LTST-S33GBEGK-SN SMD LED Scheda Tecnica - 3.2x1.6x0.6mm - Blu/Rosso/Verde - 20mA - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento fornisce le specifiche tecniche complete per il LTST-S33GBEGK-SN, un LED SMD a colori completi con emissione laterale. Questo componente è progettato per il montaggio automatizzato su circuito stampato ed è adatto per applicazioni con spazio limitato in un'ampia gamma di elettronica di consumo e industriale.

1.1 Caratteristiche

• Conforme agli standard ambientali RoHS.
• Package laterale ultrasottile da 0.6mm con placcatura in stagno per una migliore saldabilità.
• Utilizza chip semiconduttori ad alta luminosità InGaN (Blu/Verde) e AlInGaP (Rosso).
• Imballato su nastro da 8mm avvolto su bobine da 7 pollici di diametro per il prelievo e posizionamento automatizzato.
• Conforme ai contorni standard del package EIA.
• Logica di pilotaggio compatibile con IC.
• Completamente compatibile con le attrezzature standard di posizionamento automatico.
• Progettato per resistere ai processi di saldatura a rifusione a infrarossi (IR).

1.2 Applicazioni

Questo LED è destinato all'uso in varie apparecchiature elettroniche dove dimensioni compatte e prestazioni affidabili sono critiche. Le aree applicative tipiche includono:

• Dispositivi di telecomunicazione e apparecchiature per l'automazione d'ufficio.
• Elettrodomestici e pannelli di controllo industriali.
• Retroilluminazione di tastiere e keypad.
• Indicatori di stato e di alimentazione.
• Micro-display e illuminazione di simboli.
• Apparecchi di segnalazione luminosa.

2. Parametri Tecnici: Interpretazione Oggettiva Approfondita

Le sezioni seguenti forniscono una suddivisione dettagliata delle caratteristiche prestazionali del LED in condizioni di test standard (Ta=25°C).

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/Verde: 76 mW max; Rosso: 50 mW max. Questo parametro è cruciale per la progettazione della gestione termica.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):Blu/Verde: 100 mA (duty cycle 1/10, impulso 0.1ms); Rosso: 80 mA. Solo per funzionamento impulsivo.
• Corrente Diretta Continua (I_F):20 mA per tutti i colori. Questa è la corrente operativa continua raccomandata.
• Intervallo di Temperatura Operativa (T_opr):-20°C a +80°C.
• Intervallo di Temperatura di Conservazione (T_stg):-30°C a +100°C.
• Condizione di Saldatura a Infrarossi:Resiste a una temperatura di picco di 260°C per 10 secondi, adatto per processi di rifusione senza piombo (Pb-free).

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Misurato a I_F= 20 mA, Ta = 25°C, salvo diversa indicazione.

• Intensità Luminosa (I_V):
  • Blu: 224 - 450 mcd (min - max).
  • Rosso: 400 - 750 mcd.
  • Verde: 1120 - 1900 mcd.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):Tipico 130 gradi. Questo ampio angolo di visione è caratteristico dei package con emissione laterale.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_P):I valori tipici sono Blu: 468 nm, Rosso: 632 nm, Verde: 518 nm.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):
  • Blu: 465 - 475 nm.
  • Rosso: 618 - 628 nm.
  • Verde: 520 - 530 nm.
• Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ):I valori tipici sono Blu: 25 nm, Rosso: 17 nm, Verde: 35 nm. Questo indica la purezza spettrale della luce emessa.
• Tensione Diretta (V_F):
  • Blu/Verde: 2.55 - 3.30 V.
  • Rosso: 1.90 - 2.50 V.
• Corrente Inversa (I_R):Massimo 10 μA a V_R= 5V. Nota: Il dispositivo non è progettato per funzionamento in polarizzazione inversa; questo parametro è solo per scopi di test IR.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

I LED sono suddivisi in bin in base a parametri elettrici e ottici chiave per garantire la coerenza nella produzione di massa. Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfano requisiti applicativi specifici per uniformità di colore e luminosità.

