Scheda Tecnica LED SMD Arancione LTST-C191KFKT - Dimensioni 1.6x0.8x0.55mm - Tensione 2.4V - Potenza 75mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTST-C191KFKT è un diodo a emissione luminosa (LED) a montaggio superficiale (SMD) progettato per applicazioni elettroniche moderne con vincoli di spazio. Appartiene a una categoria di LED chip extra sottili, caratterizzati da un'altezza del profilo notevolmente ridotta di soli 0,55 millimetri. Ciò lo rende una scelta ideale per l'illuminazione di retroilluminazione, indicatori di stato e luci decorative in dispositivi elettronici consumer sottili, interni automobilistici e dispositivi portatili dove lo spazio verticale è prezioso.

Il LED utilizza un materiale semiconduttore AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) per la sua regione di emissione luminosa. Questa tecnologia è rinomata per produrre luce ad alta efficienza nello spettro dall'ambra all'arancione-rosso, con eccellente luminosità e stabilità del colore. Il dispositivo è racchiuso in un package con lente trasparente che consente un'elevata emissione luminosa e un ampio angolo di visione. È pienamente conforme alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose), classificandolo come prodotto ecologico adatto per i mercati globali con normative ambientali stringenti.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

I vantaggi primari di questo LED derivano dalla combinazione di miniaturizzazione e prestazioni. Il profilo ultra sottile di 0,55 mm è la sua caratteristica più distintiva, che consente l'integrazione in prodotti dove i LED tradizionali non possono essere inseriti. Nonostante le dimensioni ridotte, offre un'elevata intensità luminosa, con valori tipici che raggiungono i 90 millicandele (mcd). Il package è conforme alle dimensioni standard EIA (Electronic Industries Alliance), garantendo la compatibilità con il vasto ecosistema di attrezzature automatiche pick-and-place utilizzate nella produzione di grandi volumi. Inoltre, è progettato per resistere ai processi di saldatura a rifusione a infrarossi (IR), che è il metodo standard per assemblare componenti a montaggio superficiale su circuiti stampati (PCB). Questa combinazione si rivolge a mercati che includono l'elettronica di consumo (smartphone, tablet, dispositivi indossabili), l'illuminazione di cruscotti e pannelli di controllo automobilistici, pannelli di controllo industriali e applicazioni generiche per indicatori che richiedono sorgenti luminose affidabili, luminose e compatte.

2. Parametri Tecnici: Interpretazione Oggettiva Approfondita

Questa sezione fornisce un'analisi dettagliata dei parametri elettrici, ottici e termici che definiscono i limiti operativi e le prestazioni del LED.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori specificano i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Non sono destinati al funzionamento normale.

• Dissipazione di Potenza (Pd):75 mW. Questa è la quantità massima di potenza che il package del LED può dissipare sotto forma di calore senza degradarne le prestazioni o la durata. Superare questo limite rischia di surriscaldare la giunzione del semiconduttore.
• Corrente Diretta Continua (IF):30 mA. La massima corrente diretta continua che può essere applicata al LED in condizioni di corrente continua.
• Corrente Diretta di Picco:80 mA. Questa corrente più elevata è consentita solo in condizioni pulsate, specificamente con un ciclo di lavoro di 1/10 e una larghezza di impulso di 0,1 ms. Questo valore è rilevante per applicazioni di multiplexing o di regolazione della luminosità tramite PWM (Pulse Width Modulation).
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento:-30°C a +85°C. L'intervallo di temperatura ambiente entro il quale è garantito che il LED funzioni secondo le sue specifiche.
• Intervallo di Temperatura di Conservazione:-40°C a +85°C. L'intervallo di temperatura per la conservazione del dispositivo quando non è alimentato.
• Condizione di Saldatura a Infrarossi:260°C per 10 secondi. Questo definisce il profilo di temperatura di picco e tempo che il LED può sopportare durante un processo di saldatura a rifusione senza piombo senza subire danni.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi parametri sono misurati a una temperatura ambiente standard di 25°C e definiscono le prestazioni tipiche del dispositivo.

