Scheda Tecnica LED SMD LTST-C171KEKT - Dimensioni 3.2x1.6x0.8mm - Tensione Diretta 2.4V - Potenza 75mW - Colore Rosso - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTST-C171KEKT è un diodo a emissione luminosa (LED) a montaggio superficiale (SMD) appartenente alla categoria dei chip LED. La sua caratteristica principale è il profilo ultra-basso, con un'altezza del package di soli 0,8 millimetri. Ciò lo rende adatto per applicazioni in cui i vincoli di spazio, in particolare l'altezza verticale (Z-height), sono critici. Il dispositivo utilizza un materiale semiconduttore in Fosfuro di Alluminio Indio Gallio (AlInGaP) come sorgente luminosa, progettato per produrre un'emissione di luce rossa ad alta efficienza. Il LED è fornito in un formato package standard compatibile EIA, montato su nastro portatore da 8mm e avvolto su bobine da 7 pollici di diametro, facilitando la compatibilità con le attrezzature di assemblaggio automatico pick-and-place ad alta velocità utilizzate nella moderna produzione elettronica.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

I valori massimi assoluti definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Questi non sono condizioni per il funzionamento normale. Per il LTST-C171KEKT, la massima corrente diretta continua (DC) è specificata come 30 mA a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C. Il dispositivo può gestire correnti transitorie più elevate in condizioni di impulso, con una corrente diretta di picco di 80 mA ammissibile con un ciclo di lavoro di 1/10 e una larghezza di impulso di 0,1 ms. La massima dissipazione di potenza è di 75 mW. Un parametro termico critico è il fattore di derating per la corrente diretta, che è lineare da 50°C in poi a un tasso di 0,4 mA per °C. Ciò significa che la corrente continua ammissibile deve essere ridotta all'aumentare della temperatura di funzionamento oltre i 50°C per prevenire il surriscaldamento. La massima tensione inversa che può essere applicata senza causare breakdown è di 5 V. Il dispositivo è classificato per funzionamento e conservazione nell'intervallo di temperatura da -55°C a +85°C.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Le caratteristiche operative tipiche sono misurate a Ta=25°C. Il parametro ottico chiave, l'intensità luminosa (Iv), ha un valore tipico di 54,0 millicandele (mcd) quando pilotato alla condizione di test di 20 mA di corrente diretta (IF). È importante notare che questa misurazione utilizza un sensore e un filtro calibrati sulla curva di risposta fotopica dell'occhio CIE. L'angolo di visione, definito come 2θ1/2 dove l'intensità scende alla metà del valore sull'asse, è ampio 130 gradi, indicando un pattern di emissione diffuso e ampio piuttosto che un fascio stretto. Le caratteristiche spettrali mostrano una lunghezza d'onda di picco di emissione (λP) tipicamente a 632 nm, mentre la lunghezza d'onda dominante (λd), che definisce percettivamente il colore, è tipicamente di 624 nm. La semilarghezza della linea spettrale (Δλ) è di 20 nm, descrivendo la dispersione delle lunghezze d'onda emesse. Dal punto di vista elettrico, la tensione diretta (VF) a 20 mA è tipicamente di 2,4 V, con un massimo di 2,4 V. La corrente inversa (IR) è molto bassa, con un massimo di 10 μA alla piena polarizzazione inversa di 5 V. La capacità del dispositivo (C) è tipicamente di 40 pF misurata a polarizzazione zero e 1 MHz.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Il prodotto utilizza un sistema di binning per classificare le unità in base alla loro intensità luminosa misurata. Ciò garantisce coerenza all'interno di un lotto di produzione per applicazioni che richiedono una luminosità uniforme. I codici bin per il LTST-C171KEKT sono definiti come segue: il Codice Bin M copre intensità da 18,0 a 28,0 mcd, N da 28,0 a 45,0 mcd, P da 45,0 a 71,0 mcd, Q da 71,0 a 112,0 mcd e R da 112,0 a 180,0 mcd, tutti misurati a IF=20mA. Una tolleranza di +/-15% è applicata ai limiti di ogni bin di intensità. La scheda tecnica non indica un binning separato per la lunghezza d'onda dominante o la tensione diretta per questo specifico numero di parte, suggerendo un controllo stretto su questi parametri o un'offerta a bin singolo.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene l'estratto di testo fornito faccia riferimento a curve caratteristiche tipiche a pagina 6, i grafici specifici non sono inclusi nel testo. Sulla base del comportamento standard dei LED, ci si aspetterebbe di vedere curve che illustrano la relazione tra corrente diretta (IF) e intensità luminosa (Iv), che è generalmente lineare nel normale intervallo operativo. Un'altra curva cruciale rappresenterebbe la tensione diretta (VF) in funzione della corrente diretta (IF), mostrando la caratteristica esponenziale I-V del diodo. Anche le curve di dipendenza dalla temperatura sono standard, mostrando come l'intensità luminosa e la tensione diretta cambiano con la temperatura ambiente o di giunzione, tipicamente mostrando una diminuzione dell'intensità e un leggero calo di VF all'aumentare della temperatura. Una curva di distribuzione spettrale di potenza relativa rappresenterebbe visivamente il picco di emissione a ~632 nm e la semilarghezza di 20 nm.

5. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

Il LED è confezionato in un footprint standard del settore per chip LED. La caratteristica meccanica chiave è l'altezza ultra sottile di 0,80 mm. Sono referenziati disegni dimensionali dettagliati del package, specificando lunghezza, larghezza, spaziatura dei terminali e altre tolleranze meccaniche critiche, tipicamente di ±0,10 mm. Il dispositivo è progettato per il confezionamento a nastro e bobina compatibile con l'assemblaggio automatico. Le specifiche della bobina seguono gli standard ANSI/EIA 481-1-A-1994. Una bobina da 7 pollici di diametro contiene 3000 pezzi. Il nastro ha tasche sigillate con un nastro di copertura. Le linee guida specificano un massimo di due componenti mancanti consecutivi (tasche vuote) e una quantità minima di imballaggio di 500 pezzi per le bobine rimanenti. Vengono fornite anche le dimensioni suggerite per il layout delle piazzole di saldatura per garantire una corretta formazione del giunto saldato e stabilità meccanica durante e dopo il processo di rifusione.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

Il dispositivo è compatibile con i processi di saldatura a rifusione a infrarossi (IR) e a fase di vapore, essenziale per l'assemblaggio senza piombo (Pb-free). Sono forniti limiti specifici per le condizioni di saldatura. Per la saldatura a onda, è specificata una temperatura di picco di 260°C per un massimo di 5 secondi. Per la rifusione a infrarossi, è consentito lo stesso picco di 260°C per 5 secondi. Per la rifusione a fase di vapore, la condizione è di 215°C per un massimo di 3 minuti. La scheda tecnica include profili di temperatura di rifusione suggeriti sia per processi normali (stagno-piombo) che senza piombo. La raccomandazione del profilo senza piombo dichiara esplicitamente che è per l'uso con pasta saldante SnAgCu (Stagno-Argento-Rame). Ulteriori raccomandazioni generali di saldatura sono elencate nella sezione precauzioni, inclusi i parametri di pre-riscaldamento e la temperatura massima del saldatore (300°C per un massimo di 3 secondi, una sola volta).

7. Raccomandazioni Applicative

Questo LED è progettato per applicazioni in apparecchiature elettroniche di uso generale, come apparecchiature per ufficio, dispositivi di comunicazione ed elettrodomestici. Una considerazione di progetto critica è che i LED sono dispositivi pilotati a corrente. Per garantire una luminosità uniforme quando si pilotano più LED in parallelo, si raccomanda vivamente di utilizzare una resistenza limitatrice di corrente in serie con ciascun LED individuale (Modello di Circuito A). Sconsigliato pilotare più LED in parallelo direttamente da una sorgente di tensione senza resistenze individuali (Modello di Circuito B), poiché lievi variazioni nelle caratteristiche della tensione diretta (Vf) tra i singoli LED possono causare differenze significative nella ripartizione della corrente e, di conseguenza, nella luminosità percepita. L'ampio angolo di visione di 130 gradi lo rende adatto per indicatori di stato, retroilluminazione di icone o illuminazione generale dove è desiderata un'ampia copertura angolare.

8. Manipolazione, Conservazione e Precauzioni

Sono fornite istruzioni complete di manipolazione per garantire l'affidabilità. Per la conservazione, l'ambiente non deve superare i 30°C e il 60% di umidità relativa. Se i LED vengono rimossi dalla loro confezione originale a barriera di umidità, si raccomanda di completare il processo di saldatura a rifusione IR entro 672 ore (28 giorni). Per una conservazione più lunga al di fuori della busta originale, si consiglia la conservazione in un contenitore sigillato con essiccante o in atmosfera di azoto. Se la conservazione supera le 672 ore, si raccomanda una cottura a circa 60°C per almeno 20 ore prima dell'assemblaggio per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire l'effetto "popcorn" durante la rifusione. Per la pulizia, dovrebbero essere utilizzati solo solventi a base alcolica come alcol isopropilico o etilico a temperatura ambiente per meno di un minuto. Prodotti chimici non specificati potrebbero danneggiare il package. Precauzioni robuste contro le Scariche Elettrostatiche (ESD) sono obbligatorie, poiché il dispositivo è sensibile. Le raccomandazioni includono l'uso di braccialetti collegati a terra, la messa a terra di tutte le attrezzature e superfici di lavoro e l'impiego di ionizzatori per neutralizzare la carica statica. Il danno da ESD può manifestarsi come elevata corrente di dispersione inversa, bassa tensione diretta o mancata accensione a correnti basse.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Il principale fattore di differenziazione del LTST-C171KEKT è il suo profilo di 0,8 mm, che è eccezionalmente basso per un chip LED. Rispetto ai chip LED standard alti 1,0 mm o 1,2 mm, ciò consente la progettazione di prodotti finali più sottili. L'uso della tecnologia AlInGaP fornisce un'elevata efficienza luminosa per la luce rossa, offrendo tipicamente prestazioni e stabilità migliori rispetto alle tecnologie più vecchie come il GaAsP. L'ampio angolo di visione di 130 gradi è un'altra caratteristica chiave, fornendo un'emissione di luce molto ampia e uniforme rispetto ai LED con angoli di visione più stretti, più adatti per applicazioni a fascio focalizzato. La sua compatibilità con la rifusione standard IR/fase di vapore e il confezionamento a nastro e bobina lo rendono un componente plug-and-play per le linee di tecnologia a montaggio superficiale (SMT) automatiche ad alto volume.