3.1 Binning della Tensione Diretta (V_F)

A I_F= 20 mA. La tolleranza su ogni bin è di ±0.1V.

• Blu & Verde:Bin 1: 2.55-3.05V; Bin 2: 3.05-3.30V.
• Rosso:Bin 1: 1.90-2.20V; Bin 2: 2.20-2.50V.

3.2 Binning dell'Intensità Luminosa (I_V)

A I_F= 20 mA. La tolleranza su ogni bin è di ±15%.

• Blu:S2 (224-280 mcd), T1 (280-355 mcd), T2 (355-450 mcd).
• Rosso:U1 (400-500 mcd), U2 (500-600 mcd), U3 (600-750 mcd).
• Verde:W1 (1120-1380 mcd), W2 (1380-1640 mcd), W3 (1640-1900 mcd).

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene i dati grafici specifici siano referenziati nella scheda tecnica, le relazioni tipiche sono descritte di seguito sulla base della fisica standard dei LED.

4.1 Caratteristica Corrente vs. Tensione (I-V)

La tensione diretta (V_F) presenta una relazione logaritmica con la corrente diretta (I_F). Aumenta con la corrente ma dipende anche dalla temperatura, tipicamente diminuendo all'aumentare della temperatura di giunzione.

4.2 Intensità Luminosa vs. Corrente (I_V-I_F)

L'intensità luminosa è approssimativamente proporzionale alla corrente diretta nel normale intervallo operativo. Tuttavia, l'efficienza può diminuire a correnti molto elevate a causa dell'aumento degli effetti termici e del fenomeno del droop nel materiale semiconduttore.

4.3 Dipendenza dalla Temperatura

Le prestazioni dei LED sono significativamente influenzate dalla temperatura di giunzione (T_j). Tipicamente, l'intensità luminosa diminuisce all'aumentare di T_j. La tensione diretta (V_F) per i LED basati su InGaN (Blu/Verde) generalmente diminuisce con l'aumento della temperatura, mentre per i LED basati su AlInGaP (Rosso), la diminuzione è meno pronunciata. Un adeguato dissipatore termico e la gestione della corrente sono essenziali per mantenere un'uscita ottica stabile e un'affidabilità a lungo termine.

4.4 Distribuzione Spettrale

Lo spettro della luce emessa è caratterizzato dalla lunghezza d'onda di picco (λ_P) e dalla larghezza a mezza altezza spettrale (Δλ). La lunghezza d'onda dominante (λ_d) è la singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano. Lo spettro può spostarsi leggermente con variazioni della corrente di pilotaggio e della temperatura di giunzione.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il LTST-S33GBEGK-SN è alloggiato in un package SOP (Small Outline Package) con emissione laterale. Le dimensioni chiave (in millimetri) sono le seguenti, con una tolleranza generale di ±0.1mm: Il corpo del package misura circa 3.2mm di lunghezza, 1.6mm di larghezza e ha un'altezza di 0.6mm, rendendolo un componente extra-sottile. L'assegnazione dei pin è: Pin 1: Catodo Verde, Pin 3: Anodo Rosso, Pin 4: Anodo Blu (le funzioni specifiche dei pin devono essere verificate dal diagramma del package).

5.2 Layout Consigliato dei Pad PCB e Polarità

Viene fornito un land pattern consigliato per il PCB per garantire una corretta formazione del giunto di saldatura e stabilità meccanica durante la rifusione. Il progetto considera la formazione del filetto di saldatura e la prevenzione del tombstoning. Una chiara marcatura di polarità sulla serigrafia del PCB corrispondente all'indicatore del pin 1 del LED è essenziale per prevenire un'installazione errata.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

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

Il dispositivo è qualificato per la saldatura a rifusione a infrarossi senza piombo. Un profilo suggerito include una fase di preriscaldamento, una zona di stabilizzazione, una zona di rifusione con una temperatura di picco non superiore a 260°C per una durata di 10 secondi e una fase di raffreddamento controllata. Il rispetto di questo profilo è fondamentale per prevenire danni termici al package del LED e ai wire bond interni.

