Scheda Tecnica LED SMD LTST-FS63HBGED - LED Laterale a Colori Completi - Spessore 0.30mm - Blu/Verde/Rosso - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTST-FS63HBGED è un LED a montaggio superficiale (SMD) altamente integrato, progettato per applicazioni elettroniche moderne con vincoli di spazio. Rappresenta una configurazione specializzata all'interno della famiglia dei LED miniaturizzati, ingegnerizzata specificamente per i processi di assemblaggio automatizzato su circuito stampato (PCB). Questo dispositivo combina tre distinte sorgenti luminose a semiconduttore in un unico package eccezionalmente sottile, abilitando la capacità a colori completi in un ingombro minimo.

1.1 Vantaggi Principali e Posizionamento del Prodotto

Il vantaggio competitivo primario di questo LED risiede nel suo profilo ultrasottile di 0,30 mm, che lo rende un componente a emissione laterale. Questo fattore di forma è cruciale per applicazioni dove lo spazio verticale è severamente limitato, come nei dispositivi mobili ultrasottili, nella tecnologia indossabile e nei pannelli a illuminazione laterale. L'integrazione dei chip Blu (InGaN), Verde (InGaN) e Rosso (AlInGaP) consente la generazione di un ampio spettro di colori attraverso il controllo individuale o combinato, eliminando la necessità di più LED discreti a singolo colore. Il package utilizza una lente diffondente bianca, che aiuta a miscelare la luce dei tre chip e fornisce un aspetto più uniforme se osservato fuori asse.

1.2 Mercato di Riferimento e Applicazioni

Il dispositivo è rivolto a un'ampia gamma di produttori di apparecchiature elettroniche. I suoi principali segmenti applicativi includono:

• Elettronica di Consumo:Retroilluminazione per tastiere, pulsantieri e indicatori di stato in telefoni cordless/cellulari, notebook, tablet e telecomandi.
• Automazione d'Ufficio e Sistemi di Rete:Indicatori di stato e attività in router, switch, modem, stampanti e dispositivi di archiviazione esterni.
• Elettrodomestici e Apparecchiature Industriali:Illuminazione dell'interfaccia utente, luci di stato operative e indicatori simbolici sui pannelli di controllo.
• Tecnologia dei Display:Adatto per microdisplay e come sorgente luminosa compatta per l'illuminazione di piccoli segnali e simboli.

Il dispositivo è completamente compatibile con le attrezzature di posizionamento automatico ad alto volume e i processi di saldatura a rifusione a infrarossi (IR), allineandosi con le moderne linee di produzione conformi RoHS.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

Una comprensione approfondita delle caratteristiche elettriche e ottiche è essenziale per un design di circuito affidabile e per ottenere le prestazioni 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):Varia in base al colore: Blu: 97,5 mW, Verde: 100,5 mW, Rosso: 81,0 mW. Questo parametro, combinato con la resistenza termica (implicita dalle curve di derating), determina la massima corrente diretta sostenibile a temperature ambiente elevate.
• Corrente Diretta:La corrente diretta continua in DC è nominalmente di 30 mA per tutti e tre i colori. È ammessa una corrente diretta di picco più alta di 100 mA, ma solo in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza d'impulso 0,1 ms) per gestire la temperatura di giunzione.
• Soglia di Scarica Elettrostatica (ESD):Valutata a 2000V (Modello del Corpo Umano). Questo è un livello standard per componenti di grado consumer, che richiede le normali precauzioni di manipolazione ESD durante l'assemblaggio.
• Intervalli di Temperatura:Funzionamento: da -40°C a +85°C; Magazzinaggio: da -40°C a +100°C. L'ampio intervallo operativo lo rende adatto sia per ambienti consumer che per alcuni ambienti industriali.
• Condizioni di Saldatura:Resiste alla rifusione IR a una temperatura di picco di 260°C per 10 secondi, compatibile con i processi di saldatura senza piombo (Pb-free).

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche (Tipiche a Ta=25°C)

Queste sono le condizioni di test standard e i valori di prestazione tipici utilizzati per la progettazione e il binning.

