Scheda Tecnica LED SMD LTST-E142TGKEKT - Package 2.0x1.25x0.8mm - Tensione 2.8-3.8V/1.7-2.5V - Potenza 76mW/75mW - Verde/Rosso - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche di un componente LED per montaggio superficiale progettato per l'assemblaggio automatizzato su circuito stampato. Il dispositivo è particolarmente adatto per applicazioni con vincoli di spazio in un'ampia gamma di apparecchiature elettroniche. Le sue dimensioni ridotte e la compatibilità con i moderni processi produttivi lo rendono una scelta versatile per funzioni di indicazione e retroilluminazione.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

I vantaggi principali di questo componente includono la conformità alle direttive RoHS, l'imballaggio su nastro standard da 8 mm su bobine da 7 pollici per il posizionamento automatizzato e la piena compatibilità con i processi di saldatura a rifusione IR. È precondizionato secondo gli standard di sensibilità all'umidità JEDEC Livello 3, garantendo affidabilità durante l'assemblaggio.

Le applicazioni target sono varie, spaziando dalle telecomunicazioni, all'automazione d'ufficio, agli elettrodomestici e alle apparecchiature industriali. Usi specifici includono indicatori di stato, segnali luminosi e retroilluminazione dei pannelli frontali, dove è richiesta un'illuminazione compatta e affidabile.

2. Parametri Tecnici: Interpretazione Oggettiva Approfondita

Questa sezione fornisce una suddivisione dettagliata delle caratteristiche elettriche, ottiche e termiche del dispositivo. Tutti i parametri sono specificati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C salvo diversa indicazione.

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):76 mW (Verde), 75 mW (Rosso). Questa è la potenza massima che il LED può dissipare in modo continuativo.
• Corrente Diretta di Picco (I_F(PEAK)):80 mA per entrambi i colori. Questo è consentito solo in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza dell'impulso 0.1ms).
• Corrente Diretta Continua (I_F):20 mA (Verde), 30 mA (Rosso). Questa è la corrente diretta continua massima consigliata per un funzionamento affidabile.
• Intervallo di Temperatura:L'intervallo di temperatura di funzionamento e conservazione è -40°C a +100°C.

2.2 Caratteristiche Termiche

Comprendere le prestazioni termiche è fondamentale per l'affidabilità e la longevità.

• Temperatura Massima di Giunzione (T_j):115°C per entrambi i colori. La giunzione del semiconduttore non deve superare questa temperatura.
• Resistenza Termica, Giunzione-Ambiente (R_θJA):I valori tipici sono 145 °C/W (Verde) e 155 °C/W (Rosso). Questo parametro indica quanto efficacemente il calore viene trasferito dalla giunzione del LED all'aria circostante. Un valore più basso indica una migliore dissipazione del calore.

2.3 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

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

• Intensità Luminosa (I_V):Verde: 710-1540 mcd (min-max). Rosso: 140-420 mcd (min-max). Misurata con un filtro che approssima la risposta fotopica dell'occhio CIE.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):Tipicamente 120 gradi per il LED Verde. Questo è l'angolo totale in cui l'intensità luminosa scende alla metà del valore assiale.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_P):Tipica 523 nm (Verde), 630 nm (Rosso).
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):Verde: 515-530 nm. Rosso: 619-629 nm. Questo definisce il colore percepito con una tolleranza di ±1 nm.
• Larghezza a Mezza Altezza della Linea Spettrale (Δλ):Tipica 25 nm (Verde), 15 nm (Rosso). Indica la purezza spettrale della luce emessa.
• Tensione Diretta (V_F):Verde: 2.8-3.8 V. Rosso: 1.7-2.5 V. La tolleranza è ±0.1V. Questa è la caduta di tensione ai capi del LED quando è pilotato a 20mA.
• Corrente Inversa (I_R):Massimo 10 µA a V_R= 5V. Il dispositivo non è progettato per il funzionamento inverso; questo parametro è solo per riferimento nei test IR.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

I dispositivi vengono suddivisi in bin in base a parametri ottici chiave per garantire la coerenza di colore e luminosità all'interno di un lotto di produzione.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa (I_V)

I LED sono categorizzati in base alla loro intensità luminosa misurata a 20mA.