6.2 Pulizia

Se è necessaria 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. L'uso di detergenti chimici non specificati o aggressivi può danneggiare la lente in epossidica e il materiale del package, portando a una ridotta emissione luminosa o a un guasto prematuro.

6.3 Conservazione e Manipolazione

• Precauzioni ESD:I LED sono sensibili alle scariche elettrostatiche (ESD). La manipolazione deve essere eseguita utilizzando braccialetti antistatici collegati a terra, tappetini antistatici e contenitori. Tutte le attrezzature devono essere correttamente messe a terra.
• Sensibilità all'Umidità:Il package è classificato MSL 3. Quando la busta barriera all'umidità originale è sigillata con essiccante, la conservazione deve essere a ≤30°C e ≤90% UR, con una durata di conservazione di un anno. Una volta aperta, i componenti devono essere conservati a ≤30°C e ≤60% UR e devono essere sottoposti a rifusione IR entro una settimana. Per una conservazione superiore a una settimana fuori dalla busta originale, è necessaria una cottura a 60°C per almeno 20 ore prima della saldatura per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire il "popcorning" durante la rifusione.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

I LED sono forniti su nastro portante goffrato con una larghezza di 8mm. Il nastro è avvolto su una bobina standard da 7 pollici (178mm) di diametro. Ogni bobina contiene 3000 pezzi. Le tasche del nastro sono sigillate con un nastro di copertura protettivo. L'imballaggio è conforme alle specifiche ANSI/EIA-481. Per quantità inferiori a una bobina intera, si applica una quantità minima di imballaggio di 500 pezzi per i resti.

8. Suggerimenti Applicativi

8.1 Considerazioni di Progettazione

• Limitazione della Corrente:Utilizzare sempre una resistenza limitatrice di corrente in serie o un driver a corrente costante per impostare I_Fal livello desiderato (tipicamente 20mA max DC). Il valore della resistenza è calcolato come R = (Tensione di Alimentazione - V_F) / I_F.
• Gestione Termica:Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa, assicurare un'adeguata area di rame sul PCB o via termiche, specialmente per il LED Rosso che ha un rating Pd inferiore, per condurre il calore lontano dalla giunzione del LED e mantenere prestazioni e longevità.
• Progettazione Ottica:La natura a emissione laterale di questo package è ideale per guide luminose a illuminazione laterale, per illuminare simboli dal lato o per fornire indicazioni di stato sul bordo di un PCB. Considerare l'angolo di visione di 130 gradi quando si progettano light pipe o lenti.

8.2 Circuiti Applicativi Tipici

Per un uso semplice come indicatore, ogni canale colore (Rosso, Verde, Blu) può essere pilotato indipendentemente tramite un pin GPIO di un microcontrollore attraverso un'opportuna resistenza limitatrice di corrente. Per la generazione di luce multicolore o bianca (miscelando RGB), è consigliato un controllo PWM (Pulse Width Modulation) più sofisticato per ottenere la miscelazione dei colori e la regolazione dell'intensità senza spostamenti di cromaticità.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

I principali fattori di differenziazione di questo componente sono il suoprofilo ultrasottile di 0.6mme la suaemissione laterale. Rispetto ai LED con emissione dall'alto, questo package consente progetti industriali innovativi dove lo spazio verticale è estremamente limitato, come in dispositivi mobili ultrasottili, tecnologia indossabile o dietro pannelli. L'integrazione di tre distinti chip ad alta luminosità (InGaN Blu/Verde, AlInGaP Rosso) in un unico package compatto a emissione laterale offre una soluzione a colori completi in un fattore di forma tipicamente riservato ai LED laterali monocromatici.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

10.1 Posso pilotare il LED sopra i 20mA per ottenere più luminosità?

Non è raccomandato operare continuativamente al di sopra della corrente diretta continua massima assoluta di 20mA, poiché supererebbe il rating di dissipazione di potenza, portando a una temperatura di giunzione eccessiva, a un deprezzamento accelerato dei lumen e a un potenziale guasto catastrofico. Per una luminosità maggiore, selezionare un LED da un bin di intensità luminosa superiore o considerare un funzionamento impulsivo entro i rating di corrente di picco.

