Scheda Tecnica LED SMD LTST-C281TGKT-2A - Dimensioni 1.6x0.8x0.35mm - Tensione 2.5-3.1V - Colore Verde - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTST-C281TGKT-2A è un LED a montaggio superficiale (SMD) progettato per applicazioni elettroniche moderne con vincoli di spazio. Appartiene a una famiglia di LED miniaturizzati ottimizzati per i processi di assemblaggio automatizzato su circuito stampato (PCB). Il mercato principale per questo componente include l'elettronica portatile e compatta dove lo spazio sulla scheda è prezioso.

Il vantaggio principale di questo LED è il suo profilo eccezionalmente sottile di soli 0.35 mm, che lo rende adatto ad applicazioni come display ultrasottili, retroilluminazione di tastiere e indicatori di stato in dispositivi palmari. Utilizza un chip semiconduttore InGaN (Indio Gallio Nitruro), noto per produrre luce verde ad alta luminosità in modo efficiente. Il dispositivo è pienamente conforme alla direttiva RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose), garantendo il rispetto degli standard ambientali internazionali. È confezionato su nastro da 8mm avvolto su bobine da 7 pollici di diametro, conforme agli standard EIA, facilitando la produzione automatizzata ad alta velocità con pick-and-place.

1.1 Applicazioni Target

Questo LED è versatile e trova impiego in un'ampia gamma di apparecchiature elettroniche. Le principali aree di applicazione includono:

• Apparecchiature di Telecomunicazione:Indicatori di stato e retroilluminazione in telefoni cordless, cellulari e hardware di rete.
• Automazione d'Ufficio:Retroilluminazione per tastiere e keypad di computer portatili e altre periferiche.
• Elettronica di Consumo & Elettrodomestici:Indicatori di alimentazione, luci di stato funzione e retroilluminazione display.
• Apparecchiature Industriali:Indicatori su pannelli e segnalatori luminosi nei sistemi di controllo.
• Micro-Display & Illuminazione Simboli:Utilizzato in display informativi compatti e illuminazione di icone.

2. Parametri Tecnici: Interpretazione Oggettiva Approfondita

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 non è garantito e dovrebbe essere evitato in un progetto affidabile.

• Dissipazione di Potenza (Pd):76 mW. Questa è la massima quantità di potenza che il package LED può dissipare come calore senza degradare prestazioni o affidabilità. Superare questo limite rischia di surriscaldare la giunzione semiconduttrice.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):100 mA. Questa è la massima corrente diretta istantanea ammissibile, tipicamente specificata in condizioni impulsive (ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms). È significativamente più alta della corrente continua nominale per tenere conto di condizioni transitorie, ma non deve essere utilizzata per il funzionamento in DC.
• Corrente Diretta Continua (I_F):20 mA. Questa è la massima corrente diretta continua raccomandata per un funzionamento affidabile a lungo termine. Progettare il circuito di pilotaggio per operare a o al di sotto di questa corrente è fondamentale per la durata di vita.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento (T_opr):-20°C a +80°C. L'intervallo di temperatura ambiente entro il quale il LED funzionerà secondo le sue specifiche. Le prestazioni al di fuori di questo intervallo non sono caratterizzate.
• Intervallo di Temperatura di Conservazione (T_stg):-30°C a +100°C. L'intervallo di temperatura per la conservazione del dispositivo quando non alimentato.
• Condizioni di Saldatura a Infrarossi:260°C per 10 secondi. Questo definisce il profilo termico massimo che il LED può sopportare durante la saldatura a rifusione, cruciale per i processi di assemblaggio senza piombo.

2.2 Caratteristiche Elettriche & Ottiche

Questi sono i parametri di prestazione tipici misurati a una temperatura ambiente standard di 25°C. Definiscono il comportamento atteso del dispositivo in condizioni operative normali.