• Intensità Luminosa (Iv):45,0 (Min), 90,0 (Tip) mcd a IF=20mA. Questo misura la luminosità percepita del LED come vista dall'occhio umano. L'ampio intervallo indica che viene utilizzato un sistema di classificazione in bin (vedi Sezione 3).
• Angolo di Visione (2θ1/2):130 gradi (Tip). Questo è l'angolo totale a cui l'intensità luminosa scende alla metà del suo valore sull'asse centrale (0 gradi). Un angolo di 130 gradi indica un modello di emissione della luce molto ampio e diffuso, adatto per l'illuminazione di aree o indicatori con ampia visibilità.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λP):611 nm (Tip). La lunghezza d'onda specifica alla quale la potenza ottica in uscita del LED è al massimo. Per questo LED arancione, si trova nella parte arancione-rossa dello spettro visibile.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd):605 nm (Tip). Questo valore è derivato dal diagramma di cromaticità CIE e rappresenta la singola lunghezza d'onda che meglio descrive il colore percepito della luce. È il parametro chiave per la specifica del colore.
• Larghezza a Mezza Altezza della Linea Spettrale (Δλ):17 nm (Tip). Questo indica la purezza spettrale o la larghezza di banda della luce emessa. Un valore di 17 nm è tipico per i LED AlInGaP e produce un colore arancione saturo.
• Tensione Diretta (VF):2,0 (Min), 2,4 (Tip) V a IF=20mA. La caduta di tensione ai capi del LED quando conduce la corrente specificata. Questo è cruciale per progettare il circuito di limitazione della corrente.
• Corrente Inversa (IR):10 µA (Max) a VR=5V. La piccola corrente di dispersione che scorre quando viene applicata una tensione inversa. Superare la tensione inversa massima (non specificata, ma tipicamente intorno a 5V) può causare danni immediati.

3. Spiegazione del Sistema di Classificazione (Binning)

Per garantire la coerenza nella produzione di massa, i LED vengono suddivisi in bin di prestazioni. La scheda tecnica fornisce un elenco di codici bin specifico per l'intensità luminosa.

3.1 Classificazione dell'Intensità Luminosa

L'intensità viene misurata nella condizione di test standard di 20mA di corrente diretta. I bin sono definiti come segue:

• Codice Bin P:45,0 mcd (Min) a 71,0 mcd (Max)
• Codice Bin Q:71,0 mcd (Min) a 112,0 mcd (Max)
• Codice Bin R:112,0 mcd (Min) a 180,0 mcd (Max)
• Codice Bin S:180,0 mcd (Min) a 280,0 mcd (Max)

A ogni bin di intensità viene applicata una tolleranza di +/-15%. Ciò significa che un LED etichettato come Bin Q potrebbe avere un'intensità effettiva compresa tra circa 60,4 mcd e 128,8 mcd. I progettisti devono tenere conto di questa variazione quando specificano i livelli di luminosità per la loro applicazione, spesso progettando per il valore minimo del bin selezionato per garantire le prestazioni.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene nel datasheet siano referenziate curve grafiche specifiche (ad es., Fig.1, Fig.6), il loro comportamento tipico può essere descritto in base alla tecnologia.

4.1 Caratteristica Corrente vs. Tensione (I-V)

Come tutti i diodi, il LED ha una curva I-V non lineare. Sotto la soglia di tensione diretta (circa 1,8-2,0V per AlInGaP), scorre pochissima corrente. Man mano che la tensione si avvicina e supera VF (2,4V tipico), la corrente aumenta in modo esponenziale. Questo è il motivo per cui i LED devono essere pilotati da una sorgente di corrente o tramite una sorgente di tensione con una resistenza di limitazione della corrente in serie; una piccola variazione di tensione può causare una variazione di corrente ampia e potenzialmente distruttiva.

