Scheda Tecnica LED SMD LTST-S115KGKFKT-5A - Doppio Colore Laterale (Verde/Arancione) - 5mA - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento fornisce le specifiche tecniche complete per il LTST-S115KGKFKT-5A, un LED SMD (Surface-Mount Device) a doppio colore con emissione laterale. Questo componente integra due chip semiconduttori distinti in un unico package: uno emette luce verde e l'altro luce arancione. È progettato per applicazioni che richiedono spie luminose compatte, affidabili e luminose o retroilluminazione dove lo spazio è limitato e sono necessari più stati di colore da una singola posizione del componente.

Il LED utilizza la tecnologia semiconduttrice avanzata AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) per entrambi i chip, nota per produrre un'elevata efficienza luminosa e un'ottima purezza del colore. Il dispositivo è alloggiato in un package standard conforme alle norme EIA, rendendolo compatibile con le attrezzature di assemblaggio automatico pick-and-place e i processi standard di saldatura a rifusione a infrarossi (IR) utilizzati nella produzione elettronica di massa. Il prodotto è conforme alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose), classificandolo come prodotto ecologico.

2. Valori Massimi Assoluti

I valori massimi assoluti definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Questi valori sono specificati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C e sono identici per entrambi i chip, verde e arancione, all'interno del package.

• Dissipazione di Potenza (Pd):Massimo 75 mW per chip. Superare questo limite può portare a surriscaldamento e guasto catastrofico.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):Massimo 80 mA. Questo valore si applica in condizioni di impulso con un ciclo di lavoro di 1/10 e una larghezza di impulso di 0,1 ms. Non deve essere utilizzato per il funzionamento continuo in corrente continua.
• Corrente Diretta Continua (I_F):Massimo 30 mA per il funzionamento continuo. Questa è la corrente massima consigliata per prestazioni affidabili a lungo termine.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento:Da -30°C a +85°C. Il dispositivo è progettato per funzionare all'interno di questo intervallo di temperatura ambiente.
• Intervallo di Temperatura di Conservazione:Da -40°C a +85°C. Il dispositivo può essere conservato senza degradazione entro questi limiti.
• Condizioni di Saldatura a Infrarossi:Il package può resistere a una temperatura di picco di 260°C per un massimo di 10 secondi durante la saldatura a rifusione, tipica dei processi di assemblaggio senza piombo (Pb-free).

3. Caratteristiche Elettriche e Ottiche

I seguenti parametri sono misurati a Ta=25°C con una corrente diretta (I_F) di 5 mA, salvo diversa indicazione. Questi rappresentano le prestazioni tipiche del dispositivo.

3.1 Intensità Luminosa e Angolo di Visione

• Intensità Luminosa Chip Verde (I_V):Minimo 9,0 mcd, valore tipico non specificato, massimo 22,4 mcd.
• Intensità Luminosa Chip Arancione (I_V):Minimo 11,2 mcd, valore tipico non specificato, massimo 28,0 mcd.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):120 gradi (tipico) per entrambi i colori. L'angolo di visione è definito come l'angolo totale in cui l'intensità luminosa è la metà di quella misurata sull'asse centrale (0°). Questo ampio angolo di visione è caratteristico dei package LED a emissione laterale.

3.2 Caratteristiche Spettrali

• Lunghezza d'Onda di Picco Chip Verde (λ_P):575 nm (tipico).
• Lunghezza d'Onda di Picco Chip Arancione (λ_P):611 nm (tipico).
• Lunghezza d'Onda Dominante Chip Verde (λ_d):Varia da 567,5 nm (min) a 576,5 nm (max) a I_F=5mA. La lunghezza d'onda dominante è la singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano che definisce il colore.
• Lunghezza d'Onda Dominante Chip Arancione (λ_d):Varia da 600,5 nm (min) a 612,5 nm (max) a I_F=5mA.
• Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ):Circa 20 nm (tipico) per il verde e 17 nm (tipico) per l'arancione. Questo parametro indica la purezza spettrale della luce emessa.

3.3 Parametri Elettrici

• Tensione Diretta (V_F):Per entrambi i chip, verde e arancione, V_Fvaria da 1,7 V (minimo) a 2,4 V (massimo) a I_F=5mA.
• Corrente Inversa (I_R):Massimo 10 μA per entrambi i chip quando viene applicata una tensione inversa (V_R) di 5V.Nota Importante:Questo LED non è progettato per funzionare in polarizzazione inversa. Il test I_Rserve solo per la caratterizzazione; applicare tensione inversa nel circuito può danneggiare il dispositivo.

4. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza di luminosità e colore, i LED vengono suddivisi in bin in base all'intensità luminosa e alla lunghezza d'onda dominante misurate. Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfano requisiti specifici di uniformità per l'applicazione.

4.1 Binning dell'Intensità Luminosa

Chip Verde:Binning a I_F=5mA.

- Codice Bin KL: 9,0 mcd (Min) a 14,0 mcd (Max).

- Codice Bin LM: 14,0 mcd (Min) a 22,4 mcd (Max).

La tolleranza all'interno di ogni bin di intensità è +/-15%.

Chip Arancione:Binning a I_F=5mA.

- Codice Bin L: 11,2 mcd (Min) a 18,0 mcd (Max).

- Codice Bin M: 18,0 mcd (Min) a 28,0 mcd (Max).

La tolleranza all'interno di ogni bin di intensità è +/-15%.

4.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

Chip Verde:Binning a I_F=5mA.

- Codice Bin C: 567,5 nm a 570,5 nm.

- Codice Bin D: 570,5 nm a 573,5 nm.

- Codice Bin E: 573,5 nm a 576,5 nm.

La tolleranza per ogni bin di lunghezza d'onda è +/- 1 nm.

Chip Arancione:Binning a I_F=5mA.

- Codice Bin P: 600,5 nm a 603,5 nm.

- Codice Bin Q: 603,5 nm a 606,5 nm.

- Codice Bin R: 606,5 nm a 609,5 nm.

- Codice Bin S: 609,5 nm a 612,5 nm.

La tolleranza per ogni bin di lunghezza d'onda è +/- 1 nm.

5. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento a curve di prestazione tipiche essenziali per comprendere il comportamento del dispositivo in diverse condizioni. Sebbene i grafici specifici non siano riprodotti nel testo, le loro implicazioni sono critiche per la progettazione.

• Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V):Questa curva mostra la relazione tra la corrente che attraversa il LED e la caduta di tensione ai suoi capi. È non lineare, tipica di un diodo. I progettisti la utilizzano per determinare il valore appropriato della resistenza limitatrice di corrente per una data tensione di alimentazione, al fine di ottenere la corrente operativa desiderata (es. 5mA o fino a 30mA DC).
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta:Questo grafico illustra come l'emissione luminosa aumenti con la corrente. È generalmente lineare nell'intervallo operativo consigliato, ma satura a correnti molto elevate. Aiuta nella selezione della corrente di pilotaggio per la luminosità richiesta.
• Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente:L'emissione luminosa dei LED diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Questa curva è vitale per le applicazioni che operano in ambienti a temperatura elevata per garantire che venga mantenuta una luminosità sufficiente.
• Distribuzione Spettrale:Queste curve tracciano la potenza radiante relativa in funzione della lunghezza d'onda, mostrando le lunghezze d'onda di picco e dominante e la larghezza a mezza altezza spettrale, confermando la purezza del colore.

6. Informazioni Meccaniche e sul Package

6.1 Dimensioni del Package e Assegnazione dei Pin

Il dispositivo utilizza un footprint di package standard EIA. Il disegno dimensionale specifico fornisce le misure critiche per la progettazione del land pattern del PCB (Printed Circuit Board). L'assegnazione dei pin è la seguente: il Catodo del chip arancione è collegato al Pin C1 e il Catodo del chip verde è collegato al Pin C2. L'anodo comune è tipicamente l'altro pin/i come definito nel disegno. La polarità corretta deve essere osservata durante l'assemblaggio.

6.2 Layout Consigliato dei Pad di Saldatura

Viene fornito un footprint consigliato per i pad di saldatura per garantire la formazione di giunzioni saldate affidabili durante la rifusione. Rispettare queste dimensioni aiuta a prevenire l'effetto "tombstoning" (il componente si solleva su un'estremità) e garantisce una corretta bagnatura e resistenza meccanica.

7. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

7.1 Profilo di Saldatura a Rifusione

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

- Zona di Pre-riscaldamento:Rampa fino a 150-200°C.

