Scheda Tecnica LED SMD LTST-S43FBEGW - Dimensioni 4.0x3.0x0.4mm - Tensione 1.7-3.1V - Potenza 30-35mW - RGB a Colori Pieni - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTST-S43FBEGW è un LED SMD (Surface Mount Device) compatto a visione laterale, progettato per applicazioni con vincoli di spazio che richiedono indicazione a colori pieni o retroilluminazione. Questo componente integra tre distinti chip semiconduttori all'interno di un singolo package ultra-sottile di 0.4mm: un chip InGaN (Nitruro di Indio e Gallio) per l'emissione blu, un chip AlInGaP (Fosfuro di Alluminio, Indio e Gallio) per l'emissione rossa e un secondo chip InGaN per l'emissione verde. La combinazione di questi colori primari (RGB) consente la creazione di un'ampia gamma di colori attraverso il controllo individuale o combinato. La lente diffusa bianca garantisce una distribuzione uniforme della luce, rendendolo adatto per indicatori di stato e retroilluminazione dove è desiderata una luminosità uniforme e ad ampio angolo.

I suoi vantaggi principali includono la conformità RoHS, la compatibilità con i sistemi di montaggio automatico pick-and-place e l'idoneità per i processi standard di rifusione a infrarossi (IR). I mercati target principali sono l'elettronica di consumo, le apparecchiature di telecomunicazione, i dispositivi per l'automazione d'ufficio, gli elettrodomestici e i pannelli di controllo industriale dove un'indicazione multicolore affidabile e a ingombro minimo è fondamentale.

1.1 Caratteristiche

• Conforme alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose).
• Design estremamente basso con uno spessore di soli 0.4mm.
• Forma a visione laterale con lente diffusa bianca.
• Integra chip semiconduttori ad alta efficienza InGaN (Blu/Verde) e AlInGaP (Rosso).
• I terminali presentano una placcatura in stagno per una migliore saldabilità.
• Confezionato in nastro da 8mm su bobine da 7 pollici di diametro per il montaggio automatico.
• Compatibile con gli standard di package EIA (Electronic Industries Alliance).
• Progettato per l'uso con apparecchiature di posizionamento automatico.
• Adatto per processi di rifusione a infrarossi.

1.2 Applicazioni

• Retroilluminazione per tastiere e keypad in dispositivi mobili e computer.
• Indicatori di stato e alimentazione multicolore in apparecchiature di rete ed elettrodomestici.
• Illuminazione per micro-display e simboli luminosi.
• Luci indicatrici generiche in apparecchiature di telecomunicazione e industriali.

2. Parametri Tecnici: Interpretazione Oggettiva Approfondita

Questa sezione fornisce un'analisi dettagliata e oggettiva delle principali caratteristiche prestazionali del LED come definite nella scheda tecnica. Tutti i valori sono specificati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C salvo diversa indicazione.

2.1 Valori Massimi Assoluti

I Valori Massimi Assoluti definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Queste non sono condizioni di funzionamento normale.

• Dissipazione di Potenza (Pd):35 mW per i chip Blu e Verde; 30 mW per il chip Rosso. Questo parametro limita la potenza elettrica totale che può essere convertita in calore all'interno del package del LED.
• Corrente Diretta di Picco (I_F(PEAK)):50 mA per Blu/Verde, 40 mA per Rosso. Questa è la massima corrente istantanea ammissibile in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms). Superarla può causare un guasto catastrofico.
• Corrente Diretta Continua (I_F):10 mA per Blu/Verde, 20 mA per Rosso. Questa è la massima corrente diretta continua raccomandata per un funzionamento affidabile a lungo termine.
• Temperatura di Funzionamento e Stoccaggio:Il dispositivo è classificato per un intervallo di funzionamento ambientale da -20°C a +80°C. L'intervallo di temperatura di stoccaggio è più ampio, da -30°C a +100°C.
• Condizione di Saldatura a Infrarossi:Il package può sopportare una temperatura di picco di 260°C per un massimo di 10 secondi durante la rifusione.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi parametri definiscono le prestazioni tipiche del LED in condizioni operative normali (I_F= 5mA).

