LTST-C191TBKT-2A Scheda Tecnica LED SMD Blu - Dimensioni 3.2x1.6x0.55mm - Tensione 2.45-2.95V - Potenza 76mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTST-C191TBKT-2A è un diodo a emissione luminosa (LED) a montaggio superficiale (SMD) progettato per applicazioni elettroniche moderne con vincoli di spazio. La sua tecnologia di base si fonda su un chip semiconduttore al Nitruro di Indio e Gallio (InGaN), responsabile dell'emissione di luce blu. Il mercato principale per questo componente include l'elettronica di consumo, spie luminose, retroilluminazione per display di piccole dimensioni e vari dispositivi portatili dove è richiesta una sorgente luminosa compatta, luminosa e affidabile.

La caratteristica distintiva di questo LED è il suo profilo eccezionalmente basso, con un'altezza di soli 0,55 millimetri. Questo fattore di forma ultra sottile ne consente l'integrazione in prodotti con severe limitazioni di spazio verticale, permettendo design di prodotto finale più sottili e raffinati. Il package utilizza un materiale per la lente trasparente come l'acqua, che non diffonde la luce, risultando in un fascio più focalizzato e intenso, adatto per applicazioni che richiedono un'alta intensità luminosa da una sorgente minuscola.

1.1 Vantaggi Principali

• Miniaturizzazione:L'altezza di 0,55mm rappresenta un vantaggio significativo per design di prodotto ultra sottili.
• Alta Luminosità:Utilizza un chip InGaN Ultra Luminoso, fornendo un'alta intensità luminosa in un package compatto.
• Compatibilità:Progettato per essere compatibile con attrezzature automatiche pick-and-place e processi standard di saldatura a rifusione a infrarossi (IR), facilitando l'assemblaggio automatizzato su larga scala.
• Standardizzazione:Conforme ai profili standard di package EIA (Electronic Industries Alliance), garantendo prevedibilità nel layout e nell'assemblaggio del PCB (Printed Circuit Board).
• Conformità Ambientale:Il prodotto è conforme alla direttiva RoHS (Restriction of Hazardous Substances) ed è classificato come Prodotto Verde, soddisfacendo le normative ambientali internazionali.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

Questa sezione fornisce un'analisi oggettiva dei principali parametri elettrici, ottici e termici specificati nella scheda tecnica. Comprendere questi valori è fondamentale per un corretto design del circuito e un funzionamento affidabile.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Non sono condizioni per il funzionamento normale.

• Dissipazione di Potenza (Pd):76 mW. Questa è la massima quantità di potenza che il package del LED può dissipare come calore senza degradare le prestazioni o la durata. Superare questo limite rischia danni termici.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):100 mA. Questa corrente è ammissibile solo in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0,1ms). Viene utilizzata per applicazioni che richiedono brevi lampi ad alta intensità.
• Corrente Diretta Continua (I_F):20 mA. Questa è la corrente massima raccomandata per il funzionamento continuo in corrente continua (DC). Progettare il circuito di pilotaggio per operare a questa corrente o al di sotto garantisce un'affidabilità a lungo termine.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento (T_opr):-20°C a +80°C. Il LED è garantito per funzionare entro i suoi parametri specificati in questo intervallo di temperatura ambiente.
• Intervallo di Temperatura di Stoccaggio (T_stg):-30°C a +100°C. Il dispositivo può essere stoccato senza funzionamento entro questi limiti senza subire danni.
• Condizione di Saldatura a Rifusione IR:Temperatura di picco di 260°C per un massimo di 10 secondi. Questo definisce il profilo termico che il componente può sopportare durante il processo di assemblaggio del PCB.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi parametri sono misurati in una condizione di test standard di 25°C di temperatura ambiente e una corrente diretta (I_F) di 2 mA, salvo diversa indicazione.

