Scheda Tecnica LED Arancione LTST-C281KFKT - Altezza 0.35mm - Tensione Diretta 2.4V - Dissipazione 75mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTST-C281KFKT è un diodo a emissione luminosa (LED) a montaggio superficiale (SMD) progettato per applicazioni elettroniche moderne che richiedono indicatori compatti e ad alta luminosità. Questo componente appartiene alla categoria dei LED chip, caratterizzati dal loro profilo minimo e dalla compatibilità con i processi di assemblaggio automatizzati.

Vantaggi Principali:I vantaggi principali di questo LED includono l'altezza del package eccezionalmente ridotta di 0.35 mm, che ne facilita l'uso in progetti con vincoli di spazio. Utilizza un materiale semiconduttore AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio), noto per produrre un'elevata efficienza luminosa e un'emissione di luce arancione stabile. Il dispositivo è conforme alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose), classificandolo come prodotto ecologico. Il suo confezionamento su nastro da 8mm all'interno di bobine da 7 pollici di diametro lo rende pienamente compatibile con le attrezzature automatiche pick-and-place ad alta velocità, ottimizzando la produzione di massa.

Mercato di Riferimento:Questo LED è destinato ad applicazioni nell'elettronica di consumo, nelle apparecchiature per l'automazione d'ufficio, nei dispositivi di comunicazione e negli elettrodomestici in generale, dove è richiesta un'indicazione di stato affidabile e luminosa. I suoi parametri di progettazione lo rendono adatto all'integrazione su PCB (Circuiti Stampati) utilizzando le tecniche standard di saldatura a rifusione a infrarossi.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Nominali 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):75 mW. Questa è la massima quantità di potenza che il package del LED può dissipare come calore in condizioni ambientali specificate (Ta=25°C). Superare questo limite rischia il degrado termico.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):80 mA. Questa è la massima corrente diretta istantanea ammissibile, consentita solo in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza dell'impulso 0.1ms). È significativamente superiore al valore in corrente continua per accogliere brevi sovracorrenti.
• Corrente Diretta in CC (I_F):30 mA. Questa è la massima corrente diretta continua consigliata per un funzionamento affidabile a lungo termine. La condizione operativa tipica per testare le caratteristiche ottiche è di 20 mA.
• Tensione Inversa (V_R):5 V. Applicare una tensione di polarizzazione inversa superiore a questo valore può causare la rottura della giunzione.
• Temperatura di Funzionamento & Stoccaggio:Il dispositivo può funzionare entro un intervallo di temperatura ambiente compreso tra -30°C e +85°C. Per lo stoccaggio non operativo, l'intervallo si estende da -40°C a +85°C.
• Condizioni di Saldatura:Il LED può resistere alla saldatura a rifusione a infrarossi con una temperatura di picco di 260°C per una durata di 10 secondi, in linea con i profili comuni dei processi di saldatura senza piombo (Pb-free).

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi parametri sono misurati a una temperatura ambiente standard di 25°C e una corrente diretta (I_F) di 20 mA, salvo diversa indicazione. Definiscono le prestazioni del dispositivo in condizioni operative normali.