Bin del LED Verde:

• V1: 710 - 910 mcd
• V2: 910 - 1185 mcd
• W1: 1185 - 1540 mcd

La tolleranza all'interno di ogni bin è ±11%.

Bin del LED Rosso:

• R2: 140 - 185 mcd
• S1: 185 - 240 mcd
• S2: 240 - 315 mcd
• T1: 315 - 420 mcd

La tolleranza all'interno di ogni bin è ±11%.

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d)

Per il LED Verde, i dispositivi sono anche suddivisi in bin per lunghezza d'onda dominante per controllare la coerenza del colore.

Bin della Lunghezza d'Onda per LED Verde:

• AP: 515 - 520 nm
• AQ: 520 - 525 nm
• AR: 525 - 530 nm

La tolleranza per ogni bin di lunghezza d'onda è ±1 nm.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene nel datasheet siano referenziate curve grafiche specifiche (es. Figura 1 per la distribuzione spettrale, Figura 5 per l'angolo di visione), la loro interpretazione tipica è cruciale per la progettazione.

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

La relazione è esponenziale. Per il LED Verde, V_Ftipicamente varia da ~2.8V a 3.8V a 20mA. Per il LED Rosso, V_Fè più bassa, variando da ~1.7V a 2.5V a 20mA. I progettisti devono utilizzare resistori limitatori di corrente o driver appropriati in base alla tensione di alimentazione e alla specifica V_Fdel bin del LED utilizzato.

4.2 Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta

L'intensità luminosa generalmente aumenta con la corrente diretta ma non in modo lineare. Operare al di sopra della corrente diretta continua consigliata (20mA/30mA) può portare a un deprezzamento accelerato dei lumen, a uno spostamento del colore e a una riduzione della durata a causa di calore e densità di corrente eccessivi.

4.3 Caratteristiche di Temperatura

Le prestazioni del LED dipendono dalla temperatura. Tipicamente, la tensione diretta (V_F) diminuisce con l'aumentare della temperatura di giunzione. Più criticamente, l'intensità luminosa diminuisce all'aumentare della temperatura. Una gestione termica efficace (tramite layout del PCB, area di rame, ecc.) è essenziale per mantenere un'emissione luminosa stabile e la longevità, specialmente quando si opera vicino ai valori massimi nominali.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il dispositivo è conforme a un profilo standard EIA. Le dimensioni chiave (in millimetri, tolleranza ±0.2mm salvo diversa indicazione) definiscono la sua impronta: lunghezza, larghezza e altezza. L'assegnazione specifica dei pin è: i Pin 2 e 3 sono per il chip LED Verde (InGaN), e i Pin 1 e 4 sono per il chip LED Rosso (AlInGaP). La lente è trasparente.

5.2 Layout Consigliato dei Pad di Montaggio su PCB

Viene fornito un disegno del land pattern per garantire una corretta saldatura e stabilità meccanica. Rispettare questa impronta consigliata facilita la formazione di buoni giunti di saldatura durante la rifusione, previene l'effetto "tombstoning" e aiuta nella dissipazione del calore dal package del LED al PCB.

5.3 Identificazione della Polarità

L'orientamento corretto è vitale. Il datasheet specifica l'assegnazione dei pin (Verde: pin 2,3; Rosso: pin 1,4). La serigrafia del PCB e l'impronta dovrebbero indicare chiaramente la posizione del catodo/anodo o del pin 1 per prevenire errori di assemblaggio.

6. Linee Guida per la Saldatura e l'Assemblaggio

6.1 Parametri di Saldatura a Rifusione IR

Il componente è compatibile con processi di rifusione IR senza piombo (Pb-free). Viene referenziato un profilo suggerito conforme a J-STD-020B. I parametri chiave includono:

• Preriscaldamento:Massimo 150-200°C.
• Tempo sopra il liquidus:Massimo 120 secondi.
• Temperatura di Picco:Massimo 260°C.
• Tempo al picco:Massimo 10 secondi (massimo due cicli di rifusione).

I profili devono essere caratterizzati per l'assemblaggio specifico del PCB.

6.2 Saldatura Manuale (Saldatore)

Se è necessaria la saldatura manuale, è richiesta estrema cautela:

• Temperatura del Saldatore:Massimo 300°C.
• Tempo di Saldatura:Massimo 3 secondi per giunto.
• Limite:Solo un ciclo di saldatura per prevenire danni termici.