• Intensità Luminosa (Iv):Misurata a specifiche correnti di test (Blu: 12mA, Verde: 30mA, Rosso: 30mA). Il valore tipico è 2750 mcd (millicandela), con un minimo di 1735 mcd e un massimo di 4265 mcd. La variazione è gestita dal sistema di binning.
• Angolo di Visione (2θ1/2):Molto ampio, 130 gradi (tipico). Questo è l'angolo totale a cui l'intensità luminosa scende alla metà del valore sull'asse, caratteristica di un LED a emissione laterale con lente diffondente, che fornisce un'illuminazione ampia e uniforme.
• Parametri di Lunghezza d'Onda:
  • Lunghezza d'Onda di Picco di Emissione (λP): Blu: 466 nm, Verde: 516 nm, Rosso: 632 nm (tipico).
  • Lunghezza d'Onda Dominante (λd): L'intervallo definisce il colore percepito. Blu: 467-477 nm, Verde: 516-526 nm, Rosso: 618-628 nm.
  • Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ): Blu: 25 nm, Verde: 35 nm, Rosso: 20 nm (tipico). Questo indica la purezza spettrale; un Δλ più piccolo significa una luce più monocromatica.
• Tensione Diretta (Vf):La caduta di tensione ai capi del LED alla corrente di test. Gli intervalli sono: Blu: 2,45-3,25V, Verde: 2,55-3,35V, Rosso: 1,90-2,70V. Questo intervallo deve essere considerato per il design del driver, specialmente per alimentatori a tensione costante.
• Corrente Inversa (Ir):Massimo di 10 μA a una tensione inversa (Vr) di 5V. Questo test è per l'assicurazione della qualità; il dispositivo non è progettato per funzionare in polarizzazione inversa.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza di colore e luminosità nella produzione, i LED vengono suddivisi in bin. Il LTST-FS63HBGED utilizza due criteri di binning primari.

3.1 Classe di Intensità Luminosa (Iv)

I LED vengono suddivisi in base alla loro intensità luminosa misurata alle correnti di test standard. I bin sono definiti come:

- Bin BB:Da 1735 mcd (Min) a 2340 mcd (Max).

- Bin CC:Da 2340 mcd (Min) a 3160 mcd (Max).

- Bin DD:Da 3160 mcd (Min) a 4265 mcd (Max).

Una tolleranza di +/-15% viene applicata all'interno di ciascun bin. I progettisti devono specificare il bin richiesto per garantire un livello di luminosità minimo per la loro applicazione.

3.2 Classe di Tonalità (Cromaticità del Colore)

Questo è un binning bidimensionale più complesso basato sulle coordinate di cromaticità CIE 1931 (x, y). La scheda tecnica fornisce una matrice di bin (es. B0, B1, B2, B3, C0, C1... D3). Ogni bin è definito da un'area quadrilatera sul diagramma cromatico. Ad esempio, il Bin B0 copre coordinate entro i confini definiti da (x: 0,2685-0,2885, y: 0,2730-0,3010). È consentita una tolleranza di +/- 0,01 su ciascuna coordinata (x, y) all'interno di un bin. Questo sistema garantisce che tutti i LED all'interno di uno specifico bin di tonalità appariranno visivamente identici in colore in condizioni standard, il che è fondamentale per applicazioni che richiedono un aspetto cromatico uniforme su più indicatori.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Le curve caratteristiche fornite offrono una visione più approfondita del comportamento del dispositivo in condizioni variabili.

4.1 Intensità Relativa vs. Lunghezza d'Onda (Fig.1)

Questa curva di distribuzione spettrale mostra la potenza luminosa relativa a ciascuna lunghezza d'onda. Conferma visivamente le lunghezze d'onda di picco (λP) e le larghezze a mezza altezza spettrale (Δλ) per ciascun chip di colore. Le curve per InGaN (Blu e Verde) tipicamente mostrano un picco più netto rispetto a AlInGaP (Rosso), che può avere uno spettro leggermente più ampio.

4.2 Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Fig.2)

Questa curva IV è di natura non lineare ed esponenziale, tipica di un diodo. La curva mostrerà diverse tensioni di soglia per il Rosso (AlInGaP, ~1,9V) rispetto al Blu/Verde (InGaN, ~2,5-3,0V). La pendenza della curva nella regione operativa rappresenta la resistenza dinamica del LED. Questo grafico è cruciale per progettare driver a corrente costante per garantire un funzionamento stabile nell'intervallo di tensione diretta.

4.3 Curva di Derating della Corrente Diretta (Fig.3)

Questo è uno dei grafici più critici per l'affidabilità. Mostra la massima corrente diretta continua ammissibile in funzione della temperatura ambiente (Ta). All'aumentare di Ta, la corrente massima deve essere ridotta per prevenire che la temperatura di giunzione del LED superi il suo limite, il che accelererebbe il decadimento del flusso luminoso e ridurrebbe la durata di vita. La curva mostra tipicamente un derating lineare da una corrente specificata a 25°C fino a zero alla massima temperatura di giunzione (implicita dalla temperatura operativa massima).

4.4 Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta (Fig.4)

Questa curva mostra che l'output luminoso (intensità luminosa) aumenta con la corrente diretta, ma la relazione non è perfettamente lineare, specialmente a correnti più elevate dove l'efficienza può diminuire a causa dell'aumento del calore. Aiuta i progettisti a scegliere una corrente operativa che bilanci luminosità, efficienza e longevità.