• Intensità Luminosa (I_V):Varia da un minimo di 45.0 mcd a un valore tipico di 90.0 mcd. L'intensità è misurata utilizzando una combinazione sensore-filtro che approssima la curva di risposta fotopica (CIE) dell'occhio umano. L'intensità effettiva è soggetta a 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 valore misurato sull'asse centrale (0°). Un ampio angolo di visione come questo è tipico per i LED chip con package senza lente (water-clear), fornendo un'illuminazione ampia e diffusa.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_P):611 nm. Questa è la lunghezza d'onda alla quale la distribuzione spettrale di potenza della luce emessa raggiunge il suo massimo. Definisce la tonalità percepita della luce arancione.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):605 nm. Derivata dal diagramma di cromaticità CIE, questa è la singola lunghezza d'onda che meglio rappresenta il colore percepito dell'emissione del LED, che è un arancione standard.
• Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ):17 nm. Questo parametro indica la purezza spettrale o la larghezza di banda della luce emessa. È la larghezza della distribuzione spettrale a metà della sua potenza massima. Un valore di 17 nm è caratteristico dei materiali AlInGaP, offrendo una buona saturazione del colore.
• Tensione Diretta (V_F):Tipicamente 2.40 V, con un massimo di 2.40 V a I_F=20mA. Il minimo è specificato come 2.0 V. Questa è la caduta di tensione ai capi del LED quando conduce la corrente specificata.
• Corrente Inversa (I_R):Massimo 10 μA quando viene applicata una tensione inversa (V_R) di 5V. Questo indica la corrente di dispersione nello stato di spegnimento.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nella luminosità tra i lotti di produzione, l'intensità luminosa del LTST-C281KFKT è categorizzata in bin. Ogni bin rappresenta un intervallo specifico di valori di intensità misurati nella condizione di test standard di 20 mA di corrente diretta.

L'elenco dei codici bin è il seguente:

• Codice Bin P:45.0 mcd (Min) a 71.0 mcd (Max)
• Codice Bin Q:71.0 mcd a 112.0 mcd
• Codice Bin R:112.0 mcd a 180.0 mcd
• Codice Bin S:180.0 mcd a 280.0 mcd

A ogni bin di intensità viene applicata una tolleranza di +/-15%. Ciò significa che qualsiasi singolo LED all'interno di un bin specifico, ad esempio il Bin Q, è garantito avere un'intensità compresa tra 71.0 mcd e 112.0 mcd, ma la distribuzione effettiva può avere uno scarto di ±15% attorno all'intervallo nominale del bin. I progettisti dovrebbero selezionare il bin appropriato in base al livello di luminosità richiesto per la loro applicazione, considerando questa tolleranza.

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

Per un LED AlInGaP come il LTST-C281KFKT, la relazione I-V è esponenziale, simile a un diodo standard. La tensione diretta (V_F) ha un coefficiente di temperatura relativamente basso rispetto ad alcuni altri tipi di LED, ma diminuirà leggermente all'aumentare della temperatura di giunzione per una data corrente. Il V_Fspecificato di 2.4V (tip) a 20mA è un parametro chiave per la progettazione del circuito di pilotaggio.

4.2 Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta

L'emissione luminosa (intensità luminosa) è approssimativamente proporzionale alla corrente diretta nell'intervallo operativo normale (fino al massimo in CC di 30mA). Tuttavia, l'efficienza può diminuire a correnti molto elevate a causa dell'aumento degli effetti termici e del droop. Operare ai tipici 20mA fornisce un buon equilibrio tra luminosità e longevità.

4.3 Caratteristiche di Temperatura

Come tutti i LED, le prestazioni del LTST-C281KFKT dipendono dalla temperatura. All'aumentare della temperatura di giunzione, l'intensità luminosa tipicamente diminuisce. La lunghezza d'onda dominante (λ_d) può anche subire un leggero spostamento verso il rosso (aumento della lunghezza d'onda) con l'aumento della temperatura, il che può causare una sottile variazione del colore percepito. Una corretta gestione termica nell'applicazione è cruciale per mantenere prestazioni ottiche consistenti.

4.4 Distribuzione Spettrale

L'emissione spettrale è centrata attorno a 611 nm (picco) con una larghezza a mezza altezza di 17 nm. Ciò risulta in una luce arancione monocromatica con elevata purezza del colore. Lo spettro non contiene le ampie componenti di luce bianca presenti nei LED bianchi convertiti da fosfori.

