Specifiche LED SMD LTST-008EGSW - Lente Diffusa Bianca - Multi-Chip (Rosso, Verde, Giallo) - Documento Tecnico Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTST-008EGSW è un LED a montaggio superficiale (SMD) caratterizzato da una lente diffusa bianca e contenente tre distinti chip LED all'interno di un unico package standard EIA. Questo componente è progettato per processi di assemblaggio automatizzato su circuito stampato (PCB), rendendolo adatto alla produzione di grandi volumi. Il suo fattore di forma compatto risponde alle esigenze di applicazioni con vincoli di spazio in vari settori elettronici.

1.1 Vantaggi Principali

• Sorgente Multicolore:Integra chip rosso (AlInGaP), verde (InGaN) e giallo (AlInGaP), consentendo un'indicazione di colore flessibile o la miscelazione dei colori all'interno di un'unica impronta sul componente.
• Compatibilità di Processo:Progettato per la compatibilità con apparecchiature automatiche pick-and-place e processi di saldatura a rifusione a infrarossi (IR), supportando un assemblaggio PCB efficiente.
• Conformità Ambientale:Il prodotto è conforme alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose).
• Confezionamento Standardizzato:Fornito in formato nastro e bobina (nastro da 12mm su bobine da 7 pollici), facilitando la movimentazione automatizzata.

1.2 Mercati e Applicazioni Target

Questo LED è destinato a un'ampia gamma di elettronica di consumo, industriale e per telecomunicazioni. Le principali aree di applicazione includono indicatori di stato, illuminazione di segnali e simboli, e retroilluminazione di pannelli frontali in dispositivi come apparecchiature di telecomunicazione, sistemi di automazione d'ufficio, elettrodomestici e varie unità di controllo industriale.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

La seguente sezione fornisce un'interpretazione dettagliata e oggettiva dei principali parametri elettrici, ottici e termici specificati per il LTST-008EGSW.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Sono specificati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C.

• Dissipazione di Potenza (Pd):Rosso/Giallo: 78 mW; Verde: 64 mW. Questo parametro indica la massima potenza che il LED può dissipare come calore. Superare questo valore rischia il degrado termico.
• Corrente Diretta:Corrente Diretta Continua: Rosso/Giallo: 30 mA; Verde: 20 mA. La Corrente Diretta di Picco (ciclo di lavoro 1/10) è di 80 mA per tutti i colori. I progettisti devono garantire che le correnti operative rimangano al di sotto o al valore nominale in continua per un funzionamento affidabile a lungo termine.
• Intervallo di Temperatura:Operativo: -40°C a +85°C; Magazzinaggio: -40°C a +100°C. Questi intervalli definiscono le condizioni ambientali che il dispositivo può sopportare durante l'uso e i periodi di non funzionamento.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi sono i parametri di prestazione tipici misurati in condizioni di test specifiche (Ta=25°C).

• Intensità Luminosa (Iv) & Flusso (Φv):Misurata a diverse correnti dirette (Rosso/Giallo: 20mA, Verde: 5mA). I valori sono classificati in bin (vedi Sezione 3). Ad esempio, l'intensità luminosa minima per Rosso e Verde è 280 mcd, e per Giallo è 112 mcd. L'angolo di visione (2θ1/2) è ampio 120 gradi, tipico per una lente diffusa, fornendo un pattern di emissione ampio.
• Caratteristiche Spettrali:
  • Lunghezza d'Onda di Picco (λP): Rosso: 632 nm, Verde: 518 nm, Giallo: 591 nm.
  • Lunghezza d'Onda Dominante (λd): La singola lunghezza d'onda che definisce il colore percepito. Gli intervalli sono specificati e classificati in bin (es., Rosso: 617-630 nm).
  • Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ): Il Verde ha la larghezza spettrale più ampia a 30 nm, rispetto ai 15 nm per Rosso e Giallo, caratteristica del sistema di materiale InGaN.
• Tensione Diretta (Vf):La caduta di tensione ai capi del LED alla corrente di test specificata. Gli intervalli sono: Rosso: 1.7-2.6V, Verde: 2.4-3.2V, Giallo: 1.8-2.6V. Questo è un parametro critico per la progettazione del circuito di pilotaggio.
• Corrente Inversa (Ir):Massimo 10 μA a VR=5V. La scheda tecnica nota esplicitamente che il dispositivo non è progettato per il funzionamento inverso; questo test è solo per l'assurance di qualità.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Il LTST-008EGSW utilizza un sistema di binning per classificare le unità in base a parametri ottici chiave, garantendo coerenza nelle prestazioni dell'applicazione.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa (IV)