6.3 Condizioni di Conservazione

La sensibilità all'umidità è un fattore critico (JEDEC Livello 3).

• Busta Sigillata:Conservare a ≤30°C e ≤70% UR. Utilizzare entro un anno dalla data di sigillatura della busta.
• Dopo l'Apertura della Busta:Conservare a ≤30°C e ≤60% UR. Si raccomanda di completare la rifusione IR entro 168 ore (7 giorni).
• Conservazione Prolungata (Aperta):Conservare in un contenitore sigillato con essiccante o in un essiccatore a azoto.
• Ribaking:Se esposto per più di 168 ore, eseguire il baking a circa 60°C per almeno 48 ore prima della saldatura.

6.4 Pulizia

Se è richiesta una pulizia post-assemblaggio, utilizzare solo solventi specificati. Immergere il LED in alcol etilico o isopropilico a temperatura normale per meno di un minuto. Non utilizzare sostanze chimiche non specificate.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

Il componente è fornito su nastro portante goffrato per macchine pick-and-place automatizzate.

• Larghezza del Nastro:8 mm.
• Diametro della Bobina:7 pollici (178 mm).
• Quantità per Bobina:4000 pezzi.
• Quantità Minima d'Ordine (MOQ):500 pezzi per quantità residue.
• Standard di Imballaggio:Conforme alle specifiche ANSI/EIA-481. Le tasche vuote sono sigillate con nastro di copertura.

8. Suggerimenti per l'Applicazione

8.1 Circuiti di Applicazione Tipici

Il LED richiede un meccanismo di limitazione della corrente. Il metodo più semplice è un resistore in serie. Il valore del resistore (R_s) si calcola come: R_s= (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Utilizzare la V_Fmassima dal datasheet per un progetto conservativo per garantire che I_Fnon superi i limiti anche con le tolleranze dei componenti. Per il dispositivo bicolore, è necessario un controllo di corrente indipendente per ogni canale di colore per un funzionamento a colori misti o alternati.

8.2 Considerazioni e Precauzioni di Progettazione

• Pilotaggio della Corrente:Pilotare sempre con una corrente costante o utilizzare un resistore in serie. Non collegare mai direttamente a una sorgente di tensione.
• Gestione Termica:Massimizzare l'area di rame collegata ai pad del LED sul PCB per fungere da dissipatore di calore, specialmente per bin ad alta luminosità o funzionamento continuo.
• Protezione ESD:Sebbene non sia esplicitamente dichiarato come sensibile, maneggiare con precauzioni ESD è una buona pratica per tutti i dispositivi a semiconduttore.
• Tensione Inversa:Il dispositivo non è progettato per il funzionamento in polarizzazione inversa. Assicurarsi della polarità corretta nel circuito.
• Campo di Applicazione:Il componente è destinato ad apparecchiature elettroniche standard. Per applicazioni che richiedono un'affidabilità eccezionale (es. aviazione, medicale, sistemi di sicurezza), sono necessarie qualifiche specifiche e consultazione.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

Questo LED SMD bicolore offre una soluzione compatta in un singolo package per applicazioni che richiedono due colori di indicazione distinti (Verde e Rosso), risparmiando spazio sul PCB rispetto all'uso di due LED monocromatici separati. L'uso di InGaN per il verde e AlInGaP per il rosso fornisce colori efficienti e saturi. La sua compatibilità con l'assemblaggio automatizzato a rifusione IR su larga scala lo differenzia dai LED che richiedono saldatura manuale o a onda. La struttura dettagliata del binning consente ai progettisti di selezionare livelli di coerenza appropriati per i loro obiettivi di costo e prestazioni.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

10.1 Posso pilotare i LED Verde e Rosso simultaneamente alla loro corrente massima?

No, non dagli stessi pin. I chip Verde e Rosso sono elettricamente separati, collegati a coppie di pin diverse (2,3 per il Verde; 1,4 per il Rosso). Devono essere pilotati da sorgenti di corrente indipendenti o con resistori in serie separati. La dissipazione di potenza totale del package non deve essere superata, il che richiederebbe di considerare il calore combinato di entrambi i chip se operati contemporaneamente.