5. Informazioni Meccaniche & Package

5.1 Dimensioni del Package

Il LED presenta un footprint di package standard EIA (Electronic Industries Alliance). La caratteristica distintiva è il suo profilo ultra-sottile con un'altezza (H) di 0.35 mm. Tutti i disegni dimensionali specificano le misure in millimetri, con una tolleranza standard di ±0.10 mm salvo diversa indicazione. Il package è "water clear", il che significa che l'incapsulante è trasparente senza una lente diffusiva, contribuendo all'ampio angolo di visione di 130 gradi.

5.2 Identificazione della Polarità

Il datasheet include un diagramma che mostra il layout consigliato delle piazzole di saldatura sul PCB. Questo layout indica tipicamente le connessioni dell'anodo e del catodo. La polarità corretta è essenziale per il funzionamento del LED. Applicare una tensione inversa superiore al valore nominale di 5V può causare danni immediati.

5.3 Confezionamento a Nastro e Bobina

I componenti sono forniti su nastro portante goffrato da 8 mm di larghezza, avvolto su bobine da 7 pollici (178 mm) di diametro. Questo è il confezionamento standard per l'assemblaggio automatico SMD. Ogni bobina contiene 5000 pezzi. Il nastro ha una copertura sigillante per proteggere i componenti dalla contaminazione. Le specifiche indicano che al massimo due tasche consecutive per componenti possono essere vuote e che la quantità minima d'ordine per i residui è di 500 pezzi. Questo confezionamento è conforme agli standard ANSI/EIA-481.

6. Linee Guida per Saldatura & Assemblaggio

6.1 Profilo di Rifusione

Viene fornito un profilo di rifusione a infrarossi (IR) suggerito per processi senza piombo. I parametri chiave includono:

• Preriscaldamento:Rampa fino a una temperatura compresa tra 150°C e 200°C.
• Tempo di Preriscaldamento:Massimo 120 secondi per consentire un riscaldamento uniforme e l'evaporazione del solvente dalla pasta saldante.
• Temperatura di Picco:Massimo 260°C.
• Tempo Sopra il Liquido:Il LED dovrebbe essere sottoposto alla temperatura di picco per un massimo di 10 secondi. Il profilo è progettato per essere conforme agli standard JEDEC per garantire la formazione affidabile del giunto saldato senza danneggiare il package del LED. È fondamentale seguire le raccomandazioni del produttore della pasta saldante ed eseguire una caratterizzazione specifica per il circuito stampato, poiché diversi progetti e materiali del PCB influenzano il profilo termico.

6.2 Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale, utilizzare un saldatore con una temperatura non superiore a 300°C. Il tempo di contatto per ogni giunto saldato dovrebbe essere limitato a un massimo di 3 secondi, e questa operazione dovrebbe essere eseguita una sola volta per piazzola per prevenire stress termico sul LED.

6.3 Condizioni di Stoccaggio

Uno stoccaggio corretto è vitale per mantenere la saldabilità e prevenire danni indotti dall'umidità (effetto popcorn) durante la rifusione.

• Confezione Sigillata:I LED nella loro busta originale a tenuta di umidità con essiccante dovrebbero essere stoccati a ≤30°C e ≤90% di Umidità Relativa (UR). La durata di conservazione consigliata in queste condizioni è di un anno.
• Confezione Aperta:Una volta aperta la busta barriera all'umidità, i componenti dovrebbero essere stoccati a ≤30°C e ≤60% UR. Si raccomanda di completare il processo di rifusione IR entro 672 ore (28 giorni) dall'esposizione.
• Stoccaggio Aperto Prolungato:Per uno stoccaggio oltre le 672 ore, i componenti dovrebbero essere posti in un contenitore sigillato con essiccante o in un essiccatore a azoto. Se stoccati aperti per più di 672 ore, è richiesta una cottura a circa 60°C per almeno 20 ore prima della saldatura per rimuovere l'umidità assorbita.

6.4 Pulizia

Se è richiesta una pulizia post-saldatura, dovrebbero essere utilizzati solo solventi a base alcolica specificati. È accettabile immergere il LED in alcol etilico o isopropilico a temperatura normale per meno di un minuto. L'uso di detergenti chimici non specificati può danneggiare il materiale del package del LED.