• Intensità Luminosa (I_V):4,5 - 18,0 mcd (millicandela). Questo misura la luminosità percepita del LED dall'occhio umano. L'ampio intervallo indica che viene utilizzato un sistema di binning (vedi Sezione 3).
• Angolo di Visione (2θ_1/2):130 gradi. Questo è l'angolo totale a cui l'intensità luminosa scende alla metà del suo valore massimo (sull'asse). Un angolo di 130 gradi indica un pattern di visione relativamente ampio.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λ_P):468 nm (tipico). Questa è la specifica lunghezza d'onda alla quale la potenza ottica in uscita è massima. È una caratteristica del materiale semiconduttore InGaN.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):465,0 - 475,0 nm. Questa è derivata dal colore percepito dall'occhio umano (cromaticità CIE) ed è la singola lunghezza d'onda che meglio rappresenta il colore del LED. È anch'essa soggetta a binning.
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ):25 nm (tipico). Questo indica l'intervallo di lunghezze d'onda emesse attorno al picco. Un valore di 25nm è tipico per un LED blu InGaN.
• Tensione Diretta (V_F):2,45 - 2,95 V. Questa è la caduta di tensione ai capi del LED quando pilotato alla corrente di test di 2mA. Varia a causa delle tolleranze di produzione del semiconduttore ed è soggetta a binning.
• Corrente Inversa (I_R):100 µA (max) ad una Tensione Inversa (V_R) di 5V. I LED non sono progettati per funzionare in polarizzazione inversa. Questo parametro è solo per la caratterizzazione della corrente di dispersione. Applicare una tensione inversa può danneggiare il dispositivo.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per gestire le variazioni naturali nella produzione dei semiconduttori, i LED vengono suddivisi in gruppi di prestazioni o "bin". Ciò garantisce coerenza all'interno di un lotto di produzione. Il LTST-C191TBKT-2A utilizza un sistema di binning tridimensionale.

3.1 Binning della Tensione Diretta

Binning a I_F= 2mA. Cinque bin (da 1 a 5) coprono l'intervallo da 2,45V a 2,95V con passi di 0,1V, con una tolleranza di +/-0,1V per bin. Ciò consente ai progettisti di selezionare LED con una caduta di tensione coerente, importante per il design del circuito limitatore di corrente, specialmente in array paralleli.

3.2 Binning dell'Intensità Luminosa

Binning a I_F= 2mA. Tre bin (J, K, L) definiscono i livelli minimi di luminosità: 4,50-7,10 mcd (J), 7,10-11,2 mcd (K) e 11,2-18,0 mcd (L). Si applica una tolleranza di +/-15% all'interno di ciascun bin. Questo è cruciale per applicazioni che richiedono una luminosità uniforme tra più LED.

3.3 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

Binning a I_F= 2mA. Due bin definiscono la tonalità di colore: AC (465,0 - 470,0 nm) e AD (470,0 - 475,0 nm), con una tolleranza di +/-1 nm. Il bin AC produce un blu leggermente più intenso, mentre il bin AD un blu leggermente più chiaro. Ciò garantisce coerenza cromatica nelle installazioni con più LED.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

While specific graphical curves are referenced in the datasheet (e.g., Fig.1, Fig.6), their typical implications are analyzed here.

4.1 Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta (Curva I-V)

L'emissione luminosa (intensità luminosa) di un LED non è linearmente proporzionale alla corrente. Aumenta rapidamente a correnti basse, ma il tasso di aumento tipicamente diminuisce a correnti più elevate a causa del calo di efficienza e degli effetti termici. Operare significativamente al di sopra della corrente continua raccomandata di 20mA produrrà rendimenti decrescenti in luminosità, aumentando drasticamente il calore e riducendo la durata di vita.

4.2 Distribuzione Spettrale

Il grafico spettrale referenziato (Fig.1) mostrerebbe un singolo picco dominante centrato attorno a 468 nm (luce blu) con una tipica semilarghezza spettrale di 25 nm. Dovrebbe esserci un'emissione trascurabile in altre parti dello spettro visibile, confermando un'uscita di colore blu puro.

4.3 Pattern dell'Angolo di Visione

Il diagramma polare (Fig.6) illustra l'angolo di visione di 130 gradi. L'intensità è massima guardando direttamente il LED (sull'asse) e diminuisce simmetricamente all'aumentare dell'angolo di visione, scendendo al 50% del picco a +/-65 gradi dall'asse.

5. Informazioni Meccaniche e Package

5.1 Dimensioni del Package

Il LED è conforme all'impronta standard EIA per LED chip. Le dimensioni chiave includono una lunghezza tipica di 3,2mm, una larghezza di 1,6mm e l'altezza critica di 0,55mm. Disegni meccanici dettagliati specificano le posizioni dei pad, la forma della lente e le tolleranze (tipicamente ±0,10mm).

5.2 Identificazione della Polarità

I LED SMD hanno un anodo (+) e un catodo (-). Il datasheet include un diagramma che mostra la marcatura di polarità sul corpo del componente, essenziale per il corretto orientamento durante l'assemblaggio del PCB. Una polarità errata impedirà l'illuminazione del LED e potrebbe danneggiarlo se viene applicata tensione inversa.