I LED sono suddivisi in bin in base al loro flusso luminoso e all'output di intensità. Ogni bin ha un valore minimo e massimo con una tolleranza di +/-11% all'interno del bin.

• Rosso & Verde:Utilizzano i bin F, G, H (es., Bin F: 280-450 mcd, Bin H: 710-1120 mcd).
• Giallo:Utilizza i bin D, E, F (es., Bin D: 112-180 mcd, Bin F: 280-450 mcd).

Ciò consente ai progettisti di selezionare un grado di luminosità adatto ai requisiti della loro applicazione.

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante (WD)

I LED sono anche classificati in bin per la tonalità precisa del loro colore (lunghezza d'onda dominante), con una tolleranza di +/-1 nm per bin.

• Rosso:Singolo bin K (617.0 - 630.0 nm).
• Verde:Bin P (520.0-530.0 nm) e Q (530.0-540.0 nm).
• Giallo:Bin H (584.5-589.5 nm) e J (589.5-594.5 nm).

Ciò garantisce la coerenza del colore, fondamentale per applicazioni in cui è necessaria una corrispondenza precisa del colore, come nei display multi-LED o negli indicatori di stato.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene dati grafici specifici siano referenziati nella scheda tecnica (es., Fig.1, Fig.5), le curve tipiche per tali LED includerebbero:

• Curva I-V (Corrente-Tensione):Mostra la relazione non lineare tra corrente diretta e tensione diretta per ogni colore del chip. La curva ha tipicamente una tensione di soglia (dove la corrente inizia a salire significativamente) specifica del materiale semiconduttore (più bassa per AlInGaP Rosso/Giallo, più alta per InGaN Verde).
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta (Curva I-Iv):Dimostra come l'output luminoso aumenti con la corrente, tipicamente in una relazione quasi lineare all'interno dell'intervallo operativo raccomandato, prima che l'efficienza cali a correnti molto elevate a causa degli effetti termici.
• Dipendenza dalla Temperatura:L'intensità luminosa generalmente diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Il coefficiente esatto varia in base al materiale, con l'InGaN (Verde) che spesso mostra un comportamento termico diverso rispetto all'AlInGaP (Rosso/Giallo).

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package e Assegnazione dei Pin

Il dispositivo è conforme al profilo standard SMD EIA. Tutte le dimensioni sono in millimetri con una tolleranza tipica di ±0.1 mm. L'assegnazione dei pin per la configurazione multi-chip è chiaramente definita: Pin (1,2) e 3 per il chip Rosso, pin 4 e 5 per il chip Verde, e pin 6 e (7,8) per il chip Giallo. Questa informazione è critica per un corretto layout del PCB e la connessione elettrica.

5.2 Piazzola di Montaggio PCB Raccomandata

Viene fornito un disegno del land pattern per garantire una corretta saldatura e stabilità meccanica. Rispettare questa impronta raccomandata è essenziale per ottenere giunzioni saldate affidabili durante la rifusione e per gestire la dissipazione del calore dal LED.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione IR

Viene fornito un profilo di rifusione suggerito per processi di saldatura senza piombo (Pb-free), con riferimento allo standard J-STD-020B. I parametri chiave includono una zona di pre-riscaldamento (tipicamente 150-200°C), un tempo definito sopra il liquidus, e una temperatura di picco non superiore a 260°C. Seguire questo profilo è cruciale per prevenire shock termici e danni al package del LED o ai legami interni del die.

