Scheda Tecnica LED Chip LTST-C281KGKT - Dimensioni 2.8x1.2x0.35mm - Tensione 2.4V - Potenza 75mW - Colore Verde - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento fornisce le specifiche tecniche complete per il LTST-C281KGKT, un LED chip a montaggio superficiale ultra-sottile progettato per applicazioni elettroniche moderne che richiedono elevata luminosità e un fattore di forma compatto. Il dispositivo utilizza un materiale semiconduttore AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) per produrre un'emissione luminosa verde, offrendo un'efficienza luminosa superiore rispetto alle tecnologie LED tradizionali. I suoi obiettivi di progettazione principali sono consentire layout PCB ad alta densità, compatibilità con i processi di assemblaggio automatizzato e prestazioni affidabili nelle condizioni standard di saldatura a rifusione.

I vantaggi principali di questo componente includono il suo profilo eccezionalmente basso di 0.35mm, fondamentale per applicazioni con limitazioni di altezza severe come display ultra-sottili, dispositivi mobili e unità di retroilluminazione. È classificato come prodotto verde e conforme alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose), rendendolo adatto per progetti attenti all'ambiente. Il package è fornito su nastro portacomponenti standard da 8mm avvolto su bobine da 7 pollici di diametro, facilitando la produzione ad alta velocità con macchine pick-and-place.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

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 per prestazioni affidabili a lungo termine.

• Dissipazione di Potenza (Pd):75 mW. Questa è la massima quantità di potenza che il package LED può dissipare come calore a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C. Superare questo limite rischia di surriscaldare la giunzione del semiconduttore, portando a un degrado accelerato o a un guasto catastrofico.
• Corrente Diretta Continua (IF):30 mA. La massima corrente diretta continua che può essere applicata al LED.
• Corrente Diretta di Picco:80 mA. Questo è consentito solo in condizioni pulsate con un rigoroso ciclo di lavoro di 1/10 e una larghezza di impulso di 0.1ms. Questo valore è rilevante per scenari di multiplexing o di indicazione di segnale breve.
• Tensione Inversa (VR):5 V. Applicare una tensione di polarizzazione inversa superiore a questo valore può causare la rottura della giunzione PN del LED.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento:-30°C a +85°C. L'intervallo di temperatura ambiente entro il quale il LED è specificato per funzionare correttamente.
• Intervallo di Temperatura di Conservazione:-40°C a +85°C. L'intervallo di temperatura per la conservazione in stato non operativo.
• Condizione di Saldatura a Infrarossi:260°C per 10 secondi. Questo definisce il profilo di temperatura di picco e tempo che il package può sopportare durante un processo di saldatura a rifusione senza piombo.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi parametri sono misurati in condizioni di test standard di Ta=25°C e IF=20mA, salvo diversa indicazione. Definiscono le prestazioni tipiche del dispositivo.

• Intensità Luminosa (Iv):35.0 mcd (Tipico), con un minimo di 18.0 mcd. Questa è la misura della potenza percepita della luce emessa in una direzione specifica. Viene misurata utilizzando una combinazione sensore-filtro che approssima la curva di risposta dell'occhio umano fotopico (CIE).
• Angolo di Visione (2θ1/2):130 gradi (Tipico). Questo è l'angolo totale in cui l'intensità luminosa scende alla metà del suo valore sull'asse centrale (0°). Un ampio angolo di visione come questo indica un pattern di emissione più diffuso, simile a lambertiano, adatto per l'illuminazione d'area.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λP):574 nm. Questa è la lunghezza d'onda alla quale la distribuzione di potenza spettrale della luce emessa raggiunge la sua massima intensità.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd):571 nm (Tipico a IF=20mA). Questa è derivata dal diagramma di cromaticità CIE e rappresenta la singola lunghezza d'onda che meglio descrive il colore percepito della luce. È una rappresentazione più accurata del colore rispetto alla lunghezza d'onda di picco.
• Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ):15 nm. Questa è la larghezza dello spettro di emissione a metà della sua intensità massima (Larghezza a Mezza Altezza - FWHM). Una mezza larghezza più stretta indica un colore più spettralmente puro e saturo.
• Tensione Diretta (VF):2.4 V (Tipico), con un massimo di 2.4 V a IF=20mA. Questa è la caduta di tensione ai capi del LED quando opera alla corrente specificata.
• Corrente Inversa (IR):10 μA (Massimo) a VR=5V. Questa è la piccola corrente di dispersione che scorre quando viene applicata la tensione inversa specificata.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nella produzione di massa, i LED vengono suddivisi in bin di prestazioni in base a parametri chiave. Il LTST-C281KGKT utilizza un sistema di binning tridimensionale.