• Intensità Luminosa (I_V):35.5 - 90 mcd (millicandela) a I_F= 2mA. Questa è una misura della luminosità percepita del LED dall'occhio umano. L'ampio intervallo indica che viene utilizzato un sistema di binning (vedi Sezione 3). La condizione di test utilizza un sensore filtrato per corrispondere alla curva di risposta fotopica dell'occhio CIE.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):130 gradi. Questo è l'angolo totale a cui l'intensità luminosa scende alla metà del suo valore misurato sull'asse (0°). Un ampio angolo di visione come questo indica un pattern di emissione lambertiano o quasi-lambertiano, adatto per l'illuminazione d'area piuttosto che per fasci focalizzati.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_P):525 nm. Questa è la lunghezza d'onda alla quale la distribuzione di potenza spettrale della luce emessa è al massimo. È una proprietà fisica del chip InGaN.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):520.0 - 535.0 nm a I_F= 2mA. Questa è derivata dal diagramma di cromaticità CIE e rappresenta la singola lunghezza d'onda che meglio descrive il colore percepito (verde) del LED. È il parametro chiave per la coerenza del colore.
• Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ):25 nm. Questa è la larghezza dello spettro di emissione a metà della sua potenza massima. Una mezza larghezza più stretta indica un colore più puro spettralmente e saturo.
• Tensione Diretta (V_F):2.5 - 3.1 V a I_F= 2mA. La caduta di tensione ai capi del LED quando opera alla corrente specificata. Questo intervallo richiede un'attenta progettazione del circuito limitatore di corrente.
• Corrente Inversa (I_R):10 μA (max) a V_R= 5V. I LED non sono progettati per funzionamento in polarizzazione inversa. Questo parametro indica una piccola corrente di dispersione se viene applicata accidentalmente una tensione inversa. La scheda tecnica avverte esplicitamente che il dispositivo non è progettato per il funzionamento inverso.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nella produzione di massa, i LED vengono suddivisi in bin in base a parametri chiave. Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfano requisiti specifici per colore, luminosità e tensione diretta.

3.1 Rango della Tensione Diretta (V_F)

I bin sono definiti con passi di 0.1V da 2.5V a 3.1V a una corrente di test di 2mA. Ad esempio, il Codice Bin '10' include LED con V_Ftra 2.5V e 2.6V, mentre '13' include quelli tra 3.0V e 3.1V. A ogni bin viene applicata una tolleranza di ±0.1V. Selezionare LED da un bin V_Fstretto può aiutare a garantire una luminosità uniforme quando più LED sono pilotati in parallelo.

3.2 Rango dell'Intensità Luminosa (I_V)

I bin sono definiti per l'intensità luminosa misurata a 2mA. I codici vanno da 'N2' (35.5-45 mcd) a 'Q1' (71-90 mcd). A ogni bin viene applicata una tolleranza di ±15%. Questo binning è cruciale per applicazioni che richiedono una luminosità percepita uniforme tra più indicatori o zone di retroilluminazione.

3.3 Rango della Tonalità (Lunghezza d'Onda Dominante)

Questo binning garantisce la coerenza del colore. La lunghezza d'onda dominante è suddivisa in bin con passi di 5nm: 'AP' (520.0-525.0 nm), 'AQ' (525.0-530.0 nm) e 'AR' (530.0-535.0 nm). Per ogni bin viene mantenuta una tolleranza stretta di ±1 nm. Per applicazioni in cui l'abbinamento dei colori è critico (es. display multicolore o segnali stradali), specificare un bin di tonalità ristretto è essenziale.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento a curve caratteristiche tipiche essenziali per comprendere il comportamento del dispositivo in condizioni variabili. Sebbene i grafici specifici non siano riprodotti nel testo, le loro implicazioni sono analizzate di seguito.

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

Questa curva mostra la relazione esponenziale tra corrente e tensione per un diodo semiconduttore. Per il LED, dimostrerà la tensione di soglia (circa 2.5-3.1V) e come V_Faumenti con I_F. La curva è vitale per progettare un driver limitatore di corrente appropriato, poiché i LED sono dispositivi pilotati in corrente. Una piccola variazione di tensione può portare a un grande cambiamento di corrente, rischiando di superare i valori massimi.

4.2 Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta

Questo grafico mostra tipicamente che l'intensità luminosa aumenta approssimativamente in modo lineare con la corrente diretta nell'intervallo operativo normale (es. fino a 20mA). Tuttavia, l'efficienza (lumen per watt) può raggiungere il picco a una corrente inferiore al valore massimo nominale. Operare al di sopra di questo punto di massima efficienza genera più calore per un ritorno decrescente in emissione luminosa, riducendo l'affidabilità complessiva.

4.3 Distribuzione Spettrale

Lo spettro mostrerebbe un singolo picco centrato attorno a 525 nm con una larghezza caratteristica (Δλ) di circa 25 nm. Ciò conferma l'emissione monocromatica verde del chip InGaN. La forma e la larghezza dello spettro influenzano la purezza del colore e come la luce del LED si mescola con altri colori.

5. Informazioni Meccaniche & Package

5.1 Dimensioni del Package

Il LED ha un ingombro SMD compatto. Le dimensioni chiave (tutte in millimetri, tolleranza ±0.1mm salvo diversa indicazione) includono una dimensione del corpo di circa 1.6mm in lunghezza e 0.8mm in larghezza. La caratteristica più notevole è la sua altezza di soli 0.35mm, che lo qualifica come "super sottile". Il package presenta una lente trasparente, che non diffonde la luce, preservando il pattern di emissione nativo del chip (angolo di visione 130°).