• Intensità Luminosa (I_V):Misurata in millicandele (mcd). I valori minimo e massimo variano per colore: Blu (11.2-45.0 mcd), Rosso (11.2-45.0 mcd), Verde (45.0-180.0 mcd). Il chip verde mostra un'uscita significativamente più alta a parità di corrente di pilotaggio.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):Un valore tipico di 130 gradi, che indica un pattern di emissione molto ampio, caratteristico dei LED laterali con lenti diffuse.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λ_P):La lunghezza d'onda alla quale l'uscita di potenza spettrale è massima. I valori tipici sono 468 nm (Blu), 631 nm (Rosso) e 518 nm (Verde).
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):La singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano che definisce il colore. Gli intervalli sono: Blu (465-475 nm), Rosso (619-629 nm), Verde (525-540 nm).
• Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ):La larghezza di banda della luce emessa a metà della sua intensità massima. I valori tipici sono 25 nm (Blu), 17 nm (Rosso) e 35 nm (Verde). Una mezza larghezza più stretta indica un colore spettralmente più puro.
• Tensione Diretta (V_F):La caduta di tensione ai capi del LED quando pilotato a 5mA. Gli intervalli sono: Blu (2.60-3.10V), Rosso (1.70-2.30V), Verde (2.60-3.10V). Il chip rosso ha tipicamente una tensione diretta inferiore a causa del suo diverso materiale semiconduttore (AlInGaP vs. InGaN).
• Corrente Inversa (I_R):Massimo di 10 µA per tutti i colori quando viene applicata una polarizzazione inversa di 5V. La scheda tecnica avverte esplicitamente che il dispositivo non è progettato per il funzionamento inverso; questo test è solo a scopo informativo/di qualità.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

L'intensità luminosa del LED viene suddivisa in bin per garantire la coerenza all'interno di un lotto di produzione. Il codice di bin definisce un intervallo minimo e massimo di intensità.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

Ogni colore ha il proprio set di codici di bin con una tolleranza di +/-15% all'interno di ciascun bin.

• Bin di Intensità Blu e Rossa:
  • Codice Bin L: 11.2 mcd (Min) a 18.0 mcd (Max)
  • Codice Bin M: 18.0 mcd a 28.0 mcd
  • Codice Bin N: 28.0 mcd a 45.0 mcd
• Bin di Intensità Verde:
  • Codice Bin P: 45.0 mcd a 71.0 mcd
  • Codice Bin Q: 71.0 mcd a 112.0 mcd
  • Codice Bin R: 112.0 mcd a 180.0 mcd

Questo binning consente ai progettisti di selezionare LED con livelli di luminosità prevedibili per applicazioni che richiedono miscelazione di colori o specifici requisiti di luminanza.

4. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

4.1 Dimensioni del Package

Il LTST-S43FBEGW si conforma a un footprint SMD standard. Le dimensioni chiave includono una lunghezza del corpo di circa 4.0mm, una larghezza di 3.0mm e l'altezza ultra-sottile caratteristica di 0.4mm. Tutte le tolleranze dimensionali sono ±0.1mm salvo diversa specifica. L'assegnazione dei pin è chiaramente definita: Pin 1 per l'anodo del chip Verde, Pin 3 per l'anodo del chip Rosso e Pin 4 per l'anodo del chip Blu. Un disegno dimensionale dettagliato è essenziale per un progetto accurato del land pattern sul PCB.