7. Suggerimenti per l'Applicazione

7.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo LED è adatto per l'indicazione di stato, la retroilluminazione per piccole icone o simboli e l'illuminazione di pannelli in un'ampia gamma di elettronica di consumo e industriale. Esempi includono indicatori di accensione su router/modem, retroilluminazione per pulsanti su telecomandi o elettrodomestici e luci di stato su periferiche informatiche. Il suo profilo sottile lo rende ideale per dispositivi ultra-sottili come smartphone moderni, tablet e laptop dove lo spazio interno è prezioso.

7.2 Progettazione del Circuito di Pilotaggio

I LED sono dispositivi pilotati in corrente. Per garantire una luminosità uniforme, specialmente quando più LED sono collegati in parallelo, si raccomanda vivamente di utilizzare una resistenza limitatrice di corrente in serie con ciascun LED. Un semplice circuito di pilotaggio consiste in una sorgente di tensione (V_CC), una resistenza in serie (R_S) e il LED. Il valore della resistenza può essere calcolato usando la Legge di Ohm: R_S= (V_CC- V_F) / I_F, dove V_F è la tensione diretta del LED (usare 2.4V per il margine di progetto) e I_F è la corrente operativa desiderata (ad es., 20mA). Questa configurazione fornisce una regolazione di corrente stabile e protegge il LED da picchi di corrente.

7.3 Considerazioni di Progettazione

• Protezione ESD:I LED AlInGaP sono sensibili alle scariche elettrostatiche (ESD). Le procedure di manipolazione devono includere adeguate precauzioni ESD: uso di braccialetti, tappetini antistatici e apparecchiature messe a terra. Il LED stesso potrebbe non avere protezione ESD integrata, quindi potrebbe essere necessaria una protezione a livello di circuito (ad es., diodi di soppressione di tensione transiente) in ambienti soggetti a ESD.
• Gestione Termica:Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa (75 mW max), garantire un'adeguata dissipazione del calore attraverso le piazzole di rame del PCB è importante per mantenere l'affidabilità a lungo termine e un'emissione luminosa costante, specialmente in condizioni di alta temperatura ambiente o quando si opera vicino alla corrente massima.
• Progettazione Ottica:L'ampio angolo di visione e il package water-clear significano che la luce viene emessa in modo diffuso. Per applicazioni che richiedono un fascio più diretto, potrebbero essere necessarie lenti esterne o guide luminose.

8. Confronto Tecnico & Differenziazione

Il LTST-C281KFKT si differenzia principalmente attraverso la suaaltezza ultra-sottile di 0.35mm, che è inferiore a molti LED chip standard (ad es., package 0603 o 0402 che sono spesso alti 0.55-0.65mm). Questo è un vantaggio critico per l'elettronica portatile e indossabile moderna. L'uso dellatecnologia AlInGaPfornisce un'efficienza luminosa più elevata e una migliore stabilità termica per i colori arancione/rosso rispetto alle tecnologie più vecchie come il GaAsP. La sua compatibilità con la standardrifusione IR per processi senza piomboe ilconfezionamento a nastro e bobinalo allineano con la produzione automatizzata di grandi volumi, offrendo una soluzione economica per la produzione di massa.

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D1: Posso pilotare questo LED direttamente da un'uscita logica a 3.3V o 5V?

R: No. È necessario utilizzare una resistenza limitatrice di corrente in serie. Ad esempio, con un'alimentazione di 3.3V e una corrente target di 20mA, il valore della resistenza sarebbe circa (3.3V - 2.4V) / 0.02A = 45 Ohm. Pilotarlo direttamente probabilmente supererebbe la corrente massima e distruggerebbe il LED.

D2: Qual è la differenza tra Lunghezza d'Onda di Picco (611nm) e Lunghezza d'Onda Dominante (605nm)?

