Scheda Tecnica LED SMD LTST-E212KRKGWT - Dimensioni 2.0x1.25x0.8mm - Tensione 1.8-2.5V - Potenza 75mW - Colori Rosso/Verde - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTST-E212KRKGWT è un LED a montaggio superficiale compatto, progettato per l'assemblaggio automatizzato su circuito stampato in applicazioni con spazio limitato. Presenta una lente diffusa ed è disponibile con due distinte tecnologie di sorgente luminosa: AlInGaP per l'emissione rossa e InGaN per l'emissione verde. Questa capacità bicolore all'interno di un unico ingombro lo rende versatile per l'indicazione di stato, l'illuminazione di fondo e la segnaletica dove sono richiesti più colori da una posizione comune del componente.

1.1 Vantaggi Principali

• Form Factor Miniaturizzato:Le dimensioni ridotte del package sono ideali per i layout PCB ad alta densità presenti nell'elettronica portatile e di consumo moderna.
• Sorgente a Doppio Colore:Offre flessibilità di progetto fornendo opzioni rossa e verde con assegnazioni pin compatibili, semplificando la gestione dell'inventario e il design PCB per applicazioni bicolore.
• Compatibilità con l'Automazione:Confezionato in nastro da 8mm su bobine da 7 pollici, è pienamente compatibile con le attrezzature automatiche ad alta velocità pick-and-place, ottimizzando la produzione.
• Robusta Compatibilità di Processo:Progettato per resistere ai processi standard di saldatura a rifusione a infrarossi (IR), inclusi quelli richiesti per l'assemblaggio con saldatura senza piombo (Pb-free).
• Conformità Ambientale:Il prodotto è conforme alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose).

1.2 Mercati di Riferimento e Applicazioni

Questo LED è adatto per un'ampia gamma di apparecchiature elettroniche. Le principali aree di applicazione includono dispositivi di telecomunicazione (telefoni cordless e cellulari), informatica portatile (notebook, tablet), sistemi di rete, elettrodomestici e pannelli di segnaletica o display interni. La sua affidabilità e le piccole dimensioni lo rendono una scelta preferita per l'elettronica di consumo e industriale dove prestazioni costanti e assemblaggio efficiente sono critici.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

La seguente sezione fornisce un'interpretazione dettagliata e oggettiva dei principali parametri elettrici e ottici specificati per il LED LTST-E212KRKGWT, misurati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C.

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):75 mW per entrambe le varianti rossa e verde. Questo parametro limita la potenza elettrica totale (Corrente Diretta * Tensione Diretta) che può essere convertita in luce e calore all'interno del chip LED.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):80 mA, ammissibile solo in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms). Superare questo valore in funzionamento DC causerà probabilmente surriscaldamento.
• Corrente Diretta DC (I_F):30 mA. Questa è la massima corrente continua raccomandata per un funzionamento affidabile a lungo termine.
• Intervallo di Temperatura:L'intervallo di temperatura di funzionamento e conservazione è -40°C a +100°C, indicando l'idoneità per ambienti con ampie escursioni termiche.

2.2 Caratteristiche Elettriche & Ottiche

Questi sono i parametri di prestazione tipici in condizioni di test standard (I_F= 20mA).

• Intensità Luminosa (I_V):L'emissione luminosa tipica è di 75 mcd per il LED rosso e 65 mcd per il LED verde, con un valore minimo garantito di 28 mcd per entrambi. Questa intensità è misurata utilizzando un sensore filtrato per corrispondere alla risposta fotopica dell'occhio umano.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):È specificato un valore tipico di 120 gradi. Questo ampio angolo di visione, caratteristico di una lente diffusa, garantisce una buona visibilità su un'ampia area, rendendolo adatto per indicatori su pannello.
• Lunghezza d'Onda:
  • Rosso (AlInGaP):La Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_P) è tipicamente 639 nm. La Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d) è tipicamente 631 nm.
  • Verde (InGaN):La Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_P) è tipicamente 574 nm. La Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d) è tipicamente 566 nm.
  La leggera differenza tra lunghezza d'onda di picco e dominante è normale e riguarda la forma dello spettro di emissione.
• Larghezza a Metà Altezza della Linea Spettrale (Δλ):Tipicamente 20 nm per entrambi i colori, indicando la purezza spettrale o la larghezza di banda della luce emessa.
• Tensione Diretta (V_F):Varia da 1.8V (min) a 2.5V (max) a 20mA. Il valore tipico per il progetto dovrebbe essere considerato intorno al punto medio, ma i circuiti devono accogliere l'intera gamma. È indicata una tolleranza di ±0.1V.
• Corrente Inversa (I_R):Massimo di 10 µA a una Tensione Inversa (V_R) di 5V. È cruciale notare che questo dispositivonon è progettato per il funzionamento inverso; questo test è solo per la verifica della qualità.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nella produzione di massa, i LED vengono suddivisi in bin di prestazione. Il LTST-E212KRKGWT utilizza bin separati per l'intensità luminosa e, per la versione verde, per la lunghezza d'onda dominante.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa (I_V)

