causa di effetti termici e del droop.
• Distribuzione Spettrale:Lo spettro di uscita per il chip rosso è garantito essere a singolo picco. I grafici mostrerebbero la potenza radiante relativa rispetto alla lunghezza d'onda, illustrando la lunghezza d'onda di picco (λ_P) e la larghezza a mezza altezza spettrale (Δλ).
• Pattern dell'Angolo di Visione:Un diagramma polare (Fig.5) illustra la distribuzione angolare dell'intensità luminosa, confermando l'angolo di visione di 120 gradi dove l'intensità scende alla metà del valore sull'asse.

5. Informazioni Meccaniche e di Package

5.1 Dimensioni del Package e Assegnazione dei Pin

Il dispositivo segue un footprint SMD standard. L'assegnazione dei pin è chiaramente definita: il Pin 2 è il catodo per il chip Rosso, il Pin 3 per il chip Verde e il Pin 4 per il chip Blu. L'anodo comune è probabilmente il Pin 1 (implicito dalla configurazione standard dei LED RGB). Tutte le dimensioni sono fornite in millimetri con una tolleranza standard di ±0,1 mm. L'altezza ultrasottile di 0,65 mm è una caratteristica meccanica chiave.

5.2 Layout Consigliato dei Pad di Saldatura su PCB

Viene fornito un design del land pattern per garantire una corretta saldatura e stabilità meccanica. Rispettare questo footprint raccomandato è essenziale per ottenere giunti di saldatura affidabili, prevenire l'effetto "tombstoning" e garantire il corretto allineamento durante il processo di rifusione.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

6.1 Condizioni di Saldatura a Rifusione IR (Processo Senza Piombo)

Viene raccomandato un profilo di rifusione dettagliato. I parametri chiave includono una fase di pre-riscaldamento, un tempo definito sopra il liquidus e una temperatura di picco non superiore a 260°C per un massimo di 10 secondi. Il dispositivo è valutato per resistere a questo profilo due volte al massimo. Per la riparazione manuale con un 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

• Precauzioni ESD:È obbligatorio l'uso di braccialetti antistatici, tappetini antistatici e apparecchiature correttamente messe a terra, specialmente per i chip verdi e blu sensibili all'ESD.
• Livello di Sensibilità all'Umidità (MSL):Il dispositivo è classificato MSL 3. Quando la busta barriera all'umidità originale viene aperta, i componenti devono essere sottoposti a saldatura a rifusione entro una settimana se conservati in condizioni ≤ 30°C/60% UR. Per una conservazione più lunga al di fuori della busta originale, è necessaria una cottura a circa 60°C per almeno 20 ore prima della saldatura per prevenire l'effetto "popcorning" durante la rifusione.
• Pulizia:Se è necessaria una pulizia post-saldatura, devono essere utilizzati solo solventi a base alcolica come alcol isopropilico o etilico. L'immersione deve avvenire a temperatura ambiente per meno di un minuto. Prodotti chimici non specificati potrebbero danneggiare il package o la lente del LED.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

I LED sono forniti su nastro portante goffrato, largo 8 mm, avvolto su bobine standard da 7 pollici (178 mm) di diametro. Ogni bobina contiene 4.000 pezzi. Il nastro ha un nastro di copertura per proteggere i componenti. Le bobine sono tipicamente imballate tre per scatola interna. L'imballaggio è conforme alle specifiche ANSI/EIA-481. Il numero di parte LTST-B32JEGBK-AT identifica in modo univoco questa specifica variante a colori pieni con lente trasparente.

8. Suggerimenti Applicativi e Considerazioni di Progettazione

8.1 Circuiti Applicativi Tipici

Ogni canale colore (Rosso, Verde, Blu) deve essere pilotato in modo indipendente. Una resistenza limitatrice di corrente in serie è essenziale per ogni pin anodo per impostare la corrente diretta desiderata e proteggere il LED. Il valore della resistenza viene calcolato utilizzando la Legge di Ohm: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Poiché V_Fdifferisce per colore, saranno tipicamente necessari tre diversi valori di resistenza anche se pilotati dalla stessa tensione di alimentazione e alla stessa corrente. Per un controllo preciso della corrente o per il multiplexing di molti LED, sono raccomandati driver IC dedicati per LED o sorgenti a corrente costante.

8.2 Gestione Termica

Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa, una corretta progettazione termica sul PCB è importante per la longevità e il mantenimento di un'uscita ottica stabile. Assicurare un'adeguata area di rame collegata al pad termico (se presente) o ai pad di saldatura del LED per fungere da dissipatore di calore, specialmente quando si opera vicino ai valori massimi o in alte temperature ambientali.

