LTST-S326TBKFKT-5A Scheda Tecnica LED SMD - Doppio Colore Laterale (Blu/Arancione) - Pacchetto EIA - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTST-S326TBKFKT-5A è una lampada LED SMD (Surface Mount Device) compatta, a visione laterale e doppio colore. È progettata per l'assemblaggio automatizzato su circuito stampato (PCB) ed è ideale per applicazioni in cui lo spazio è un vincolo critico. Il dispositivo integra due distinti chip semiconduttori in un unico package: un chip InGaN (Indio Gallio Nitruro) per l'emissione blu e un chip AlInGaP (Alluminio Indio Gallio Fosfuro) per l'emissione arancione. Questa configurazione consente di ottenere due indicatori di stato indipendenti o colori di retroilluminazione da un'unica impronta sul componente.

Il mercato principale per questo LED include una vasta gamma di elettronica di consumo e industriale. Le sue dimensioni ridotte e la compatibilità con i processi di assemblaggio ad alto volume lo rendono adatto per dispositivi portatili, apparecchiature di comunicazione, hardware informatico e varie applicazioni di indicazione.

1.1 Caratteristiche e Vantaggi Principali

• Doppio Colore in un Unico Package:Integra sorgenti luminose blu e arancione, risparmiando spazio sul PCB e semplificando la progettazione per l'indicazione multi-stato.
• Alta Luminosità:Utilizza la tecnologia di chip Ultra Bright InGaN e AlInGaP per un'elevata intensità luminosa.
• Package Standard di Settore:Conforme agli standard EIA (Electronic Industries Alliance), garantendo compatibilità con le macchine automatiche pick-and-place.
• Conformità RoHS:Prodotto per soddisfare le direttive sulla restrizione delle sostanze pericolose.
• Compatibile con Saldatura a Rifusione:Progettato per resistere ai processi di saldatura a rifusione a infrarossi (IR), cruciali per l'assemblaggio moderno di PCB.
• Piedini Stagnati:Migliora la saldabilità e l'affidabilità a lungo termine del collegamento elettrico.

1.2 Applicazioni Target

• Retroilluminazione per tastiere, keypad e micro-display.
• Indicatori di stato e alimentazione nelle apparecchiature di telecomunicazione e di rete.
• Illuminazione di segnali e simboli in elettrodomestici e dispositivi per l'automazione d'ufficio.
• Pannelli di stato per apparecchiature industriali.

2. Parametri Tecnici: Interpretazione Oggettiva Approfondita

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Il funzionamento in queste condizioni non è garantito.

• Dissipazione di Potenza (Pd):Blu: 76 mW, Arancione: 62.5 mW. Questa è la massima potenza che il LED può dissipare come calore a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C. Superarla può portare a surriscaldamento e riduzione della durata di vita.
• Corrente Diretta Continua (IF):Blu: 20 mA, Arancione: 25 mA. La massima corrente continua che può essere applicata. Una resistenza limitatrice di corrente è obbligatoria in serie con il LED in qualsiasi circuito pratico.
• Corrente Diretta di Picco:Blu: 100 mA, Arancione: 60 mA (a ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms). Questo valore è rilevante per il funzionamento in impulsi, come nei display multiplexati.
• Intervallo di Temperatura:Funzionamento: -20°C a +80°C; Stoccaggio: -30°C a +100°C. Le prestazioni del dispositivo sono caratterizzate nell'intervallo di funzionamento.
• Condizioni di Saldatura:Resiste a 260°C per 10 secondi, in linea con i profili comuni di rifusione senza piombo (Pb-free).

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Misurate a Ta=25°C e una corrente di prova standard (IF) di 5 mA, questi parametri definiscono le prestazioni tipiche.

• Intensità Luminosa (Iv):Una misura chiave della luminosità percepita. Per il chip Blu, varia da 11.2 mcd (min) a 45.0 mcd (max). Per il chip Arancione, varia da 18.0 mcd a 112.0 mcd. Il chip arancione tipicamente mostra un'efficacia luminosa più alta.
• Angolo di Visione (2θ1/2):130 gradi (tipico per entrambi i colori). Questo ampio angolo di visione è caratteristico dei LED laterali, fornendo un pattern di emissione ampio adatto per applicazioni a illuminazione laterale o indicatori.
• Tensione Diretta (VF):Blu: 2.6V a 3.4V; Arancione: 1.6V a 2.4V (a IF=5mA). La tensione diretta è un parametro critico per il design del circuito, poiché determina la caduta di tensione ai capi del LED e il valore della resistenza in serie richiesta. Il LED blu richiede una tensione di pilotaggio più alta a causa del suo materiale semiconduttore a bandgap più ampio.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λP) & Lunghezza d'Onda Dominante (λd):Blu: λP ~468 nm, λd 463-477 nm. Arancione: λP ~611 nm, λd 598-612 nm. La lunghezza d'onda dominante definisce il colore percepito. La semilarghezza spettrale (Δλ) è 25 nm per il blu e 17 nm per l'arancione, indicando la purezza del colore.
• Corrente Inversa (IR):Max 10 μA a VR=5V. I LED non sono progettati per funzionare in polarizzazione inversa; questo parametro è solo per scopi di test. Applicare tensione inversa può danneggiare il dispositivo.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nella produzione, i LED vengono selezionati (binning) in base a parametri ottici chiave. Il LTST-S326TBKFKT-5A utilizza un sistema di binning per l'Intensità Luminosa.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