6.2 Magazzinaggio e Manipolazione

I LED sono sensibili all'umidità. Quando la busta sigillata a tenuta d'umidità (con essiccante) non è aperta, dovrebbero essere conservati a ≤30°C e ≤70% UR e utilizzati entro un anno. Una volta aperta la busta, il tempo di esposizione in condizioni di fabbrica (≤30°C / ≤60% UR) non dovrebbe superare le 168 ore prima della saldatura a rifusione. Se l'esposizione supera questo limite, è raccomandata una procedura di baking (es., 60°C per 48 ore) per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire l'effetto \"popcorn\" durante la rifusione.

6.3 Pulizia

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

7. Confezionamento e Informazioni d'Ordine

Il confezionamento standard è nastro trasportatore in rilievo da 12mm di larghezza su bobine da 7 pollici (178mm) di diametro. Ogni bobina contiene 4000 pezzi. Il nastro è sigillato con un nastro di copertura. Il confezionamento segue le specifiche EIA-481-1-B. È specificata una quantità d'ordine minima di 500 pezzi per quantità residue.

8. Raccomandazioni per l'Applicazione e Considerazioni di Progettazione

8.1 Circuiti Applicativi Tipici

Ogni chip di colore deve essere pilotato indipendentemente con una resistenza limitatrice di corrente in serie. Il valore della resistenza (R) è calcolato usando la formula: R = (Vsupply - Vf_LED) / If, dove Vf_LED è la tensione diretta del chip specifico alla corrente operativa desiderata (If). Utilizzando il Vf massimo dalla scheda tecnica in questo calcolo si garantisce che la corrente non superi il limite anche con variazioni da pezzo a pezzo.

8.2 Gestione Termica

Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa, un corretto design termico sul PCB è importante per mantenere le prestazioni e la longevità del LED, specialmente quando si opera vicino ai valori massimi nominali. Il design raccomandato della piazzola PCB aiuta nel trasferimento di calore. Garantire un'adeguata area di rame attorno alle piazzole e possibili via termici verso altri strati può aiutare a gestire la temperatura di giunzione.

8.3 Design Ottico

La lente diffusa bianca fornisce un pattern di emissione ampio, simile a Lambertiano (angolo di visione di 120 gradi). Questo è ideale per applicazioni che richiedono visibilità ad ampio angolo. Per una luce più focalizzata, sarebbero necessarie ottiche secondarie. I progettisti dovrebbero considerare le diverse intensità luminose dei tre colori quando si mira a una luminosità apparente uniforme o a specifici rapporti di miscelazione del colore.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

La principale differenziazione del LTST-008EGSW risiede nell'integrazione di tre distinti chip LED (Rosso, Verde, Giallo) in un unico package SMD standard con lente diffusa bianca. Questo contrasta con:

• LED SMD Monocolore:Offrono solo un colore per dispositivo.
• LED RGB:Integrano chip Rosso, Verde e Blu per la miscelazione a colori completi. La combinazione RGY qui è studiata per specifiche esigenze di colore indicatore (es., simulazioni di segnali stradali, codici di stato specifici) e può offrire una maggiore efficienza nella regione gialla rispetto a un LED RGB che crea il giallo da rosso+verde.
• Lente Trasparente vs. Lente Diffusa:La lente diffusa sacrifica parte dell'intensità diretta per un angolo di visione molto più ampio e uniforme, spesso preferibile per indicatori su pannelli frontali.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Posso pilotare tutti e tre i chip simultaneamente alla loro massima corrente continua?