10.2 Perché la tensione diretta è diversa per ogni colore?

La tensione diretta è una proprietà fondamentale del bandgap del materiale semiconduttore. I LED Blu e Verdi utilizzano materiali InGaN con un bandgap più ampio, risultando in un V_Fpiù alto (tipicamente ~3.0V). I LED Rossi utilizzano materiale AlInGaP con un bandgap più stretto, risultando in un V_Fpiù basso (tipicamente ~2.0V). Questo deve essere tenuto in considerazione nella progettazione del circuito, specialmente quando si pilotano più colori dalla stessa linea di alimentazione.

10.3 Come interpreto i codici di binning?

I codici di bin (ad es., T1 per l'intensità del Blu, U2 per l'intensità del Rosso, Bin 1 per la tensione) sono utilizzati durante la produzione per suddividere i LED in base alle prestazioni misurate. Per applicazioni che richiedono coerenza di colore o luminosità (ad es., array multi-LED, retroilluminazione), specificare e utilizzare LED dello stesso codice di bin è fondamentale. Consultare le tabelle dei codici di bin nelle sezioni 3.1 e 3.2 per selezionare l'intervallo di prestazioni appropriato per il vostro progetto.

11. Esempio Pratico di Utilizzo

Scenario: Indicatore di Stato su una Scheda Madre Sottile per Dispositivi di Consumo.Un progettista sta sviluppando uno smartwatch con un vincolo di spessore della scheda madre di 1.0mm. È richiesto un indicatore di stato multicolore (es., in carica=Rosso, carica completa=Verde, Bluetooth connesso=Blu) sul bordo della scheda. Il LTST-S33GBEGK-SN è una scelta ideale. La sua altezza di 0.6mm rientra nell'inviluppo meccanico. L'emissione laterale consente alla luce di essere accoppiata direttamente in una piccola guida luminosa che arriva alla cornice del dispositivo, illuminando una piccola finestra. Il progettista posizionerebbe tre circuiti di pilotaggio indipendenti (pin del microcontrollore + resistenza) per ogni canale colore sul PCB, seguendo il layout consigliato dei pad. Specificherebbe LED dello stesso bin V_Fe I_Vper garantire uniformità di luminosità e aspetto del colore in tutte le unità in produzione.

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 viene applicata attraverso la giunzione p-n, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva dove si ricombinano. L'energia rilasciata durante questa ricombinazione viene emessa come fotoni (luce). Il colore (lunghezza d'onda) della luce emessa è determinato dall'energia del bandgap del materiale semiconduttore utilizzato nella regione attiva. Il LTST-S33GBEGK-SN integra tre di queste giunzioni p-n realizzate con diversi materiali semiconduttori (InGaN per blu/verde, AlInGaP per rosso) all'interno di un unico package modellato in epossidica, ciascuna con connessioni elettriche separate.

13. Tendenze Tecnologiche

Lo sviluppo dei LED SMD continua a concentrarsi su diverse aree chiave:Aumento dell'Efficienza (lm/W):Miglioramenti continui nella crescita epitassiale e nel design del chip producono più luce emessa per unità di potenza elettrica in ingresso.Miniaturizzazione:I package stanno diventando più piccoli e sottili per consentire un'integrazione più densa e nuovi fattori di forma nell'elettronica di consumo.Miglioramento della Resa Cromatica e della Coerenza:Progressi nella tecnologia dei fosfori (per LED bianchi) e processi di binning più stretti consentono una produzione di colore più accurata e uniforme.Maggiore Affidabilità e Durata:Materiali di packaging migliorati e progetti di gestione termica stanno estendendo la durata operativa, rendendo i LED adatti ad applicazioni più impegnative. Il package laterale multi-chip rappresentato da questa scheda tecnica è una risposta alla domanda di soluzioni di illuminazione compatte e integrate in dispositivi con spazio limitato.