L'output luminoso è categorizzato in bin con una tolleranza di +/-15% all'interno di ciascun bin.

• Bin Chip Blu:L (11.2-18.0 mcd), M (18.0-28.0 mcd), N (28.0-45.0 mcd).
• Bin Chip Arancione:M (18.0-28.0 mcd), N (28.0-45.0 mcd), P (45.0-71.0 mcd), Q (71.0-112.0 mcd).

Questo binning consente ai progettisti di selezionare componenti con una luminosità minima garantita per la loro applicazione, assicurando coerenza visiva nei prodotti finali. Il bin specifico per un dato lotto di produzione è tipicamente indicato nel codice d'ordine o sulle etichette della confezione.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene il PDF faccia riferimento a curve tipiche, queste non sono fornite nell'estratto. Sulla base del comportamento standard dei LED, le seguenti analisi sono dedotte dai parametri forniti.

4.1 Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V)

La relazione I-V è esponenziale. Per il LED blu, la tensione di soglia è più alta (~2.6V) rispetto al LED arancione (~1.6V). La curva mostrerà un aumento brusco della corrente una volta che la tensione diretta supera questa soglia. Una regolazione corretta della corrente (tramite una resistenza in serie o un driver a corrente costante) è essenziale per prevenire la fuga termica, poiché la tensione diretta diminuisce con l'aumentare della temperatura, il che può portare a un aumento distruttivo della corrente se pilotata da una sorgente di tensione.

4.2 Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta

L'intensità luminosa è approssimativamente proporzionale alla corrente diretta fino a un certo punto. Operare al di sopra della corrente continua raccomandata (20/25 mA) aumenterà la luminosità ma a scapito di una maggiore dissipazione di potenza, ridotta efficienza e accelerata diminuzione del flusso luminoso (declino dell'output luminoso nel tempo).

4.3 Dipendenza dalla Temperatura

Le prestazioni del LED sono sensibili alla temperatura. All'aumentare della temperatura di giunzione: L'intensità luminosa generalmente diminuisce, la tensione diretta (VF) diminuisce leggermente e la lunghezza d'onda dominante può spostarsi (tipicamente verso valori più lunghi per l'InGaN). L'intervallo di temperatura operativa specificato di -20°C a +80°C definisce le condizioni ambientali in cui le caratteristiche pubblicate sono valide. Un'adeguata gestione termica sul PCB è importante per mantenere prestazioni e longevità.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package e Assegnazione dei Pin

Il dispositivo è conforme al profilo di un package SMD standard EIA. Le dimensioni chiave includono la dimensione del corpo e la spaziatura dei piedini. Tutte le dimensioni hanno una tolleranza di ±0.1 mm salvo diversa specifica. L'assegnazione dei pin è critica per il corretto orientamento: Il Pin C1 è assegnato all'anodo del chip Arancione (AlInGaP), e il Pin C2 è assegnato all'anodo del chip Blu (InGaN). Il catodo è comune. Il package è "water clear", cioè la lente è trasparente, permettendo di vedere il vero colore del chip.

5.2 Design Consigliato dei Pad PCB e Polarità

Viene fornito un land pattern (impronta) consigliato per garantire una saldatura affidabile e un corretto allineamento. Il design include tipicamente zone di rilievo termico e definizioni della maschera di saldatura. La polarità deve essere rigorosamente osservata durante il posizionamento. La marcatura sul corpo del dispositivo (spesso un punto o un angolo smussato) indica il lato del catodo (comune). Una polarità errata impedirà l'illuminazione del LED e l'applicazione di tensione inversa potrebbe danneggiarlo.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Parametri di Saldatura a Rifusione IR

Per processi di saldatura senza piombo (Pb-free), viene fornito un profilo di rifusione suggerito. I parametri chiave includono: Zona di pre-riscaldamento (150-200°C), tempo di pre-riscaldamento (max 120 secondi), temperatura di picco (max 260°C) e tempo sopra il liquidus (alla temperatura di picco, max 10 secondi). Il dispositivo può resistere a un massimo di due cicli di rifusione in queste condizioni. Il rispetto di questo profilo è cruciale per prevenire shock termico, delaminazione o danni al chip LED e alla lente epossidica.