8.3 Progettazione Ottica

La lente trasparente fornisce un pattern luminoso ampio e diffuso. Per applicazioni che richiedono luce focalizzata o pattern di fascio specifici, l'ottica secondaria (come light pipe, lenti o diffusori) deve essere progettata considerando l'angolo di visione di 120 gradi del LED e la separazione spaziale dei tre chip colore all'interno del package, che può influenzare la miscelazione dei colori a brevi distanze.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Il principale fattore di differenziazione del LTST-B32JEGBK-AT è la sua combinazione di una gamma di colori RGB completa all'interno di un'altezza del package ultrasottile di 0,65 mm. Rispetto alla tecnologia più vecchia che utilizza LED a colore singolo discreti o package RGB più grandi, questo dispositivo consente design di prodotto più eleganti. L'uso di AlInGaP per il rosso offre un'efficienza più elevata e una migliore stabilità termica rispetto ad alcune altre tecnologie di LED rossi. La sua compatibilità con il montaggio automatizzato e i processi di rifusione standard riduce la complessità e il costo di produzione rispetto ai dispositivi che richiedono saldatura manuale o manipolazione speciale.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

10.1 Perché la corrente continua massima è diversa per il rosso (25mA) rispetto al verde/blu (20mA)?

Questa differenza deriva dalle proprietà intrinseche del materiale e dal design del chip. Il chip rosso AlInGaP può generalmente gestire densità di corrente leggermente più elevate entro gli stessi vincoli termici del package rispetto ai chip InGaN verdi e blu, portando a una corrente continua nominale più alta.

10.2 Posso pilotare tutti e tre i colori con una singola resistenza sull'anodo comune?

No. A causa delle tensioni dirette (V_F) significativamente diverse dei chip rosso, verde e blu, collegarli in parallelo con una singola resistenza limitatrice di corrente comporterebbe correnti gravemente sbilanciate. Il colore con la V_Fpiù bassa (rosso) assorbirebbe la maggior parte della corrente, potenzialmente superando la sua valutazione, mentre gli altri potrebbero essere deboli o non accendersi affatto. Ogni canale colore deve avere il proprio meccanismo limitatore di corrente indipendente.

10.3 Cosa significa "Codice Bin" e perché è importante specificarlo?

A causa delle variazioni di produzione, i LED non sono identici. Vengono suddivisi (binnati) dopo la produzione in base all'intensità luminosa e alla lunghezza d'onda dominante misurate. Specificare un codice bin durante l'ordine garantisce di ricevere LED con luminosità e colore quasi identici. Questo è fondamentale per applicazioni che utilizzano più LED in cui è richiesta uniformità visiva (ad esempio, un pannello di retroilluminazione o un display multi-segmento). L'uso di LED da bin diversi può comportare differenze evidenti di luminosità o colore.

11. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Caso: Progettazione di un Indicatore di Stato Multicolore per un Router di Rete

Un progettista ha bisogno di tre LED di stato (Alimentazione, Internet, Wi-Fi) ma ha spazio solo per un footprint LED sul PCB. Viene selezionato il LTST-B32JEGBK-AT. Il microcontrollore pilota ogni colore in modo indipendente: Rosso per "Alimentazione Spenta/Errore", Verde per "Funzionamento Normale", Blu per "Wi-Fi Attivo" e combinazioni come Ciano (Verde+Blu) per altri stati. L'altezza di 0,65 mm si adatta all'interno della custodia sottile del router. Il progettista specifica un bin di tonalità stretto (es. Verde Bin 2: 522-525nm) e un bin di intensità di medio livello per garantire colore e luminosità uniformi in tutte le unità prodotte. Il profilo di rifusione raccomandato viene utilizzato nell'assemblaggio e il dispositivo supera tutti i test di affidabilità.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

L'emissione di luce nei LED si basa sull'elettroluminescenza nei materiali semiconduttori. Quando una tensione diretta viene applicata attraverso la giunzione p-n, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva dove si ricombinano. Questa ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). Il colore (lunghezza d'onda) della luce emessa è determinato dall'energia del bandgap del materiale semiconduttore. L'AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) ha un bandgap corrispondente alla luce rossa e ambra-arancio. L'InGaN (Nitruro di Indio Gallio) ha un bandgap più ampio e regolabile in grado di emettere luce dallo spettro ultravioletto attraverso il blu e il verde. Integrando chip di questi diversi materiali in un unico package, si ottiene la capacità a colori pieni.

13. Tendenze di Sviluppo

La tendenza nei LED SMD per indicatori e retroilluminazione continua verso una maggiore efficienza (più luce per watt), dimensioni del package più piccole e profili più bassi per consentire prodotti finali più sottili. C'è anche una spinta verso un miglioramento della resa cromatica e della coerenza. Inoltre, l'integrazione dell'elettronica di controllo (come driver o circuiti di modulazione a larghezza di impulso) all'interno del package LED stesso è uno sviluppo in corso per semplificare la progettazione del sistema. L'uso di materiali avanzati e tecnologie di packaging a scala di chip (CSP) probabilmente spingerà ulteriormente i limiti della miniaturizzazione e delle prestazioni.