- Tempo di Soak/Pre-riscaldamento:Massimo 120 secondi.

- Temperatura di Picco:Massimo 260°C.

- Tempo Sopra il Liquido (TAL):Il tempo entro 5°C dalla temperatura di picco dovrebbe essere limitato, tipicamente a un massimo di 10 secondi come da valore massimo assoluto.

Nota Critica:La scheda tecnica afferma esplicitamente che i profili di saldatura con temperature di picco inferiori a 245°C potrebbero essere insufficienti a meno che il PCB non abbia una placcatura in stagno, evidenziando la necessità di un'adeguata energia termica per la corretta formazione della giunzione saldata con saldatura senza piombo.

7.2 Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale, deve essere eseguita con un saldatore a temperatura controllata.

- Temperatura del Saldatore:Massimo 300°C.

- Tempo di Saldatura:Massimo 3 secondi per giunzione.

- Frequenza:Questa operazione deve essere eseguita una sola volta per evitare danni da stress termico al package del LED o ai bond dei fili.

7.3 Pulizia

Se è necessaria la pulizia dopo la saldatura, devono essere utilizzati solo solventi specificati. La scheda tecnica raccomanda di immergere il LED in alcol etilico o isopropilico a temperatura ambiente normale per meno di un minuto. L'uso di prodotti chimici non specificati può danneggiare la lente in plastica o il materiale del package.

8. Imballaggio e Manipolazione

8.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

I LED sono forniti su nastro portacomponenti standard da 8 mm su bobine da 7 pollici (178 mm) di diametro. Questo imballaggio è compatibile con le attrezzature di assemblaggio automatico SMD.

- Quantità per Bobina:3000 pezzi.

- Quantità Minima di Confezionamento:500 pezzi per quantità residue.

- L'imballaggio segue le specifiche ANSI/EIA-481. Le tasche vuote nel nastro sono sigillate con un nastro di copertura.

8.2 Condizioni di Conservazione

Una corretta conservazione è cruciale per mantenere la saldabilità e le prestazioni.

- Confezione Sigillata:Conservare a ≤30°C e ≤90% di Umidità Relativa (UR). I componenti sono utilizzabili per un anno dalla data di codice quando conservati nella busta barriera all'umidità originale con essiccante.

- Confezione Aperta:Se la busta barriera all'umidità viene aperta, l'ambiente di conservazione non deve superare i 30°C / 60% UR. I componenti devono essere sottoposti a saldatura a rifusione IR entro una settimana dall'esposizione. Per esposizioni più lunghe, si consiglia di eseguire un baking a circa 60°C per almeno 20 ore prima dell'assemblaggio per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire l'effetto "popcorning" (crepe nel package durante la rifusione).

8.3 Precauzioni contro le Scariche Elettrostatiche (ESD)

I LED AlInGaP sono sensibili alle scariche elettrostatiche. Devono essere prese precauzioni di manipolazione:

- Utilizzare braccialetti o guanti antistatici collegati a terra.

- Assicurarsi che tutte le postazioni di lavoro, gli strumenti e le attrezzature siano correttamente collegati a terra.

- Trasportare e conservare i componenti in imballaggi sicuri per l'ESD.

9. Suggerimenti Applicativi e Considerazioni di Progettazione

Applicazioni Tipiche:Questo LED a doppio colore con emissione laterale è ideale per applicazioni con spazio limitato dove è richiesta un'indicazione di stato. Esempi includono:

- Spie di stato montate su pannelli di elettronica di consumo, apparecchiature di rete o controlli industriali.

- Retroilluminazione per simboli o icone sui frontali, dove la luce deve essere diretta parallelamente al PCB.

- Indicatori a più stati (es. verde per "acceso/pronto", arancione per "standby/avviso") utilizzando un unico footprint di componente.

Considerazioni di Progettazione:

1. Limitazione della Corrente:Utilizzare sempre una resistenza in serie per limitare la corrente diretta al valore desiderato (es. 5mA per luminosità standard, fino a 30mA per il massimo). Calcolare il valore della resistenza usando R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F, utilizzando il valore massimo di V_Fdalla scheda tecnica per un progetto conservativo.

2. Gestione Termica:Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa, assicurarsi che il layout del PCB non intrappoli calore attorno al LED, specialmente se pilotato vicino alla corrente continua massima. Un'adeguata area di rame può aiutare a dissipare il calore.