Sia i LED rossi che quelli verdi condividono gli stessi codici di bin per l'intensità, misurati in millicandele (mcd) a 20mA. Ogni bin ha una tolleranza dell'11%.

• Bin N:28.0 – 45.0 mcd
• Bin P:45.0 – 71.0 mcd
• Bin Q:71.0 – 112.0 mcd
• Bin R:112.0 – 180.0 mcd

Ad esempio, un LED etichettato con Bin Q per l'intensità avrà un'emissione tipica tra 71 e 112 mcd. I progettisti dovrebbero specificare il bin richiesto per garantire i livelli minimi di luminosità nella loro applicazione.

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante (WD) per il Verde

Solo il LED verde ha bin di lunghezza d'onda specificati, misurati in nanometri (nm) a 20mA, con una tolleranza di ±1 nm per bin.

• Bin G1:566.0 – 569.0 nm
• Bin G2:569.0 – 572.0 nm
• Bin G3:572.0 – 575.0 nm

Questo binning consente un controllo più stretto sulla tonalità esatta del verde, che può essere importante per l'abbinamento dei colori in display multi-LED o per specifici requisiti estetici.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene grafici specifici siano referenziati nella scheda tecnica (ad es., Figura 1 per la distribuzione spettrale, Figura 6 per l'angolo di visione), le loro implicazioni generali sono analizzate qui.

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

La caratteristica I-V di un LED è non lineare. Per il LTST-E212KRKGWT, alla tipica corrente operativa di 20mA, la tensione diretta cade tra 1.8V e 2.5V. La curva mostrerà un aumento brusco della corrente una volta che la tensione diretta supera la soglia di accensione del diodo. Ciò rende necessario l'uso di una resistenza limitatrice di corrente o di un driver a corrente costante in serie con il LED quando alimentato da una sorgente di tensione, per prevenire la fuga termica.

4.2 Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta

L'emissione luminosa (intensità luminosa) è generalmente proporzionale alla corrente diretta entro l'intervallo operativo del dispositivo. Tuttavia, l'efficienza può diminuire a correnti molto elevate a causa dell'aumento del calore. Operare alla corrente raccomandata di 20mA garantisce il miglior equilibrio tra luminosità e longevità.

4.3 Distribuzione Spettrale

I grafici spettrali referenziati mostrerebbero un singolo picco dominante per ogni colore (circa 639nm per il rosso, 574nm per il verde) con una tipica larghezza a metà altezza di 20nm. Il LED rosso AlInGaP ha tipicamente uno spettro più stretto rispetto ad altre tecnologie rosse, mentre lo spettro verde InGaN è standard per il suo tipo. La lente diffusa allarga leggermente la distribuzione angolare di queste lunghezze d'onda ma non altera significativamente l'emissione spettrale di picco.

5. Informazioni Meccaniche & Package

5.1 Dimensioni del Package e Polarità

Il package SMD ha un ingombro nominale. Le dimensioni critiche includono la dimensione del corpo e la spaziatura dei terminali. L'assegnazione dei pin è cruciale per l'orientamento corretto:

• LED Rosso (AlInGaP):Anodo e catodo sono assegnati rispettivamente ai pin 1 e 3.
• LED Verde (InGaN):Anodo e catodo sono assegnati rispettivamente ai pin 1 e 4.

Questa differenza significa che un unico footprint PCB può ospitare entrambi i colori, ma il circuito di pilotaggio deve connettersi ai pin corretti. Il disegno di contorno del package (implicito nella scheda tecnica) dovrebbe sempre essere consultato per le dimensioni esatte e il posizionamento dei pad.

5.2 Layout Consigliato dei Pad di Attacco PCB

Viene fornito un land pattern suggerito per garantire una corretta saldatura e stabilità meccanica. Il design del pad include tipicamente dei thermal relief per facilitare la saldatura fornendo al contempo un'area di rame sufficiente per la dissipazione del calore e una forte adesione. Seguire questa raccomandazione aiuta a prevenire l'effetto "tombstoning" (sollevamento di un'estremità durante la rifusione) e garantisce giunzioni saldate affidabili.