6.2 Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale, deve essere eseguita con cautela. La temperatura della punta del saldatore non deve superare i 300°C e il tempo di saldatura per piedino deve essere limitato a un massimo di 3 secondi. Per la saldatura manuale è raccomandato un solo ciclo di saldatura per minimizzare lo stress termico.

6.3 Condizioni di Stoccaggio e Manipolazione

Stoccaggio (Confezione Sigillata):Conservare a ≤30°C e ≤90% di Umidità Relativa (UR). La durata di conservazione è di un anno se conservato nella busta originale anti-umidità con essiccante.
Stoccaggio (Confezione Aperta):Per i componenti rimossi dalla loro confezione sigillata, l'ambiente non deve superare i 30°C / 60% UR. I componenti devono essere utilizzati entro una settimana (MSL Livello 3). Per uno stoccaggio più lungo fuori dalla busta originale, devono essere conservati in un contenitore sigillato con essiccante o in ambiente di azoto. Se conservati per più di una settimana, è richiesta una cottura a 60°C per almeno 20 ore prima della saldatura per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire l'"effetto popcorn" durante la rifusione.
Precauzioni ESD:I LED sono sensibili alle scariche elettrostatiche (ESD). La manipolazione deve essere eseguita su postazioni di lavoro messe a terra utilizzando braccialetti o guanti antistatici per prevenire guasti latenti o catastrofici.

6.4 Pulizia

Se è richiesta la pulizia dopo la saldatura, devono essere utilizzati solo solventi specificati. È accettabile immergere il LED in alcol etilico o isopropilico a temperatura ambiente per meno di un minuto. Prodotti chimici aggressivi o non specificati possono danneggiare il materiale del package plastico, portando a scolorimento o crepe.

7. Confezionamento e Informazioni d'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

I LED sono forniti confezionati in nastro portacomponenti goffrato da 8mm di larghezza su bobine da 7 pollici (178 mm) di diametro. Questo è il confezionamento standard per le apparecchiature di assemblaggio automatico. Ogni bobina contiene 3000 pezzi. Il nastro ha un nastro di copertura per proteggere i componenti durante la spedizione e la manipolazione. Il confezionamento è conforme alle specifiche ANSI/EIA-481.

7.2 Quantità Minima d'Ordine e Dettagli della Bobina

La quantità standard per bobina piena è di 3000 pezzi. Per quantità inferiori a una bobina piena, si applica una quantità minima di confezionamento di 500 pezzi per i pezzi rimanenti. La specifica di confezionamento consente un massimo di due componenti mancanti consecutivi nel nastro.

8. Suggerimenti per il Design Applicativo

8.1 Considerazioni sul Design del Circuito

• Limitazione di Corrente:Utilizzare sempre una resistenza in serie per limitare la corrente diretta al valore desiderato (es. 5 mA per test, fino al valore massimo DC per la massima luminosità). Calcolare il valore della resistenza usando la Legge di Ohm: R = (Vcc - VF) / IF, dove Vcc è la tensione di alimentazione, VF è la tensione diretta del LED (usare il valore max per un design sicuro) e IF è la corrente desiderata.
• Alimentazione:Assicurare un'alimentazione DC stabile. Ripple o picchi di tensione possono influenzare luminosità e longevità.
• Connessione in Parallelo:Evitare di collegare LED direttamente in parallelo senza singole resistenze limitatrici di corrente, poiché lievi variazioni in VF possono causare un'"accaparramento" di corrente, dove un LED assorbe la maggior parte della corrente.

8.2 Gestione Termica

Sebbene i LED SMD siano piccoli, la dissipazione di potenza (fino a 76 mW) genera calore. Assicurarsi che il PCB abbia un'adeguata area di rame (thermal pad) collegata ai pad del catodo/anodo del LED per fungere da dissipatore di calore. Evitare di posizionare il LED vicino ad altri componenti che generano calore.