4.2 Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta

L'emissione luminosa (intensità luminosa) è approssimativamente proporzionale alla corrente diretta in un intervallo significativo. Tuttavia, l'efficienza può diminuire a correnti molto elevate a causa dell'aumento della generazione di calore all'interno del chip. La condizione di test nominale di 20mA è un punto standard che bilancia luminosità, efficienza e affidabilità.

4.3 Dipendenza dalla Temperatura

Le prestazioni dei LED sono sensibili alla temperatura. All'aumentare della temperatura di giunzione:

• Tensione Diretta (VF):Diminuisce leggermente.
• Intensità Luminosa (Iv):Diminuisce. I LED AlInGaP mostrano un minore quenching termico rispetto ad alcuni altri tipi, ma l'emissione diminuisce comunque con l'aumentare della temperatura.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd):Può spostarsi leggermente, tipicamente verso lunghezze d'onda più lunghe (spostamento verso il rosso).

Una corretta gestione termica nella progettazione dell'applicazione è essenziale per mantenere colore e luminosità costanti durante la vita del prodotto.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

Il LTST-C191KFKT utilizza un formato di package standard per LED chip.

5.1 Dimensioni del Package

Le dimensioni chiave sono: Lunghezza: 1,6 mm, Larghezza: 0,8 mm, Altezza: 0,55 mm. Tutte le tolleranze sono tipicamente ±0,10 mm salvo diversa indicazione. Il package ha due terminali metallizzati (anodo e catodo) sul fondo per la saldatura. La polarità è solitamente indicata da una marcatura sulla parte superiore del package o da un angolo smussato.

5.2 Layout Consigliato per le Piazzole di Saldatura

Il datasheet include un progetto consigliato per il land pattern (piazzola di saldatura) sul PCB. Seguire questa linea guida è fondamentale per ottenere giunzioni saldate affidabili, prevenire il tombstoning (dove un'estremità si solleva) e garantire un corretto allineamento durante l'assemblaggio automatico. Il progetto della piazzola tiene conto del necessario filetto di saldatura e previene i ponticelli di saldatura tra i due terminali ravvicinati.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione

Il LED è compatibile con i processi di saldatura a rifusione a infrarossi (IR), che è lo standard per l'assemblaggio SMD. Viene fornito un profilo suggerito, conforme agli standard JEDEC per la saldatura senza piombo (SnAgCu). I parametri chiave includono:

• Preriscaldamento:150-200°C per riscaldare gradualmente il circuito stampato e i componenti, attivando il flussante e minimizzando lo shock termico.
• Tempo di Preriscaldamento:Massimo 120 secondi.
• Temperatura di Picco:Massimo 260°C.
• Tempo Sopra il Liquido:Il tempo durante il quale la saldatura è fusa, tipicamente 60-90 secondi, con un picco massimo di 10 secondi a 260°C.

Il profilo dovrebbe essere caratterizzato per il design specifico del PCB, la pasta saldante e il forno utilizzati.

6.2 Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale, è necessario prestare estrema attenzione:

• Temperatura del Saldatore:Massimo 300°C.
• Tempo di Saldatura:Massimo 3 secondi per giunto.
• Limite:Si raccomanda un solo ciclo di saldatura per prevenire danni termici al package in plastica e ai fili di collegamento interni.

6.3 Pulizia

Dovrebbero essere utilizzati solo agenti di pulizia specificati. Prodotti chimici non specificati potrebbero danneggiare la lente in plastica o l'incapsulante epossidico. Se è necessaria la pulizia dopo la saldatura, si raccomanda l'immersione in alcol etilico o isopropilico a temperatura normale per meno di un minuto.