R: La lunghezza d'onda di picco è il punto più alto letterale sulla curva di emissione spettrale. La lunghezza d'onda dominante è un valore calcolato dalla scienza del colore che rappresenta il colore percepito come una singola lunghezza d'onda. Per questo LED arancione, entrambi i valori sono vicini, confermando un colore saturo.

D3: Il codice bin è "Q". Quale luminosità esatta posso aspettarmi?

R: Puoi aspettarti un'intensità luminosa compresa tra 71.0 mcd e 112.0 mcd quando misurata a 20mA. A causa della tolleranza +/-15% sul bin, il valore effettivo per qualsiasi singolo LED potrebbe essere ovunque all'interno di quell'intervallo. Per applicazioni critiche di abbinamento della luminosità, potrebbero essere necessari test e selezione.

D4: Come interpreto l'angolo di visione di "130 gradi"?

R: Significa che se guardi il LED direttamente dall'alto (0°), vedi la massima luminosità. Man mano che ti sposti fuori asse, la luminosità diminuisce. A un angolo di 65° dal centro (130°/2), la luminosità sarà la metà del valore sull'asse. La luce è ancora visibile ad angoli oltre questo.

10. Caso Pratico di Progettazione & Utilizzo

Caso: Progettazione di un Indicatore di Stato per un Altoparlante Bluetooth Portatile

Un progettista ha bisogno di un LED arancione luminoso a basso consumo per indicare lo stato di "carica". Il PCB principale dell'altoparlante ha un vincolo di spessore e il LED deve essere posizionato dietro un sottile diffusore in plastica.

Implementazione:Il LTST-C281KFKT è selezionato per la sua altezza di 0.35mm, adattandosi allo stack-up meccanico. Il circuito di pilotaggio utilizza la linea di alimentazione di sistema esistente a 3.3V. Viene calcolata una resistenza in serie da 47 Ohm (valore standard): (3.3V - 2.4V) / 0.02A ≈ 45 Ohm, fornendo ~19mA. L'ampio angolo di visione di 130° garantisce che la luce di carica sia visibile da varie angolazioni dell'altoparlante. Il LED è posizionato su nastro e bobina per l'assemblaggio automatizzato durante la produzione di massa. Il progettista specifica il Codice Bin R o superiore al fornitore per garantire un'alta luminosità visibile anche in stanze ben illuminate.

11. Introduzione al Principio Tecnologico

Il LTST-C281KFKT si basa sulla tecnologia semiconduttore AlInGaP. Questo materiale è un semiconduttore composto del gruppo III-V. Quando una tensione diretta viene applicata attraverso la giunzione p-n, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva. La loro ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica composizione di Alluminio, Indio, Gallio e Fosfuro nel reticolo cristallino determina l'energia della banda proibita, che direttamente detta la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa. Per questo LED, la banda proibita è ingegnerizzata per produrre fotoni nello spettro arancione (~605-611 nm). L'incapsulante epossidico water-clear protegge il chip semiconduttore, fornisce stabilità meccanica e agisce come elemento ottico primario, modellando il modello di emissione luminosa.

12. Tendenze Tecnologiche

La tendenza nei LED indicatori come il LTST-C281KFKT continua verso laminiaturizzazione(footprint più piccoli e profili più sottili) per consentire design di prodotto più eleganti.L'aumento dell'efficienza(più luce emessa per mA di corrente) è un driver costante, riducendo il consumo energetico nei dispositivi alimentati a batteria. C'è anche un focus sulmiglioramento della coerenza del colore e un binning più strettoper soddisfare le esigenze delle applicazioni in cui più LED devono corrispondere perfettamente. Inoltre, l'integrazione conpackaging avanzatoedriver ICin moduli multi-chip è una tendenza emergente per applicazioni di illuminazione intelligente, sebbene per semplici indicatori, componenti discreti come questo LED rimangano altamente convenienti e versatili.