8.3 Integrazione Ottica

La natura laterale di questo LED lo rende ideale per applicazioni in cui la luce deve essere diretta parallelamente alla superficie del PCB, come in una guida luminosa per pannelli a illuminazione laterale o per illuminare simboli su un pannello frontale. Considerare l'angolo di visione di 130 gradi quando si progettano light pipe o diffusori per garantire un'illuminazione uniforme.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

La principale differenziazione del LTST-S326TBKFKT-5A risiede nella sua configurazione a doppio colore e visione laterale all'interno di un package SMD standard. Rispetto all'uso di due LED monocromatici separati, offre una riduzione del 50% dell'impronta PCB richiesta. L'uso di InGaN per il blu e AlInGaP per l'arancione fornisce una buona combinazione di luminosità e saturazione del colore. L'ampio angolo di visione è un vantaggio specifico rispetto ai LED a visione dall'alto per compiti di illuminazione laterale. La sua compatibilità con la rifusione IR standard e il confezionamento a nastro e bobina lo allinea con processi di produzione ad alto volume e costo-efficaci.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

10.1 Posso pilotare entrambi i colori simultaneamente?

No, i due chip condividono un catodo comune ma hanno anodi indipendenti (C1 per Arancione, C2 per Blu). Devono essere pilotati da sorgenti di corrente separate (es. due pin GPIO di un microcontrollore, ciascuno con la propria resistenza in serie). Pilotarli simultaneamente con una singola sorgente collegata a entrambi gli anodi non è possibile con questa configurazione dei pin.

10.2 Perché la tensione diretta è diversa per i due colori?

La tensione diretta è una proprietà fondamentale dell'energia del bandgap del materiale semiconduttore. La luce blu ha un'energia del fotone più alta, che richiede un semiconduttore con un bandgap più ampio (InGaN). Un bandgap più ampio si correla con una tensione diretta più alta. La luce arancione dell'AlInGaP ha un'energia del fotone più bassa e quindi una tensione diretta più bassa.

10.3 Cosa significa lente "Water Clear"?

Una lente "Water Clear" o trasparente non diffonde la luce. Permette di vedere il vero colore saturo del chip LED. Questo è in contrasto con una lente "diffusa" o "lattea", che disperde la luce, creando un pattern di emissione più ampio e morbido ma spesso con una leggera riduzione della saturazione del colore percepita e dell'intensità assiale.

10.4 Come interpreto il codice di bin per il mio ordine?

Il codice di bin (es. "N" per il blu, "Q" per l'arancione) specifica l'intervallo garantito di intensità luminosa per quel lotto di produzione. Dovresti specificare il/i bin richiesti quando ordini per garantire la coerenza della luminosità tra tutte le unità nel tuo prodotto. Se non specificato, potresti ricevere parti da qualsiasi bin disponibile all'interno della gamma del prodotto.

11. Caso Pratico di Design e Utilizzo

Scenario: Indicatore Doppio-Stato per un Router di Rete.Un progettista ha bisogno di due indicatori di stato (Alimentazione e Attività di Rete) ma ha spazio limitato sul pannello frontale. Utilizza un LTST-S326TBKFKT-5A. Il chip Arancione (C1) è collegato a una sorgente di corrente costante di 5mA per indicare "Alimentazione Accesa" (fisso). Il chip Blu (C2) è collegato a un pin GPIO di un microcontrollore programmato per lampeggiare a 1Hz per indicare "Attività di Rete". Un'unica impronta di componente fornisce due segnali visivi distinti. L'emissione laterale è accoppiata in una piccola guida luminosa stampata su misura che dirige la luce verso le etichette del pannello frontale.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

I Diodi Emettitori di Luce (LED) sono dispositivi semiconduttori che emettono luce attraverso l'elettroluminescenza. Quando una tensione diretta è applicata attraverso la giunzione p-n, gli elettroni dal materiale di tipo n si ricombinano con le lacune del materiale di tipo p. Questa ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). Il colore (lunghezza d'onda) della luce emessa è determinato dal bandgap di energia del materiale semiconduttore. I materiali InGaN sono usati per lunghezze d'onda più corte (blu, verde, bianco), mentre i materiali AlInGaP sono usati per lunghezze d'onda più lunghe (rosso, arancione, giallo). Il package laterale incorpora una cavità riflettente e una lente epossidica stampata per modellare e dirigere l'output luminoso lateralmente dal chip.

13. Tendenze Tecnologiche

La tendenza nei LED SMD per indicatori e retroilluminazione continua verso una maggiore efficienza (più lumen per watt), dimensioni del package più piccole e una maggiore integrazione. Package a doppio e multi-colore in impronte ultra-miniaturizzate (es. 0402, 0201 metrico) stanno diventando più comuni. C'è anche un focus sul miglioramento della coerenza del colore e sul restringimento delle tolleranze di binning. Inoltre, la spinta verso un'affidabilità e prestazioni più elevate in ambienti ostili spinge i progressi nei materiali del package e nella tecnologia dei chip. I principi di pilotaggio efficiente della corrente, gestione termica e protezione ESD rimangono fondamentali per tutte le applicazioni LED.