4.5 Diagramma di Radiazione (Fig.5 & Fig.6)

Questi diagrammi polari illustrano la distribuzione spaziale dell'intensità luminosa. Un LED laterale con lente diffondente mostra tipicamente un pattern di emissione ampio, simile a lambertiano. La Fig.5 (Orizzontale) e la Fig.6 (Verticale) mostrerebbero l'intensità in funzione dell'angolo dall'asse centrale, confermando l'angolo di visione di 130 gradi. Il pattern dovrebbe essere simmetrico per un aspetto fuori asse coerente.

5. Informazioni Meccaniche, di Packaging e Assemblaggio

5.1 Dimensioni del Package e Assegnazione dei Pin

Il dispositivo è conforme a un profilo standard di package EIA. Le dimensioni critiche includono la lunghezza totale, la larghezza e lo spessore ultra-critico di 0,30 mm. L'assegnazione dei pin è chiaramente definita: il Pin 3 è il catodo comune (o anodo, a seconda della costruzione interna; la scheda tecnica lo specifica come il pin comune per tutti e tre i colori). L'anodo per il chip Rosso è il Pin 1, per il Verde il Pin 2 e per il Blu il Pin 4. Questa informazione è vitale per un corretto layout del PCB e orientamento durante l'assemblaggio.

5.2 Design Consigliato dei Pad PCB e Direzione di Saldatura

La scheda tecnica include una raccomandazione per il land pattern. Questo mostra la dimensione e forma ottimale dei pad di rame sul PCB per garantire un giunto di saldatura affidabile minimizzando l'effetto "tombstoning" (il componente che si solleva su un'estremità durante la rifusione). Indica anche il corretto orientamento del LED sul nastro rispetto al PCB per le macchine pick-and-place automatiche.

5.3 Specifiche di Packaging a Nastro e Bobina

I LED sono forniti su nastro portacomponenti goffrato da 8 mm di larghezza avvolto su bobine da 7 pollici (178 mm) di diametro. Le specifiche chiave includono:

- Dimensioni della Tasca:Dimensione precisa della cavità per trattenere saldamente il LED.

- Passo:La distanza tra le tasche dei componenti (es. 4mm).

- Dimensioni della Bobina:Diametro del mozzo, diametro della flangia e larghezza totale.

- Quantità:4000 pezzi per bobina piena.

- Nastro di Copertura:Utilizzato per sigillare le tasche; deve avere la corretta forza di strappo per la macchina di posizionamento.

- Standard di Packaging:Conforme a ANSI/EIA-481.

- Regole di Qualità:Massimo due componenti mancanti consecutivi consentiti; quantità minima per confezioni residue è di 500 pezzi.

6. Linee Guida per Assemblaggio, Manipolazione e Applicazione

6.1 Processo di Saldatura

Il dispositivo è qualificato per la saldatura a rifusione a infrarossi (IR) con profilo senza piombo. Il parametro critico è una temperatura di picco di 260°C per una durata di 10 secondi, come definito nei valori massimi assoluti. I progettisti devono assicurarsi che il profilo del forno a rifusione rimanga entro questi limiti per evitare danni al package plastico o ai bond interni.

6.2 Pulizia

La pulizia post-saldatura deve essere eseguita con cura. Dovrebbero essere utilizzati solo solventi specificati. La scheda tecnica raccomanda l'immersione in alcol etilico o isopropilico a temperatura ambiente normale per meno di un minuto. Prodotti chimici più aggressivi o esposizioni prolungate possono danneggiare la lente epossidica o le marcature del package.

6.3 Precauzioni contro le Scariche Elettrostatiche (ESD)

Sebbene valutato a 2000V HBM, il dispositivo è suscettibile ai danni da ESD. Sono obbligatorie procedure di manipolazione adeguate: utilizzare braccialetti antistatici collegati a terra, tappetini antistatici e assicurarsi che tutte le attrezzature siano correttamente messe a terra. Il LED non dovrebbe essere maneggiato direttamente con le mani nude.

6.4 Condizioni di Magazzinaggio

Per preservare la durata di conservazione, i LED dovrebbero essere conservati nella loro busta barriera all'umidità originale a condizioni di 30°C o meno e umidità relativa del 90% o meno. Il periodo di utilizzo consigliato è di un anno dalla data di spedizione se conservato in queste condizioni. Se la busta è stata aperta o la scheda indicatrice di umidità mostra un'esposizione eccessiva all'umidità, potrebbe essere necessaria una fase di "baking" prima della rifusione per prevenire l'effetto "popcorning" (crepe del package dovute alla rapida espansione del vapore).