5.2 Piazzola di Montaggio PCB Raccomandata

La scheda tecnica fornisce un disegno del land pattern per il PCB. Questo pattern è critico per garantire una corretta formazione del giunto di saldatura durante la rifusione, fornendo una buona connessione elettrica, resistenza meccanica e dissipazione termica. Seguire il layout della piazzola raccomandato aiuta a prevenire l'effetto "tombstone" (sollevamento di un'estremità) e garantisce un allineamento uniforme.

5.3 Identificazione della Polarità

I LED SMD hanno un anodo (+) e un catodo (-). Il diagramma della scheda tecnica indica tipicamente la polarità, spesso marcando il lato catodo del package o mostrando l'orientamento interno del chip. La polarità corretta è obbligatoria per il funzionamento.

6. Linee Guida per Saldatura & Assemblaggio

6.1 Condizioni di Saldatura a Rifusione IR

Per processi di saldatura senza piombo, è raccomandato un profilo termico specifico. La temperatura di picco non deve superare i 260°C e il tempo sopra i 260°C deve essere limitato a un massimo di 10 secondi. Una fase di pre-riscaldamento (es. 150-200°C) è necessaria per riscaldare gradualmente l'assemblaggio e attivare il flussante della pasta saldante. Il profilo deve essere caratterizzato per lo specifico assemblaggio PCB, poiché lo spessore della scheda, la densità dei componenti e il tipo di forno influenzano il risultato. La scheda tecnica fa riferimento alla conformità agli standard JEDEC per la profilatura della rifusione.

6.2 Saldatura Manuale

Se necessaria, la saldatura manuale deve essere eseguita con estrema cura. La temperatura massima raccomandata della punta del saldatore è di 300°C e il tempo di contatto deve essere limitato a 3 secondi per giunto. Un calore eccessivo può danneggiare il package in epossidica del LED e i bonding interni.

6.3 Pulizia

Dovrebbero essere utilizzati solo agenti di pulizia specificati. I solventi raccomandati sono alcol etilico o isopropilico a temperatura normale, con tempo di immersione limitato a meno di un minuto. Prodotti chimici aggressivi o non specificati possono creare crepe, opacizzare o danneggiare la lente del LED e il materiale del package.

6.4 Conservazione & Manipolazione

• Precauzioni ESD:I LED sono sensibili alle scariche elettrostatiche (ESD). La manipolazione deve essere effettuata con braccialetti, guanti antistatici e su postazioni di lavoro correttamente messe a terra.
• Sensibilità all'Umidità:Il package è sensibile all'umidità. Le bobine non aperte devono essere conservate a ≤30°C e ≤90% UR. Una volta aperta la busta originale a tenuta di umidità, i LED sono classificati al Livello di Sensibilità all'Umidità (MSL) 2a, il che significa che devono essere saldati entro 672 ore (28 giorni) dall'esposizione alle condizioni ambientali di fabbrica (≤30°C/60% UR). Per una conservazione più lunga dopo l'apertura, dovrebbero essere tenuti in un contenitore sigillato con essiccante. Se il tempo di esposizione supera le 672 ore, è richiesta una cottura a 60°C per almeno 20 ore prima della saldatura per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire l'effetto "popcorn" durante la rifusione.

7. Confezionamento & Informazioni d'Ordine

7.1 Specifiche Nastro e Bobina

I LED sono forniti su nastro portante goffrato con nastro protettivo di copertura. La larghezza del nastro è di 8mm, avvolto su una bobina standard da 7 pollici (178mm) di diametro. Ogni bobina contiene 5000 pezzi. Per quantità inferiori a una bobina intera, si applica una quantità minima di confezionamento di 500 pezzi. Il confezionamento è conforme alle specifiche ANSI/EIA-481, garantendo la compatibilità con le apparecchiature di assemblaggio automatizzate.

8. Suggerimenti Applicativi & Considerazioni di Progetto

8.1 Circuiti Applicativi Tipici

Il LED deve essere pilotato con una sorgente di corrente costante o tramite una resistenza limitatrice di corrente collegata in serie a un'alimentazione di tensione. Il valore della resistenza (R) può essere calcolato usando la Legge di Ohm: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. È critico utilizzare la V_Fmassima dal bin o dalla scheda tecnica per garantire che la corrente non superi il limite anche con le tolleranze peggiori dei componenti. Ad esempio, con un'alimentazione di 5V, una V_Fdi 3.1V e una I_Fdesiderata di 20mA: R = (5 - 3.1) / 0.02 = 95 Ohm. Una resistenza standard da 100 Ohm sarebbe una scelta sicura, risultando in una corrente leggermente inferiore.

8.2 Gestione Termica

Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa (76 mW max), una corretta progettazione termica estende la durata di vita. Assicurarsi di utilizzare la piazzola PCB raccomandata, poiché funge da dissipatore di calore. Evitare di posizionare il LED vicino ad altri componenti che generano calore. Operare a correnti più basse (es. 10mA invece di 20mA) riduce significativamente il riscaldamento interno e può aumentare notevolmente la durata operativa.