4.2 Progetto Consigliato dei Pad PCB e Polarità

The datasheet includes a suggested printed circuit board (PCB) attachment pad layout. Following this recommendation is crucial for achieving proper solder fillets, ensuring mechanical stability, and facilitating reliable electrical connection during the reflow process. The pad design accounts for the component's thermal mass and helps prevent tombstoning (component standing on end). The polarity marking on the LED package must be aligned with the corresponding polarity marking on the PCB silkscreen.

4.3 Confezionamento in Nastro e Bobina

I componenti sono forniti in nastro portante goffrato standard del settore con una larghezza di 8mm, avvolto su bobine da 7 pollici (178mm) di diametro. Ogni bobina contiene 4000 pezzi. Il nastro è sigillato con una copertura superiore per proteggere i componenti da contaminazione e umidità. Il confezionamento è conforme alle specifiche ANSI/EIA-481, garantendo la compatibilità con gli alimentatori automatici. Per quantità inferiori a una bobina intera, è disponibile una quantità minima di confezionamento di 500 pezzi.

5. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

5.1 Profilo di Rifusione a IR

La scheda tecnica fornisce un profilo di rifusione suggerito conforme a IPC J-STD-020D.1 per processi senza piombo. I parametri chiave includono:

• Temperatura di Pre-riscaldo:da 150°C a 200°C.
• Tempo di Pre-riscaldo:Massimo 120 secondi per aumentare gradualmente la temperatura e attivare il flussante.
• Temperatura di Picco:Massimo 260°C.
• Tempo Sopra il Liquido (TAL):Il componente dovrebbe essere esposto alla temperatura di picco per un massimo di 10 secondi. La rifusione dovrebbe essere eseguita al massimo due volte.

Si sottolinea che il profilo ottimale dipende dal progetto specifico del PCB, dalla pasta saldante e dalle caratteristiche del forno. Si raccomanda una caratterizzazione a livello di scheda.

5.2 Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale, è necessario prestare estrema attenzione. La temperatura massima consigliata della punta del saldatore è di 300°C, con un tempo di contatto massimo di 3 secondi per ogni giunto saldato. La saldatura manuale dovrebbe essere limitata a un singolo ciclo di riparazione per prevenire stress termici eccessivi sul package plastico e sui bonding interni.

5.3 Pulizia

Se è richiesta una pulizia post-saldatura, dovrebbero essere utilizzati solo solventi specificati. Il metodo raccomandato è immergere la scheda assemblata 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 plastica e il materiale del package del LED.

6. Precauzioni per lo Stoccaggio e la Manipolazione

6.1 Sensibilità alle Scariche Elettrostatiche (ESD)

Come la maggior parte dei dispositivi a semiconduttore, questi LED sono sensibili alle scariche elettrostatiche. Devono essere implementati adeguati controlli ESD durante la manipolazione e il montaggio. Ciò include l'uso di braccialetti collegati a terra, tappetini antistatici e garantire che tutte le apparecchiature siano correttamente messe a terra. L'ESD può causare guasti immediati o danni latenti che riducono l'affidabilità a lungo termine.

6.2 Sensibilità all'Umidità e Stoccaggio

I LED sono confezionati in una busta barriera all'umidità con essiccante. In questo stato sigillato, dovrebbero essere stoccati a 30°C o meno e al 90% di umidità relativa (UR) o meno, con una durata di conservazione consigliata di un anno dalla data di codice.

Una volta aperta la confezione originale, i componenti sono classificati al Livello di Sensibilità all'Umidità (MSL) 3. Ciò significa che devono essere sottoposti a rifusione a IR entro 168 ore (7 giorni) dall'esposizione a un ambiente non superiore a 30°C / 60% UR. Per lo stoccaggio oltre questo periodo al di fuori della busta originale, dovrebbero essere posti in un contenitore sigillato con essiccante. I componenti esposti per più di 168 ore richiedono un processo di baking (circa 60°C per almeno 20 ore) per rimuovere l'umidità assorbita prima della saldatura, per prevenire il "popcorning" o la rottura del package durante la rifusione.