5.3 Pattern di PCB Consigliato

Viene fornito un layout consigliato per i pad di saldatura per garantire un giunto saldato affidabile, un corretto allineamento durante la rifusione e un adeguato smaltimento termico. Seguire questo pattern aiuta a prevenire l'effetto "tombstone" (dove un'estremità si solleva dal pad) e garantisce risultati di saldatura consistenti.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione IR

Il componente è compatibile con processi di saldatura senza piombo (Pb-free). Viene fornito un profilo di rifusione suggerito dettagliato, tipicamente comprendente: una rampa di pre-riscaldamento per attivare il flussante, una zona di stabilizzazione per riscaldare uniformemente la scheda, un rapido picco di temperatura fino al massimo (max 260°C per ≤10 secondi) e una fase di raffreddamento controllata. Rispettare questo profilo, in particolare il tempo sopra il liquido e la temperatura di picco, è vitale per prevenire danni termici al package plastico del LED e ai bonding interni.

6.2 Note per Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale, è necessario prestare estrema attenzione. La raccomandazione è di utilizzare un saldatore a una temperatura massima di 300°C per non più di 3 secondi, applicato una sola volta. Calore o tempo eccessivi possono fondere la lente o danneggiare il die semiconduttore.

6.3 Pulizia

Dovrebbero essere utilizzati solo agenti di pulizia specificati. Il datasheet raccomanda l'immersione in alcol etilico o isopropilico a temperatura ambiente per meno di un minuto se è necessaria la pulizia. Prodotti chimici aggressivi o non specificati possono danneggiare il package plastico, portando a crepe o opacizzazione della lente.

6.4 Stoccaggio e Manipolazione

• Sensibilità alle Scariche Elettrostatiche (ESD):I LED sono sensibili ai danni da ESD. La manipolazione dovrebbe essere eseguita in una postazione di lavoro protetta da ESD utilizzando braccialetti e attrezzature messe a terra.
• Sensibilità all'Umidità:Sebbene la bobina sia sigillata, una volta aperta, i LED sono esposti all'umidità ambientale. Si raccomanda di completare la rifusione IR entro 672 ore (28 giorni) dall'apertura della confezione. Per uno stoccaggio più lungo fuori dalla busta originale, dovrebbero essere conservati in un armadio a secco o in un contenitore sigillato con essiccante. I componenti stoccati oltre le 672 ore potrebbero richiedere un ciclo di "baking" (es. 60°C per 20 ore) per rimuovere l'umidità assorbita prima della rifusione, per prevenire l'effetto "popcorning" (crepe nel package dovute alla pressione del vapore).

7. Confezionamento e Informazioni d'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

I LED sono forniti su nastro portacomponenti goffrato da 8mm di larghezza avvolto su bobine da 7 pollici (178mm) di diametro. La quantità standard per bobina è di 5.000 pezzi. Il nastro utilizza una copertura superiore per sigillare le tasche dei componenti. Il confezionamento è conforme agli standard ANSI/EIA 481-1-A-1994.

7.2 Interpretazione del Numero di Modello

Il numero di parte LTST-C191TBKT-2A codifica attributi specifici: LTST denota la famiglia di prodotto, C191 probabilmente fa riferimento alle dimensioni del package, TB indica il colore (Blu), KT può riferirsi al confezionamento a nastro e bobina, e 2A potrebbe essere un codice di revisione o prestazione. La suddivisione esatta dovrebbe essere confermata con la guida di numerazione del produttore.

8. Raccomandazioni per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Indicatori di Stato:Luci di stato per alimentazione, connettività o funzioni in smartphone, tablet, laptop e dispositivi indossabili.
• Retroilluminazione:Retroilluminazione edge-lit o diretta per tastiere molto sottili, icone o piccoli display LCD.
• Elettronica di Consumo:Illuminazione decorativa o LED di notifica in apparecchi audio, controller per gaming e dispositivi per la casa intelligente.
• Indicatori su Pannelli:Indicatori raggruppati su pannelli di controllo industriali dove lo spazio è limitato.

8.2 Considerazioni di Progetto

• Limitazione di Corrente:Utilizzare sempre una resistenza in serie o un driver a corrente costante per limitare la corrente diretta a 20mA o meno per il funzionamento continuo. Il valore della resistenza è calcolato usando R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F.
• Gestione Termica:Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa, garantire un'adeguata area di rame sul PCB attorno ai pad di saldatura aiuta a condurre via il calore, specialmente in ambienti ad alta temperatura o quando pilotati vicino ai valori massimi.
• Progettazione Ottica:La lente trasparente produce un fascio focalizzato. Se è necessario un pattern di luce più ampio e diffuso, devono essere incorporati nel design del prodotto diffusori esterni o guide luminose.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto a tecnologie LED più vecchie o package più grandi, i fattori chiave di differenziazione del LTST-C191TBKT-2A sono la suaaltezza di 0,55mme laelevata luminosità del chip InGaN. Rispetto ad altri LED ultra sottili, i suoi vantaggi possono includere un'impronta EIA standardizzata per la compatibilità di design, specifiche opzioni di binning per la coerenza di colore/luminosità e una documentazione chiara per l'assemblaggio a rifusione senza piombo. L'angolo di visione di 130 gradi offre un buon equilibrio tra un ampio cono di visione e una ragionevole intensità sull'asse.