6.4 Conservazione e Manipolazione

I LED sono dispositivi sensibili all'umidità (MSD). La confezione è sigillata con essiccante. Una volta aperta, i componenti dovrebbero essere utilizzati entro 672 ore (28 giorni) in condizioni di umidità controllata (<60% UR) o essere sottoposti a baking prima dell'uso per rimuovere l'umidità assorbita, che può causare \"popcorning\" (crepe nel package) durante la rifusione. Precauzioni ESD (scarica elettrostatica) adeguate, come l'uso di braccialetti e postazioni di lavoro collegati a terra, sono obbligatorie per prevenire danni da elettricità statica.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

I LED sono forniti su nastro portacomponenti goffrato standard del settore su bobine da 7 pollici (178 mm) di diametro per facilitare l'assemblaggio automatico.

• Passo delle Tasche:Nastro standard da 8 mm.
• Quantità per Bobina:5000 pezzi.
• Quantità Minima d'Ordine (MOQ):500 pezzi per quantità residue.
• Nastro di Copertura:Le tasche vuote sono sigillate con un nastro di copertura superiore.
• LED Mancanti:È consentito un massimo di due LED mancanti consecutivi secondo la specifica (ANSI/EIA 481).

8. Suggerimenti per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Indicatori di Stato:Indicatori di alimentazione, connettività, carica della batteria e modalità in laptop, tablet e smartphone ultra sottili.
• Retroilluminazione:Illuminazione per interruttori a membrana, tastiere e icone su cruscotti automobilistici, pannelli di controllo industriali e dispositivi medici.
• Illuminazione Decorativa:Luci di accento nell'elettronica di consumo dove un fattore di forma sottile è essenziale.

8.2 Considerazioni di Progettazione

• Pilotaggio in Corrente:I LED sono dispositivi pilotati in corrente. Utilizzare sempre una resistenza di limitazione della corrente in serie quando si pilota da una sorgente di tensione. Il valore della resistenza può essere calcolato utilizzando la Legge di Ohm: R = (Vcc - VF) / IF, dove Vcc è la tensione di alimentazione, VF è la tensione diretta del LED e IF è la corrente diretta desiderata (ad es., 20mA).
• Collegamento in Parallelo:Evitare di collegare più LED direttamente in parallelo da una singola sorgente di corrente. Piccole variazioni di VF tra i singoli LED possono causare uno squilibrio grave della corrente, con un LED che assorbe la maggior parte della corrente e potenzialmente si guasta. Utilizzare una resistenza di limitazione della corrente separata per ogni LED o circuiti integrati driver LED dedicati con più canali.
• Gestione Termica:Assicurarsi che il layout del PCB fornisca un adeguato smaltimento termico. Sebbene la potenza sia bassa (75mW max), il funzionamento continuo ad alte temperature ambientali può ridurre l'emissione luminosa e la durata. Evitare di posizionare il LED vicino ad altri componenti che generano calore.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

La differenziazione principale del LTST-C191KFKT risiede nel suo profilo ultra sottile di 0,55 mm. Rispetto ai LED in package standard 0603 o 0402 che sono tipicamente alti 0,6-0,8 mm, questo dispositivo offre una riduzione dell'altezza di circa il 30%. Questo è un vantaggio critico nella tendenza verso prodotti elettronici sempre più sottili. L'uso della tecnologia AlInGaP fornisce un'efficienza più elevata e una migliore stabilità del colore nella gamma arancione/ambra rispetto a tecnologie più vecchie come il GaAsP. Inoltre, la sua compatibilità con i processi standard di rifusione IR e pick-and-place significa che può essere integrato nelle linee di produzione di grandi volumi esistenti senza richiedere attrezzature o procedure speciali, a differenza di alcuni componenti ultra sottili di nicchia.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

10.1 Posso pilotare questo LED a 30mA in modo continuo?

Sebbene il Valore Massimo Assoluto per la corrente diretta continua sia 30mA, la condizione di test standard e il punto di funzionamento tipico è 20mA. Funzionare a 30mA in modo continuo genererà più calore, potenzialmente riducendo l'efficienza luminosa e l'affidabilità a lungo termine. Si raccomanda generalmente di progettare per 20mA o meno per prestazioni e durata ottimali.