8.3 Progettazione Ottica

L'angolo di visione di 130 gradi fornisce un'illuminazione ampia e uniforme. Per applicazioni che richiedono un fascio più focalizzato, sarebbero necessarie ottiche secondarie esterne (lenti). La lente trasparente offre la massima emissione luminosa possibile ma può causare un'immagine visibile del chip luminoso ("hot spot"). Se è necessaria un'illuminazione diffusa e uniforme, considerare l'uso di LED con lente diffusa o aggiungere una guida luminosa/pellicola diffusore nell'applicazione.

9. Confronto Tecnico & Differenziazione

Il principale fattore di differenziazione del LTST-C281TGKT-2A è la sua altezza ultrasottile di 0.35mm. Rispetto ai LED SMD standard come i package 0603 (altezza 0.8mm) o anche 0402 (altezza 0.6mm), questo dispositivo consente progetti con vincoli di altezza Z più stringenti. L'uso di un chip InGaN fornisce una luminosità e un'efficienza maggiori rispetto a tecnologie più vecchie come AlGaInP per la luce verde in dimensioni di package simili. La sua compatibilità con i processi standard di rifusione IR e il confezionamento a nastro e bobina lo rendono un sostituto diretto per molti progetti esistenti che cercano miniaturizzazione o aggiornamenti delle prestazioni.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Posso pilotare questo LED a 20mA in modo continuo?

R: Sì, 20mA è la massima corrente diretta continua raccomandata. Per la massima affidabilità e longevità, considerare di operare a una corrente inferiore, come 10-15mA.

D: Perché c'è un intervallo così ampio nell'Intensità Luminosa (da 35.5 a 90 mcd)?

R: Questo riflette il processo di binning. È necessario specificare il codice bin IV desiderato (N2, P1, P2, Q1) quando si ordina per ottenere LED entro un intervallo di luminosità specifico.

D: Come posso garantire un colore uniforme tra più LED nel mio prodotto?

R: Specificare un codice bin di tonalità stretto (es. solo AQ) quando si ordina. Ciò garantisce che tutti i LED abbiano una lunghezza d'onda dominante entro un intervallo di 5nm, risultando in un colore verde visivamente uniforme.

D: Il profilo del mio forno a rifusione ha un picco a 250°C. È accettabile?

R: Sì, una temperatura di picco di 250°C è al di sotto del valore massimo di 260°C ed è generalmente accettabile, a condizione che altri aspetti del profilo (tempo sopra il liquidus, velocità di rampa) siano controllati.

11. Esempio di Caso d'Uso Pratico

Scenario: Retroilluminazione di una Tastiera a Membrana per un Dispositivo Medico.

Il dispositivo richiede una retroilluminazione verde sottile e affidabile per i suoi tasti. Il LTST-C281TGKT-2A è scelto per la sua altezza di 0.35mm, che si adatta alla struttura a strati dell'interruttore a membrana. Vengono selezionati LED dal bin di intensità "Q1" e dal bin di tonalità "AQ" per garantire un'illuminazione verde brillante, uniforme e coerente su tutti i tasti. Sono posizionati su un PCB flessibile e pilotati tramite un driver a corrente costante a 15mA ciascuno per bilanciare luminosità e affidabilità a lungo termine. L'assemblaggio subisce un processo di rifusione IR con profilo accurato e i LED sono conservati in un armadio asciutto prima dell'uso per rispettare i requisiti MSL.

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 del materiale semiconduttore (InGaN in questo caso), elettroni e lacune si ricombinano nella regione attiva. Questo processo di ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (particelle di luce). La lunghezza d'onda (colore) della luce emessa è determinata dall'energia del bandgap del materiale semiconduttore. L'InGaN è comunemente usato per produrre luce nelle regioni blu, verde e ciano dello spettro. Il drogaggio specifico e la struttura del chip sono progettati per ottenere alta efficienza e il colore verde desiderato a 525 nm.

13. Tendenze Tecnologiche

La tendenza nei LED SMD per l'elettronica di consumo continua verso un'ulteriore miniaturizzazione, un'aumentata efficienza (lumen per watt) e un'affidabilità più elevata. Il passaggio a package ultrasottili come il profilo di 0.35mm qui discusso consente prodotti finali sempre più sottili. C'è anche un focus sul miglioramento della coerenza del colore e sull'espansione delle gamme di colore per applicazioni di display. Inoltre, l'integrazione di circuiti di pilotaggio o più chip LED all'interno di un singolo package (es. LED RGB) è una tendenza in crescita per semplificare la progettazione del sistema. La tecnologia semiconduttrice sottostante, in particolare per i LED verdi, è un'area di ricerca attiva per colmare il "green gap" e raggiungere efficienze paragonabili a quelle dei LED blu e rossi.