6.5 Avvertenze per l'Applicazione

La scheda tecnica dichiara esplicitamente l'uso previsto per "apparecchiature elettroniche ordinarie". Per applicazioni che richiedono un'affidabilità eccezionale dove un guasto potrebbe mettere in pericolo vite o salute (aviazione, medicale, sistemi di sicurezza dei trasporti), è richiesta una consultazione e qualifica preventiva con il produttore. Ciò evidenzia la classificazione del componente per uso commerciale/industriale, non necessariamente per applicazioni critiche per la sicurezza senza ulteriore verifica.

7. Considerazioni di Progettazione e Circuiti Applicativi Tipici

7.1 Pilotaggio del LED

A causa della caratteristica IV esponenziale, i LED devono essere pilotati da una sorgente di corrente, non di tensione, per un output luminoso stabile. Il metodo più semplice è utilizzare una resistenza limitatrice di corrente in serie con un'alimentazione di tensione. Il valore della resistenza (R) si calcola come R = (V_alimentazione - Vf_LED) / If, dove Vf_LED è la tensione diretta del chip di colore specifico alla corrente desiderata (If). Poiché Vf ha un intervallo, la resistenza dovrebbe essere scelta per garantire che If non superi il valore massimo nominale anche con la Vf minima. Per applicazioni di precisione o alimentate a batteria, è consigliato un driver LED dedicato a corrente costante. Ogni chip di colore deve essere pilotato indipendentemente per abilitare la miscelazione completa dei colori.

7.2 Gestione Termica

Nonostante le sue piccole dimensioni, gestire la temperatura di giunzione è la chiave per la longevità. Il percorso primario per la dissipazione del calore è attraverso i pad di saldatura nel rame del PCB. Pertanto, utilizzare il layout di pad consigliato e massimizzare l'area di rame collegata ai pad (thermal relief) è importante. Evitare di operare alla corrente massima assoluta, specialmente ad alte temperature ambiente, e fare riferimento alla curva di derating.

7.3 Integrazione Ottica

La lente diffondente bianca fornisce un output luminoso miscelato. Per applicazioni che richiedono pattern di fascio specifici, possono essere progettate ottiche secondarie (guide luminose, riflettori) attorno al LED. L'ampio angolo di visione lo rende adatto per l'illuminazione laterale di guide luminose sottili comunemente usate nella retroilluminazione dei pulsanti.

8. Confronto Tecnico e Differenziazione

I principali fattori di differenziazione del LTST-FS63HBGED sul mercato sono:

1. Fattore di Forma:Lo spessore di 0,30 mm è un abilitatore chiave per design ultrasottili, distinguendolo dai LED SMD standard a emissione superiore che sono tipicamente più alti.

2. Integrazione:Combinare tre chip di colore primario in un unico package risparmia spazio sul PCB e semplifica l'assemblaggio rispetto all'uso di tre LED separati.

3. Prestazioni:L'uso di InGaN per blu/verde e AlInGaP per il rosso fornisce alta efficienza e buona saturazione del colore.

4. Producibilità:La piena compatibilità con le linee di assemblaggio SMT automatiche ad alta velocità lo rende conveniente per la produzione di massa.

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Posso pilotare tutti e tre i colori simultaneamente alla loro massima corrente continua di 30mA ciascuno?

R: No. Deve essere considerata la dissipazione di potenza totale. Il funzionamento simultaneo a 30mA ciascuno probabilmente supererebbe la capacità di dissipazione totale del package, portando a surriscaldamento. La curva di derating e le singole valutazioni Pd devono essere utilizzate per determinare le correnti operative simultanee sicure in base alla temperatura ambiente.

D: Perché le correnti di test sono diverse per i chip Blu (12mA) rispetto a Verde/Rosso (30mA)?

R: Ciò è legato all'efficienza intrinseca e alle caratteristiche operative dei diversi materiali semiconduttori (InGaN vs. AlInGaP). Il produttore ha scelto correnti di test che rappresentano un punto operativo tipico ed efficiente per ciascun chip per raggiungere l'intensità luminosa target gestendo calore e longevità.

D: Come posso ottenere luce bianca con questo LED RGB?

R: La luce bianca viene creata miscelando i tre colori primari a specifici rapporti di intensità. Ciò richiede una modulazione di larghezza d'impulso (PWM) indipendente o un controllo analogico della corrente per ciascun chip. I rapporti esatti dipendono dai bin di cromaticità dei LED specifici utilizzati e dal punto bianco target (es. bianco freddo, bianco caldo).

D: È necessaria la protezione dalla tensione inversa?

R: Sebbene il dispositivo possa resistere a un test di polarizzazione inversa di 5V, non è progettato per funzionare in inversione. Se esiste la possibilità che venga applicata una tensione inversa nel circuito (es. con un carico induttivo o con un segnale AC-coupled), dovrebbe essere utilizzato un diodo di protezione esterno in serie o in parallelo (a seconda della configurazione).