3.1 Binning della Tensione Diretta

Le unità sono in Volt (V) misurate a IF=20mA. La tolleranza su ogni bin è di ±0.1V.

• Bin 4: 1.90V (Min) - 2.00V (Max)
• Bin 5: 2.00V - 2.10V
• Bin 6: 2.10V - 2.20V
• Bin 7: 2.20V - 2.30V
• Bin 8: 2.30V - 2.40V

Questo binning consente ai progettisti di selezionare LED con Vf strettamente abbinati per applicazioni che richiedono uniformità di luminosità in stringhe in serie o una regolazione di corrente precisa.

3.2 Binning dell'Intensità Luminosa

Le unità sono in millicandele (mcd) misurate a IF=20mA. La tolleranza su ogni bin è di ±15%.

• Bin M: 18.0 mcd (Min) - 28.0 mcd (Max)
• Bin N: 28.0 mcd - 45.0 mcd
• Bin P: 45.0 mcd - 71.0 mcd
• Bin Q: 71.0 mcd - 112.0 mcd

Questa classificazione raggruppa i LED in base alla loro luminosità, consentendo la selezione per applicazioni con specifici requisiti di intensità minima.

3.3 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

Le unità sono in nanometri (nm) misurate a IF=20mA. La tolleranza per ogni bin è di ±1 nm.

• Bin C: 567.5 nm (Min) - 570.5 nm (Max)
• Bin D: 570.5 nm - 573.5 nm
• Bin E: 573.5 nm - 576.5 nm

Questo binning garantisce la coerenza del colore. I LED all'interno dello stesso bin appariranno all'occhio umano con una tonalità di verde quasi identica, il che è fondamentale per array multi-LED e display.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene nel datasheet siano referenziate curve grafiche specifiche (es. Fig.1 per la distribuzione spettrale, Fig.6 per l'angolo di visione), le relazioni tipiche possono essere descritte.

Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta (Curva I-V):Per i LED AlInGaP, l'intensità luminosa tipicamente aumenta con una relazione quasi lineare con la corrente diretta fino a un certo punto, oltre il quale l'efficienza può diminuire a causa dell'aumento del calore. Operare a o al di sotto dei 20mA consigliati garantisce efficienza e longevità ottimali.

Tensione Diretta vs. Temperatura:La tensione diretta (Vf) di un LED ha un coefficiente di temperatura negativo; diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Questo deve essere considerato nei circuiti di pilotaggio a tensione costante, poiché un aumento della temperatura potrebbe portare a un aumento della corrente.

Distribuzione Spettrale:Lo spettro di emissione è centrato attorno alla lunghezza d'onda dominante (571nm tipico). La mezza larghezza di 15nm indica una banda di luce verde relativamente stretta, che contribuisce a una buona purezza del colore. La lunghezza d'onda di picco può spostarsi leggermente (tipicamente verso lunghezze d'onda maggiori) con l'aumentare della temperatura di giunzione e della corrente di pilotaggio.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il dispositivo si conforma a un profilo standard EIA. Le caratteristiche dimensionali chiave includono un'altezza totale di 0.35mm, rendendolo un componente "extra sottile". La lunghezza e la larghezza sono definite nel disegno dettagliato del package (referenziato nel datasheet). Tutte le dimensioni sono in millimetri con una tolleranza standard di ±0.10mm salvo diversa specifica. Il materiale della lente è trasparente (water-clear), che massimizza l'estrazione della luce e fornisce il pattern di angolo di visione previsto.

5.2 Identificazione della Polarità e Progetto dei Pad

Il datasheet include un layout suggerito per i pad di saldatura. Un corretto progetto dei pad è fondamentale per ottenere un giunto di saldatura affidabile, garantire il corretto allineamento durante la rifusione e gestire la dissipazione del calore. Il catodo è tipicamente contrassegnato sul dispositivo, spesso da una tacca, un punto verde o una diversa lunghezza/forma del terminale. Le dimensioni consigliate dei pad aiutano a prevenire l'effetto "tombstoning" (il componente si solleva su un'estremità) durante la rifusione e facilitano la formazione di buoni filetti di saldatura.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione

Viene fornito un profilo di rifusione a infrarossi (IR) suggerito per processi senza piombo (Pb-free). Questo profilo è conforme agli standard JEDEC e serve come riferimento generico. I parametri chiave includono:

• Preriscaldamento:150-200°C.
• Tempo di Preriscaldamento:Massimo 120 secondi per consentire un riscaldamento uniforme e l'attivazione del flussante.
• Temperatura di Picco:Massimo 260°C. Il componente è classificato per questa temperatura per 10 secondi.
• Tempo Sopra il Liquido (TAL):Il tempo durante il quale la lega di saldatura è fusa deve essere controllato per formare buoni legami intermetallici senza stressare eccessivamente il componente.