6. Linee Guida per Saldatura & Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione IR

La scheda tecnica fa riferimento alla J-STD-020B per le condizioni del processo senza piombo. Viene suggerito un profilo generico con limiti chiave:

• Preriscaldamento:150°C a 200°C.
• Tempo di Preriscaldamento:Massimo 120 secondi per aumentare lentamente la temperatura e attivare il flussante.
• Temperatura di Picco:Massimo 260°C. Il tempo sopra il liquidus (es. 217°C) dovrebbe essere controllato secondo le specifiche della pasta saldante.
• Tempo di Saldatura al Picco:Massimo 10 secondi, e la rifusione non dovrebbe essere eseguita più di due volte.

Si sottolinea che il profilo ottimale dipende dall'assemblaggio PCB specifico ed è necessaria una caratterizzazione.

6.2 Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale, la temperatura del saldatore non dovrebbe superare i 300°C e il tempo di contatto dovrebbe essere limitato a un massimo di 3 secondi per una singola operazione. Calore o tempo eccessivi possono danneggiare il package LED o i bonding interni.

6.3 Conservazione e Manipolazione

I LED sono sensibili all'umidità. Le regole chiave di conservazione includono:

• Confezione Sigillata:Conservare a ≤ 30°C e ≤ 70% UR. Utilizzare entro un anno dalla data del dry-pack.
• Confezione Aperta:Per i componenti rimossi dalla busta barriera all'umidità, l'ambiente dovrebbe essere ≤ 30°C e ≤ 60% UR.
• Tempo di Esposizione (Floor Life):Si raccomanda di completare la rifusione IR entro 168 ore (7 giorni) dall'apertura della confezione originale.
• Riasciugatura (Rebaking):Se il tempo di esposizione supera le 168 ore, è necessaria un'asciugatura a circa 60°C per almeno 48 ore prima della saldatura per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire l'effetto "popcorning" (crepatura del package durante la rifusione).

6.4 Pulizia

Se è richiesta la pulizia post-saldatura, dovrebbero essere utilizzati solo solventi a base alcolica specificati come alcol etilico o isopropilico a temperatura normale per meno di un minuto. Prodotti chimici non specificati potrebbero danneggiare la lente in plastica o il materiale del package.

7. Confezionamento e Informazioni d'Ordine

7.1 Specifiche Nastro e Bobina

Il prodotto è fornito standard in nastro portante goffrato con nastro protettivo di copertura, avvolto su bobine da 7 pollici (178mm) di diametro. La quantità standard per bobina è di 3000 pezzi. È disponibile una quantità minima di confezionamento di 500 pezzi per ordini di rimanenza. Le dimensioni del nastro e della bobina sono conformi alle specifiche ANSI/EIA-481, garantendo la compatibilità con gli alimentatori standard delle attrezzature di assemblaggio automatico.

8. Note Applicative e Considerazioni di Progetto

8.1 Circuiti Applicativi Tipici

Il metodo di pilotaggio più comune è una sorgente di tensione (V_CC) in serie con una resistenza limitatrice di corrente (R_S). Il valore della resistenza può essere calcolato usando la Legge di Ohm: R_S= (V_CC- V_F) / I_F. Ad esempio, con un'alimentazione di 5V, un tipico V_Fdi 2.2V e una I_Fdesiderata di 20mA: R_S= (5 - 2.2) / 0.02 = 140 Ω. Sarebbe scelto il valore standard più vicino (es. 150 Ω), riducendo leggermente la corrente. La potenza nominale della resistenza dovrebbe essere almeno I_F²* R_S.

8.2 Gestione Termica

Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa (75mW max), un corretto progetto termico estende la vita del LED. Assicurarsi che il pad PCB raccomandato sia connesso a un'adeguata area di rame per fungere da dissipatore. Evitare di operare alla corrente massima assoluta (30mA DC) in modo continuativo ad alte temperature ambientali, poiché ciò accelera la diminuzione del flusso luminoso.