R: No. I Valori Massimi Assoluti per la dissipazione di potenza (78 mW per Rosso/Giallo, 64 mW per Verde) devono essere rispettati. Pilotare simultaneamente tutti i chip alla corrente massima potrebbe superare il limite totale di dissipazione di potenza del package, portando a surriscaldamento. Per tale operazione è richiesta un'analisi termica dettagliata.

D: Perché la corrente di test è diversa per il chip Verde (5mA) rispetto a Rosso/Giallo (20mA)?

R: Questa è una pratica comune perché i LED verdi basati su InGaN hanno tipicamente un'efficienza luminosa più alta (più output luminoso per unità di corrente) a correnti più basse rispetto ai LED basati su AlInGaP. Specificare a 5mA fornisce probabilmente un livello di luminosità comparabile per scopi di binning e riflette un punto operativo comune.

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

R: La Lunghezza d'Onda di Picco (λP) è la lunghezza d'onda al punto più alto nella curva di distribuzione della potenza spettrale del LED. La Lunghezza d'Onda Dominante (λd) è derivata dalle coordinate del colore sul diagramma di cromaticità CIE e rappresenta la singola lunghezza d'onda di una luce monocromatica pura che corrisponderebbe al colore percepito del LED. λd è più rilevante per la specifica del colore.

11. Esempio di Applicazione Pratica

Scenario: Indicatore di Stato di Sistema Multi-Stato

Un router di rete utilizza un singolo LTST-008EGSW per indicare più stati operativi:

- Rosso (Fisso):Stato di avvio/errore (pilotato a 15mA).

- Verde (Lampeggiante):Attività dati (pilotato a 5mA, pulsato).

- Giallo (Fisso):Modalità standby/inattiva (pilotato a 15mA).

- Rosso+Verde (appare Arancione):Stato di avviso (entrambi pilotati a correnti più basse per miscelare il colore).

Questo design consolida ciò che richiederebbe tre posizionamenti LED separati in uno solo, risparmiando spazio sul PCB e semplificando il design del pannello frontale, mentre l'ampio angolo di visione garantisce la visibilità da varie angolazioni.

12. Principio di Funzionamento

L'emissione di luce nei LED si basa sull'elettroluminescenza in una giunzione p-n di un semiconduttore. Quando viene applicata una tensione diretta, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva dove si ricombinano, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica lunghezza d'onda (colore) della luce è determinata dall'energia del bandgap del materiale semiconduttore utilizzato:

- AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio):Utilizzato per i chip Rosso e Giallo, capace di produrre luce ad alta efficienza nello spettro dal rosso al giallo-arancio.

- InGaN (Nitruro di Indio Gallio):Utilizzato per il chip Verde, questo sistema di materiale è capace di produrre luce attraverso lo spettro dal blu al verde. La lente diffusa bianca disperde la luce dai singoli chip, creando un aspetto uniforme e miscelato dall'esterno.

13. Tendenze Tecnologiche

Lo sviluppo di LED SMD multi-chip come il LTST-008EGSW si allinea con diverse tendenze in corso nell'optoelettronica:

- Miniaturizzazione e Integrazione:Combinare più funzioni (colori) in un unico package risparmia spazio sulla scheda, riduce il numero di componenti e semplifica l'assemblaggio.

- Efficienza Migliorata:Miglioramenti continui in materiali come InGaN e AlInGaP portano a una maggiore efficienza luminosa (più lumen per watt), consentendo un output più luminoso a correnti più basse o un consumo energetico ridotto.

- Packaging Avanzato:Miglioramenti nel design del package e nei materiali migliorano le prestazioni termiche, consentendo densità di potenza più elevate e un funzionamento più affidabile in ambienti ostili. L'uso di materiali resistenti alla rifusione ad alta temperatura è standard.

- Soluzioni Specifiche per l'Applicazione:La tendenza verso componenti come questo LED RGY indica una direzione verso la fornitura di soluzioni ottimizzate per specifiche esigenze applicative piuttosto che solo dispositivi monocolore generici.