10. Domande Frequenti (FAQ)

10.1 Posso pilotare questo LED a 20mA in modo continuo?

Sì, 20mA è la massima corrente diretta continua (DC) raccomandata. Per una longevità e affidabilità ottimali, è spesso consigliabile operare a una corrente leggermente inferiore, come 15-18mA.

10.2 Perché c'è un intervallo per la Tensione Diretta e l'Intensità Luminosa?

Queste sono variazioni intrinseche nella produzione dei semiconduttori. Il sistema di binning suddivide i LED in gruppi con caratteristiche simili. I progettisti dovrebbero specificare i codici bin desiderati quando ordinano per garantire uniformità nella loro applicazione.

10.3 Cosa succede se lo saldo a una temperatura più alta o per più tempo del specificato?

Superare il limite di rifusione di 260°C per 10 secondi può causare diversi guasti: il package plastico può deformarsi o scolorirsi, i bonding interni con filo d'oro possono rompersi o la crescita intermetallica può indebolirli, e la lente in epossidica può diventare opaca. Seguire sempre il profilo raccomandato.

10.4 Posso usare questo LED per protezione da tensione inversa o come diodo Zener?

No.Il dispositivo non è progettato per il funzionamento inverso. La massima tensione inversa specificata (5V per il test di I_R) è solo per caratterizzazione. Applicare una polarizzazione inversa può danneggiare immediatamente e in modo catastrofico la giunzione del LED.

11. Studio di Caso Pratico di Progetto

Scenario:Progettazione di un indicatore di stato per un case ultra sottile per auricolari Bluetooth. L'indicatore deve essere blu, visibile alla luce del giorno e adattarsi a un'altezza totale della cavità di 0,8mm.

Selezione del Componente:Il LTST-C191TBKT-2A è scelto principalmente per la sua altezza di 0,55mm, lasciando 0,25mm per la guida/diffusore luminoso. Il colore blu soddisfa il requisito di branding.

Progettazione del Circuito:Il case utilizza un regolatore da 3,3V. Si mira a una corrente diretta di 15mA per un equilibrio tra luminosità e durata della batteria. Utilizzando un tipico V_Fdi 2,7V (dal Bin 3), la resistenza in serie è calcolata: R = (3,3V - 2,7V) / 0,015A = 40 Ohm. Viene selezionata una resistenza standard da 39 Ohm.

Layout del PCB:Viene utilizzato il pattern di PCB consigliato dal datasheet. Vengono posizionati ulteriori via di smaltimento termico sotto il pad del catodo per dissipare il calore verso un piano di massa interno, poiché il dispositivo sarà racchiuso.

Ordinazione:Per garantire colore e luminosità uniformi in tutte le unità di produzione, l'ordine specifica i bin: Intensità Luminosa Bin "L" (il più luminoso) e Lunghezza d'Onda Dominante Bin "AD" (tonalità di blu preferita).

12. Introduzione al Principio Tecnologico

Il LTST-C191TBKT-2A si basa sulla tecnologia semiconduttore InGaN (Nitruro di Indio e Gallio). Quando una tensione diretta viene applicata alla giunzione p-n del LED, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva. Essi si ricombinano, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica lunghezza d'onda (colore) della luce emessa è determinata dall'energia del bandgap del materiale InGaN, che viene ingegnerizzata regolando il rapporto tra Indio e Gallio durante la crescita del cristallo. Un contenuto più alto di indio sposta l'emissione verso lunghezze d'onda più lunghe (verde), mentre la composizione utilizzata qui produce luce blu. Il package in epossidica trasparente funge da lente, modellando l'uscita luminosa e fornendo protezione ambientale.

13. Tendenze e Sviluppi del Settore

La tendenza nei LED SMD per l'elettronica di consumo continua verso un'ulteriore miniaturizzazione, una maggiore efficienza (più luce in uscita per watt di ingresso elettrico) e un'affidabilità superiore. C'è anche una spinta verso una coerenza cromatica più stretta (intervalli di binning più piccoli) e prestazioni migliorate ad alte temperature. L'adozione di materiali avanzati per il package per resistere alle temperature di rifusione più elevate associate alla saldatura senza piombo e all'assemblaggio a doppia faccia è standard. Sebbene questo componente rappresenti una tecnologia matura e ottimizzata per indicatori blu standard, la R&S in corso si concentra su nuovi materiali come micro-LED e quantum dot per future applicazioni di display e illuminazione, che richiedono pitch di pixel ancora più piccoli e colori più puri.