7. Suggerimenti Applicativi e Considerazioni di Progetto

7.1 Limitazione della Corrente

Un requisito fondamentale per pilotare i LED è l'uso di un resistore limitatore di corrente o di un driver a corrente costante. La tensione diretta (V_F) di un LED ha una tolleranza e varia con la temperatura. Collegare un LED direttamente a una sorgente di tensione comporterà una corrente incontrollata, che probabilmente supererà il Valore Massimo Assoluto e distruggerà il dispositivo. Il valore del resistore può essere calcolato usando la Legge di Ohm: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Utilizzare il massimo V_Fdalla scheda tecnica per garantire una sufficiente limitazione di corrente in tutte le condizioni.

7.2 Gestione Termica

Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa (30-35 mW), un'efficace gestione termica sul PCB è comunque importante per la longevità e le prestazioni stabili. Una temperatura di giunzione eccessiva porta a una ridotta emissione luminosa (deprezzamento dei lumen), uno spostamento della lunghezza d'onda dominante (cambiamento di colore) e un invecchiamento accelerato. Assicurarsi che i pad del PCB abbiano un adeguato rilievo termico e, se possibile, siano collegati a zone di rame che fungono da dissipatore di calore.

7.3 Miscelazione e Controllo del Colore

Per ottenere colori specifici (es. bianco, giallo, ciano, magenta) o effetti di colore dinamici, i tre chip devono essere pilotati in modo indipendente. Ciò richiede tipicamente tre canali di controllo separati, spesso implementati tramite modulazione a larghezza di impulso (PWM) da un microcontrollore. Le diverse intensità luminose e tensioni dirette di ciascun colore devono essere considerate nel progetto del circuito e nel software di controllo per ottenere un'uscita di colore bilanciata.

8. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

8.1 Posso pilotare il LED alla sua corrente di picco (50mA) in modo continuo?

No.Il valore di Corrente Diretta di Picco (50mA per Blu/Verde) è solo per funzionamento pulsato (ciclo di lavoro 1/10, impulsi di 0.1ms). La corrente continua massima raccomandata (Corrente Diretta Continua) è di 10mA per questi colori. Superare il valore DC causerà un riscaldamento eccessivo, portando a un rapido degrado e guasto.

8.2 Perché la tensione diretta è diversa per il chip rosso?

La tensione diretta è una proprietà fondamentale dell'energia di bandgap del materiale semiconduttore. Il chip rosso utilizza AlInGaP, che ha un'energia di bandgap inferiore (~1.9-2.0 eV) rispetto all'InGaN utilizzato per blu e verde (~2.5-3.4 eV). Un bandgap inferiore richiede meno energia per il passaggio degli elettroni, risultando in una caduta di tensione diretta più bassa.

8.3 Cosa significa "Lunghezza d'Onda Dominante" rispetto a "Lunghezza d'Onda di Picco"?

Lunghezza d'Onda di Picco (λ_P):La lunghezza d'onda fisica alla quale il LED emette la massima potenza ottica. Viene misurata direttamente da uno spettrometro.
Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):La lunghezza d'onda percettiva. È derivata dal diagramma di cromaticità CIE e rappresenta la singola lunghezza d'onda della luce spettrale pura che l'occhio umano percepirebbe come più vicina al colore del LED. Per i LED con uno spettro ampio, λ_de λ_Ppossono differire.

8.4 Come interpreto il codice di bin quando ordino?

Quando si specifica questo componente per la produzione, si dovrebbe richiedere il codice di bin dell'intensità luminosa desiderato per ogni colore (es. Blu: N, Rosso: M, Verde: Q). Ciò garantisce di ricevere LED con livelli di luminosità all'interno di un intervallo prevedibile e ristretto, fondamentale per applicazioni che richiedono un aspetto uniforme o una miscelazione precisa dei colori. Se non viene specificato alcun bin, si potrebbero ricevere componenti da qualsiasi bin di produzione.