10.2 Perché c'è un intervallo così ampio nella specifica dell'Intensità Luminosa (45-280 mcd)?

Questo intervallo rappresenta la diffusione totale tra tutti i codici bin (da P a S). Un ordine specifico sarà per un singolo bin (ad es., Bin Q: 71-112 mcd). Il sistema di binning consente ai produttori di classificare i pezzi in base alle prestazioni, permettendo ai clienti di selezionare il grado di luminosità che si adatta alla loro applicazione e ai requisiti di costo. Specificare sempre il codice bin desiderato quando si ordina.

10.3 Qual è la differenza tra Lunghezza d'Onda di Picco (611nm) e Lunghezza d'Onda Dominante (605nm)?

La Lunghezza d'Onda di Picco (λP) è la lunghezza d'onda fisica alla quale la potenza ottica in uscita è massima. La Lunghezza d'Onda Dominante (λd) è un valore calcolato basato sulla percezione del colore umana (diagramma CIE) che meglio corrisponde al colore percepito. Per una sorgente monocromatica come un LED, sono spesso vicine, ma λd è il parametro standard utilizzato per specificare il colore del LED a fini progettuali.

11. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Scenario: Progettazione di un indicatore di stato per un altoparlante Bluetooth sottile.Il progetto richiede un LED arancione a basso consumo per indicare la modalità di accoppiamento. Lo spazio disponibile dietro la griglia frontale è di soli 0,6 mm. Un LED standard non entrerebbe. Viene selezionato il LTST-C191KFKT, con la sua altezza di 0,55 mm. Il circuito utilizza un pin GPIO di un microcontrollore a 3,3V. La resistenza in serie viene calcolata: R = (3,3V - 2,4V) / 0,020A = 45 Ohm. Viene scelta una resistenza standard da 47 Ohm, ottenendo una corrente di ~19mA. Il land pattern sul PCB è progettato secondo le raccomandazioni del datasheet. Il LED è posizionato in una posizione con calore minimo proveniente dal circuito integrato dell'amplificatore audio. Il codice bin scelto è \"Q\" per garantire una luminosità adeguata anche all'estremità inferiore dell'intervallo del bin. L'assemblaggio utilizza un profilo di rifusione senza piombo standard con una temperatura di picco di 250°C.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

Un LED è un diodo a giunzione p-n semiconduttore. Quando viene applicata una tensione diretta, gli elettroni dalla regione di tipo n e le lacune dalla regione di tipo p vengono iniettati nella regione di giunzione (lo strato attivo realizzato in AlInGaP). Quando questi elettroni e lacune si ricombinano, rilasciano energia sotto forma di fotoni (luce). La lunghezza d'onda specifica (colore) della luce emessa è determinata dal bandgap del materiale semiconduttore utilizzato nello strato attivo. L'AlInGaP ha un bandgap che corrisponde alla luce nelle parti rossa, arancione, ambra e gialla dello spettro. La lente epossidica trasparente incapsula il chip, fornisce protezione meccanica e modella il fascio luminoso in uscita.

13. Tendenze Tecnologiche

La tendenza nei LED per indicatori e retroilluminazione continua verso un'ulteriore miniaturizzazione, una maggiore efficienza (più luce emessa per watt elettrico) e un miglioramento della resa cromatica e della coerenza. C'è anche una spinta verso l'integrazione, come LED con resistenze di limitazione della corrente integrate o circuiti integrati driver. Per applicazioni ultra sottili, i LED in package a scala di chip (CSP), che sono essenzialmente il die semiconduttore nudo con un rivestimento protettivo, rappresentano la prossima frontiera nella riduzione delle dimensioni e dell'altezza del package. Tuttavia, dispositivi come il LTST-C191KFKT offrono un eccellente equilibrio tra miniaturizzazione estrema, producibilità, affidabilità e costo per un'ampia gamma di applicazioni attuali.