Si sottolinea che il profilo ottimale dipende dal design specifico del PCB, dalla pasta saldante e dal forno utilizzato. Si raccomanda una caratterizzazione per la specifica linea di assemblaggio.

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 pad. Questa operazione dovrebbe essere eseguita una sola volta per evitare danni termici al chip LED e al package plastico.

6.3 Conservazione e Manipolazione

• Precauzioni ESD (Scarica Elettrostatica):Il dispositivo è sensibile all'ESD. La manipolazione deve essere eseguita utilizzando braccialetti antistatici, tappetini antistatici e apparecchiature messe a terra.
• Sensibilità all'Umidità:Essendo un package plastico a montaggio superficiale, è sensibile all'assorbimento di umidità. Se la busta sigillata originale a barriera di umidità viene aperta, i componenti devono essere sottoposti a saldatura a rifusione IR entro 672 ore (28 giorni) nelle condizioni di conservazione consigliate (≤30°C, ≤60% UR). Per conservazioni oltre questo periodo o in ambienti non controllati, è richiesta una cottura (baking) a circa 60°C per almeno 20 ore prima della saldatura per prevenire l'effetto "popcorning" (crepe nel package dovute alla rapida espansione del vapore durante la rifusione).

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

L'imballaggio standard è nastro portacomponenti goffrato da 8mm di larghezza su bobine da 7 pollici (178mm) di diametro. Ogni bobina contiene 5000 pezzi. Per quantità inferiori a una bobina intera, si applica una quantità minima di imballaggio di 500 pezzi per le rimanenze. Le specifiche del nastro e della bobina sono conformi allo standard ANSI/EIA-481. Le tasche vuote nel nastro sono sigillate con un nastro di copertura superiore per proteggere i componenti. Il numero massimo consentito di componenti mancanti consecutivi (tasche vuote) è due, secondo lo standard.

8. Note Applicative e Considerazioni di Progetto

8.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo LED è adatto per un'ampia gamma di applicazioni, tra cui, ma non limitate a: indicatori di stato su elettronica di consumo (telefoni, tablet, laptop), retroilluminazione per piccoli LCD o tastiere, illuminazione decorativa, illuminazione interna automobilistica e indicatori per pannelli generici. Il suo profilo sottile lo rende ideale per design con vincoli di spazio.

8.2 Progetto del Circuito di Pilotaggio

La Limitazione di Corrente è Essenziale:I LED sono dispositivi pilotati in corrente. Deve essere sempre utilizzato un resistore di limitazione in serie o un circuito di pilotaggio a corrente costante per evitare di superare la massima corrente diretta continua (30mA). Il valore del resistore può essere calcolato usando la Legge di Ohm: R = (V_alimentazione - Vf_LED) / I_desiderata. Usando la Vf tipica di 2.4V e una corrente desiderata di 20mA con un'alimentazione di 5V: R = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 Ohm. Un resistore standard da 130 o 150 Ohm sarebbe appropriato.

Gestione Termica:Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa (75mW max), garantire un'adeguata area di rame sul PCB attorno ai pad termici (se specificati) o una larghezza delle tracce sufficiente aiuta a dissipare il calore, mantenendo l'efficienza e la durata del LED, specialmente in ambienti ad alta temperatura o quando pilotato a correnti più elevate.

8.3 Pulizia

Se è richiesta una pulizia post-saldatura, devono essere utilizzati solo solventi 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 o aggressivi può danneggiare il package plastico e la lente, portando a scolorimento o crepe.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

I principali fattori di differenziazione di questo componente sono la suaaltezza ultra-sottile di 0.35mme l'uso dellatecnologia AlInGaPper il chip verde.

• vs. Package LED Tradizionali:Rispetto ai package LED più vecchi (es. LED a foro passante da 3mm o 5mm), questo LED chip SMD offre un ingombro e un profilo drasticamente più piccoli, consentendo design moderni miniaturizzati. Consente inoltre un assemblaggio completamente automatizzato.
• AlInGaP vs. Altre Tecnologie:Per i colori verde e giallo, i LED AlInGaP generalmente offrono una maggiore efficienza luminosa e una migliore stabilità termica rispetto a tecnologie più vecchie come il Fosfuro di Gallio (GaP). Ciò si traduce in un'emissione più luminosa e un colore più consistente in un intervallo di condizioni operative.
• Lente Trasparente (Water-Clear):La lente trasparente (non diffusa) fornisce la massima emissione luminosa possibile e un pattern di angolo di visione ben definito, a differenza di una lente diffusa che disperde la luce più ampiamente per un aspetto più morbido.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Posso pilotare questo LED con 3.3V senza un resistore?