8.3 Protezione dalla Tensione Inversa

Poiché il dispositivo non è progettato per la polarizzazione inversa, è saggio incorporare una protezione nei circuiti dove è possibile una tensione inversa (es. in configurazioni LED back-to-back o con carichi induttivi). Un semplice diodo in parallelo al LED (catodo ad anodo) può fornire questa protezione.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

La differenziazione primaria del LTST-E212KRKGWT risiede nella sua capacità a doppia sorgente (AlInGaP/InGaN) e doppio colore all'interno di un package SMD standardizzato. Rispetto ai LED monocromatici, offre flessibilità di progetto. Rispetto ad altri LED bicolore, l'uso di materiali semiconduttori maturi ed efficienti (AlInGaP per il rosso, InGaN per il verde) tipicamente si traduce in una buona efficienza luminosa e prestazioni stabili con la temperatura. L'ampio angolo di visione di 120 gradi della sua lente diffusa è una caratteristica chiave rispetto ai LED ad angolo stretto, rendendolo superiore per applicazioni che richiedono visibilità su ampia area.

10. Domande Frequenti (FAQ)

10.1 Posso pilotare questo LED direttamente da un pin di un microcontrollore a 3.3V o 5V?

Risposta:No, non direttamente. I pin GPIO dei microcontrollori sono sorgenti di tensione con capacità limitata di erogazione/assorbimento di corrente (spesso 20-25mA). Collegare un LED direttamente rischia di superare sia la corrente massima del LED che la portata del pin GPIO, potenzialmente danneggiando entrambi. Utilizzare sempre una resistenza limitatrice di corrente in serie o un circuito driver a transistor.

10.2 Qual è la differenza tra Lunghezza d'Onda di Picco e Lunghezza d'Onda Dominante?

Risposta:La Lunghezza d'Onda di Picco (λ_P) è la singola lunghezza d'onda alla quale la distribuzione di potenza spettrale è massima. La Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d) è la singola lunghezza d'onda della luce monocromatica che, combinata con un riferimento bianco specificato, corrisponde al colore percepito del LED. λ_dè più strettamente correlata alla percezione umana del colore.

10.3 Perché le condizioni di conservazione sono così rigide?

Risposta:Il package in plastica del LED può assorbire umidità dall'aria. Durante il processo di saldatura a rifusione ad alta temperatura, questa umidità intrappolata può vaporizzarsi rapidamente, creando una pressione interna che può delaminare il package o crepare il die (effetto "popcorning"). Le procedure rigorose di conservazione e asciugatura controllano il contenuto di umidità per prevenire questa modalità di guasto.

11. Studio di Caso Pratico di Progetto

Scenario:Progettazione di un pannello indicatore di stato per un router di rete che richiede indicatori rosso (guasto/errore) e verde (operativo/pronto) in uno spazio molto compatto.

Implementazione:L'uso del LTST-E212KRKGWT consente di utilizzare un unico footprint PCB per entrambi i colori di stato. Il layout PCB include il pattern di pad raccomandato. Il firmware del microcontrollore controlla due pin GPIO, ciascuno connesso attraverso un'appropriata resistenza limitatrice di corrente (es. 150Ω per alimentazione 5V) al pin 1 (anodo comune) del LED. Un GPIO pilota il pin 3 (catodo rosso) e un altro pilota il pin 4 (catodo verde). Questo progetto dimezza lo spazio PCB richiesto rispetto all'uso di due LED monocromatici separati e semplifica l'assemblaggio.

12. Principio Operativo

I Diodi Emettitori di Luce (LED) sono dispositivi a semiconduttore che emettono luce attraverso l'elettroluminescenza. Quando una tensione diretta è applicata attraverso la giunzione p-n, gli elettroni dalla regione di tipo n si ricombinano con le lacune dalla regione di tipo p all'interno dello strato attivo. Questa ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica lunghezza d'onda (colore) della luce emessa è determinata dall'energia di bandgap del materiale semiconduttore utilizzato. Il LTST-E212KRKGWT utilizza AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) per la luce rossa e InGaN (Nitruro di Indio Gallio) per la luce verde, ciascun materiale scelto per la sua efficienza e purezza di colore nel rispettivo spettro.

13. Tendenze Tecnologiche

La tendenza generale nei LED SMD come questo è verso una maggiore efficienza luminosa (più luce emessa per watt di ingresso elettrico), un miglioramento della coerenza del colore attraverso binning più stretto e un'ulteriore miniaturizzazione che consente progetti PCB a densità ancora più elevate. C'è anche una crescente enfasi su un'affidabilità migliorata in condizioni di temperatura e umidità più elevate per soddisfare gli standard automobilistici e industriali. La scienza dei materiali sottostante continua ad avanzare, con ricerche in corso su nuovi composti semiconduttori e nanostrutture per spingere i limiti dell'efficienza e abilitare nuovi colori.