10.2 Perché la tensione diretta è diversa per il Verde e il Rosso?

La tensione diretta è una proprietà fondamentale del bandgap del materiale semiconduttore. La luce verde dell'InGaN ha un'energia del fotone più alta (lunghezza d'onda più corta) rispetto alla luce rossa dell'AlInGaP, che si correla con un bandgap del semiconduttore più ampio. Un bandgap più ampio tipicamente risulta in una tensione diretta più alta, spiegando il range V_Fpiù alto del LED Verde (2.8-3.8V) rispetto al LED Rosso (1.7-2.5V).

10.3 Cosa significa "Precondizionamento a JEDEC Livello 3"?

Significa che il componente è stato classificato come Livello di Sensibilità all'Umidità (MSL) 3 secondo gli standard JEDEC. Ciò indica che il dispositivo può essere esposto alle condizioni del pavimento di fabbrica (≤30°C/60% UR) fino a 168 ore (7 giorni) dopo l'apertura della busta protettiva dall'umidità senza richiedere un bake prima della saldatura a rifusione. Superare questa durata di esposizione richiede la procedura di baking delineata nella sezione di conservazione.

10.4 Come interpreto i codici di binning dell'intensità luminosa (V1, W1, R2, T1, ecc.)?

Sono etichette arbitrarie assegnate a specifici intervalli di output luminoso misurato. Ad esempio, un LED Verde del bin "W1" avrà un'intensità compresa tra 1185 e 1540 mcd quando pilotato a 20mA. Ordinare un codice bin specifico garantisce di ricevere LED con una luminosità all'interno di quell'intervallo definito, promuovendo la coerenza nell'aspetto del proprio prodotto.

11. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Scenario: Indicatore di Stato Doppio per un Router di Rete
Un progettista ha bisogno di un singolo componente per mostrare "Alimentazione/Attività" (Verde) e "Guasto/Allarme" (Rosso) sul pannello frontale di un router. Utilizzare il LTST-E142TGKEKT risparmia spazio. I pin GPIO del microcontrollore pilotano ogni colore tramite resistori limitatori di corrente separati. Il LED Verde (pilotato dal pin 2, con pin 3 a massa) indica il funzionamento normale con una luce fissa o lampeggiante. Il LED Rosso (pilotato dal pin 1, con pin 4 a massa) si illumina in caso di errore di sistema. L'angolo di visione di 120 gradi garantisce la visibilità da un'ampia gamma. Il progettista seleziona un bin di intensità media (es. V2 per il Verde, S1 per il Rosso) per una luminosità adeguata senza consumo eccessivo di potenza. Il layout del PCB segue il disegno consigliato dei pad e include un'ampia zona termica collegata a un piano di massa.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

I Diodi Emettitori di Luce (LED) sono dispositivi a semiconduttore che emettono luce attraverso l'elettroluminescenza. Quando una tensione diretta viene applicata attraverso la giunzione p-n, gli elettroni del materiale di tipo n si ricombinano con le lacune del materiale di tipo p nella regione attiva. Questa ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica lunghezza d'onda (colore) della luce emessa è determinata dall'energia del bandgap dei materiali semiconduttori utilizzati. In questo componente, il Nitruro di Gallio e Indio (InGaN) è usato per l'emettitore verde, e il Fosfuro di Alluminio, Indio e Gallio (AlInGaP) è usato per l'emettitore rosso, ciascuno scelto per la loro efficienza e caratteristiche cromatiche nelle rispettive regioni spettrali.

13. Tendenze Tecnologiche

Il campo dei LED SMD continua a evolversi verso una maggiore efficienza (più lumen per watt), un miglioramento della resa cromatica e una maggiore miniaturizzazione. C'è una tendenza all'integrazione di più chip di colore (RGB, RGBW) in un singolo package per applicazioni a luce bianca regolabile o a colori completi. Inoltre, i progressi nei materiali di packaging e nelle tecniche di gestione termica stanno spingendo i limiti della densità di potenza e dell'affidabilità, consentendo ai LED SMD di essere utilizzati in applicazioni sempre più impegnative, inclusa l'illuminazione automobilistica e indicatori industriali specializzati. La spinta verso la sostenibilità enfatizza anche materiali e processi con un minore impatto ambientale.