R: No. Senza un resistore di limitazione di corrente, applicare 3.3V direttamente forzerebbe probabilmente una corrente di gran lunga superiore al massimo di 30mA, danneggiando istantaneamente il LED. Utilizzare sempre un resistore in serie o un driver a corrente costante.

D: Qual è la differenza tra Lunghezza d'Onda di Picco (574nm) e Lunghezza d'Onda Dominante (571nm)?

R: La lunghezza d'onda di picco è dove la potenza spettrale è più alta. La lunghezza d'onda dominante è derivata dalla percezione del colore (diagramma CIE) e rappresenta meglio la tonalità percepita effettiva. Sono spesso vicine ma non identiche, specialmente per LED con spettri asimmetrici.

D: L'angolo di visione è di 130 gradi. Significa che la luce è visibile solo all'interno di questo cono?

R: No, la luce è emessa in un pattern quasi emisferico, ma la sua intensità diminuisce con l'angolo. La specifica di 130 gradi è l'angolo in cui l'intensità è la metà del valore sull'asse (0°). Una certa luce è ancora visibile al di fuori di questo angolo, ma è significativamente più debole.

D: Perché il tempo di conservazione è limitato a 672 ore dopo l'apertura della busta?

R: Ciò è dovuto al livello di sensibilità all'umidità (MSL). Il package plastico può assorbire umidità dall'aria. Durante l'alto calore della saldatura a rifusione, questa umidità può trasformarsi rapidamente in vapore, causando una pressione interna che può crepare il package ("popcorning"). Il limite di 672 ore presuppone una conservazione corretta; la cottura (baking) rimuove l'umidità assorbita.

11. Esempi Pratici di Progetto e Utilizzo

Esempio 1: Barra di Stato Multi-LED:Progettare una barra di stato a 5 segmenti su un dispositivo portatile. Per garantire uniformità di luminosità e colore, specificare LED dello stesso bin di Intensità Luminosa (es. tutti dal Bin N) e dello stesso bin di Lunghezza d'Onda Dominante (es. tutti dal Bin D). Pilotarli con un circuito a corrente costante comune o con resistori individuali calcolati utilizzando la Vf massima del bin di Tensione Diretta (es. Bin 8, 2.4V) per garantire che tutti i LED si accendano anche con la variazione peggiore di Vf.

Esempio 2: Retroilluminazione di un Interruttore a Membrana Sottile:L'altezza di 0.35mm è cruciale qui. Il LED può essere posizionato direttamente dietro un'icona traslucida su uno strato a membrana senza aggiungere praticamente spessore. Una corrente di 10-15mA (invece di 20mA) potrebbe essere sufficiente, riducendo il consumo energetico e la generazione di calore fornendo comunque un'illuminazione adeguata in un ambiente buio.

12. Principio di Funzionamento

Il LTST-C281KGKT è una sorgente luminosa a semiconduttore basata su una giunzione PN formata da materiali AlInGaP. Quando viene applicata una tensione diretta che supera il potenziale interno della giunzione, gli elettroni dalla regione di tipo N e le lacune dalla regione di tipo P vengono iniettati nella regione attiva. Quando questi portatori di carica si ricombinano, l'energia viene rilasciata sotto forma di fotoni (luce). Il particolare bandgap energetico della lega AlInGaP determina la lunghezza d'onda (colore) dei fotoni emessi, che in questo caso è nella regione verde dello spettro visibile (~571nm). Il package epossidico trasparente funge da lente, modellando l'emissione luminosa e fornendo protezione meccanica e ambientale per il fragile chip semiconduttore.

13. Tendenze Tecnologiche

Lo sviluppo di LED come il LTST-C281KGKT segue diverse tendenze chiave del settore:

• Miniaturizzazione:Riduzione continua delle dimensioni del package (ingombro e altezza) per consentire prodotti elettronici sempre più piccoli e sottili.
• Aumento dell'Efficienza:Progressi nella crescita epitassiale e nel design del chip (come l'uso di AlInGaP) producono più lumen per watt (lm/W), riducendo il consumo energetico per una data emissione luminosa.
• Affidabilità e Compatibilità Migliorate:Miglioramenti nei materiali e nella costruzione del package consentono una maggiore tolleranza alle temperature, come resistere a profili di rifusione senza piombo a 260°C, che è ora uno standard del settore.
• Standardizzazione e Automazione:L'adozione di profili standard per i package (EIA) e dell'imballaggio a nastro e bobina è fondamentale per la compatibilità con le linee di assemblaggio ad alto volume e automatizzate della tecnologia a montaggio superficiale (SMT), riducendo i costi di produzione.