3. Circuito di Pilotaggio:I due chip hanno catodi separati (C1, C2) e un anodo comune. Possono essere pilotati indipendentemente collegando l'anodo comune a un'alimentazione positiva e facendo scorrere la corrente attraverso i rispettivi pin catodici tramite transistor o pin GPIO di microcontrollori configurati come sink di corrente.

4. Progettazione Ottica:Il pattern di emissione laterale di 120 gradi è utile per una visibilità ad ampio angolo. Considerare il posizionamento relativo a light pipe o diffusori per ottenere l'effetto visivo desiderato.

10. Confronto Tecnico e Differenziazione

Le caratteristiche chiave che differenziano questo LED sono la suacapacità a doppio colore in un package lateralee l'uso dellatecnologia AlInGaP.

• vs. LED Laterali Monocolore:Questo dispositivo risparmia spazio sul PCB e costi di assemblaggio sostituendo due LED monocolore separati con un unico componente, semplificando la distinta base e il layout.
• AlInGaP vs. Altre Tecnologie:Rispetto ai tradizionali LED GaP (Fosfuro di Gallio), AlInGaP offre un'efficienza luminosa significativamente più elevata, risultando in un'emissione più luminosa a parità di corrente di pilotaggio. Offre anche una saturazione del colore e una stabilità superiori rispetto ad alcune tecnologie più datate, in funzione della temperatura e della durata.
• Compatibilità del Package:Il footprint standard EIA garantisce la compatibilità drop-in con molti progetti esistenti e linee di assemblaggio automatico, riducendo lo sforzo di qualifica.

11. Domande Frequenti (FAQ)

D1: Posso pilotare contemporaneamente sia il chip verde che quello arancione?

R1: Sì, ma è necessario assicurarsi che la dissipazione di potenza totale non superi i limiti del package. Se si pilotano entrambi alla loro corrente continua massima (30mA ciascuno) con una V_Ftipica di ~2,0V, la potenza sarebbe di ~120mW, superando il limite di 75mW per chip. Pertanto, non è consigliato il funzionamento simultaneo a piena corrente. Per un uso simultaneo, ridurre la corrente per mantenere la potenza totale entro limiti sicuri.

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 alla quale lo spettro di emissione ha la massima intensità. La lunghezza d'onda dominante (λ_d) è la singola lunghezza d'onda che l'occhio umano percepisce come il colore della luce, calcolata dalle coordinate cromatiche CIE. λ_dè spesso più rilevante per la specifica del colore nelle applicazioni.

D3: Perché è importante il valore della corrente inversa se non dovrei applicare tensione inversa?

R3: Il valore I_Rè un parametro di test di qualità e di dispersione per il produttore. Nel tuo circuito, devi proteggere il LED da tensioni inverse accidentali, che possono verificarsi durante l'inserimento a caldo o in determinate configurazioni del circuito. È essenziale utilizzare un diodo in serie o assicurare la polarità corretta.

D4: Come interpreto i codici di bin quando ordino?

R4: Il numero di parte LTST-S115KGKFKT-5A include codici di bin specifici (es. KG per intensità/lunghezza d'onda del verde, KF per l'arancione). Consultare la lista dettagliata dei codici di bin del produttore o specificare la luminosità richiesta (es. bin LM per verde più luminoso) e il colore (es. bin D per una specifica tonalità di verde) quando si ordina, per assicurarsi di ricevere componenti che soddisfino i requisiti di uniformità.

12. Principi Operativi

L'emissione luminosa in questo LED si basa sull'elettroluminescenza nei materiali semiconduttori AlInGaP. Quando viene applicata una tensione diretta che supera la tensione di soglia del diodo (circa 1,7-2,4V), elettroni e lacune vengono iniettati rispettivamente dalla regione n-type e p-type nella regione attiva del chip semiconduttore. Questi portatori di carica si ricombinano, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). La lunghezza d'onda specifica (colore) della luce emessa è determinata dall'energia del bandgap della composizione della lega AlInGaP, che viene accuratamente progettata durante la fabbricazione del chip per produrre luce verde (~575 nm) e arancione (~611 nm). Il package laterale incorpora una lente modellata che sagoma la luce emessa in un ampio pattern di visione di 120 gradi, dirigendola parallelamente al piano di montaggio del PCB.