10. Domande Frequenti (FAQ)

D: Qual è il vantaggio principale dell'altezza di 0,8mm?

R: Consente l'integrazione in dispositivi elettronici estremamente sottili, come smartphone moderni, tablet, laptop ultra-sottili e tecnologia indossabile, dove lo spazio interno è prezioso.



D: Posso pilotare questo LED direttamente da un'alimentazione logica a 3,3V o 5V?

R: No. Un LED deve essere pilotato con una sorgente limitata in corrente. Collegarlo direttamente a una sorgente di tensione causerà un flusso di corrente eccessivo, distruggendo il dispositivo. Utilizzare sempre una resistenza in serie o un circuito driver a corrente costante.



D: Perché è necessaria una resistenza in serie per ogni LED in parallelo?

R: La tensione diretta (Vf) dei LED ha una tolleranza di produzione. Senza resistenze individuali, i LED con una Vf leggermente inferiore assorbiranno una quantità sproporzionata di corrente, diventando più luminosi e potenzialmente surriscaldandosi, mentre quelli con una Vf più alta saranno più deboli. La resistenza aiuta a equalizzare la corrente.



D: Questo LED è adatto per applicazioni esterne?

R: L'intervallo di temperatura operativa è da -55°C a +85°C, che copre la maggior parte delle condizioni esterne. Tuttavia, l'affidabilità a lungo termine in ambienti esterni dipende anche da fattori come l'esposizione ai raggi UV e la tenuta all'umidità dell'assemblaggio finale del prodotto, che non sono specificati per il singolo componente.



D: Cosa significa lente "Water Clear"?

R: Indica che il materiale della lente è trasparente e incolore. Ciò consente al colore nativo del chip AlInGaP (rosso) di essere emesso senza alcuna colorazione o diffusione dalla lente stessa, risultando in un colore saturo.

11. Studio di Caso di Progettazione e Utilizzo

Scenario: Progettazione di un pannello indicatore di stato per un router di rete sottile.

Il progetto richiede più LED di stato rossi (per alimentazione, internet, Wi-Fi, ecc.) da posizionare su un pannello frontale con profondità limitata dietro la mascherina. L'uso di LED tradizionali alti 1,2mm costringerebbe a un involucro del prodotto più spesso o a un complesso design a gradini del PCB. Selezionando il LTST-C171KEKT con la sua altezza di 0,8mm, il PCB può essere posizionato più vicino al pannello frontale, risparmiando 0,4mm di spazio verticale per ogni posizione LED. Ciò consente un design del router più elegante e compatto. L'ampio angolo di visione di 130 gradi garantisce che le luci indicatrici siano chiaramente visibili da un'ampia gamma di posizioni di visione in una stanza. Il progettista implementa il Modello di Circuito A, utilizzando una singola resistenza limitatrice di corrente per ogni LED collegato in parallelo a un rail da 3,3V sul microcontrollore della scheda, garantendo che tutti gli indicatori abbiano una luminosità uniforme. Il layout del PCB segue le dimensioni suggerite per le piazzole di saldatura dalla scheda tecnica per garantire giunti saldati affidabili durante il processo di rifusione senza piombo specificato per l'assemblaggio della scheda principale.

12. Principio di Funzionamento

L'emissione di luce in questo LED si basa sul principio dell'elettroluminescenza in una giunzione p-n semiconduttrice. La regione attiva è composta da Fosfuro di Alluminio Indio Gallio (AlInGaP), un materiale semiconduttore a bandgap diretto. Quando viene applicata una tensione di polarizzazione diretta che supera l'energia del bandgap del materiale, gli elettroni vengono iniettati dalla regione di tipo n e le lacune dalla regione di tipo p nella regione attiva. Questi portatori di carica si ricombinano in modo radiativo; cioè, quando un elettrone si ricombina con una lacuna, rilascia energia sotto forma di fotone. La lunghezza d'onda (colore) del fotone emesso è determinata dall'energia del bandgap del materiale AlInGaP, progettato per produrre fotoni nella porzione rossa dello spettro visibile (intorno a 624-632 nm). La lente epossidica "water clear" incapsula il chip semiconduttore, fornendo protezione meccanica, modellando il fascio luminoso in uscita (risultando nell'angolo di visione di 130 gradi) e migliorando l'estrazione della luce dal chip.

13. Tendenze Tecnologiche

Lo sviluppo di chip LED ultra sottili come il LTST-C171KEKT è guidato dalla tendenza in corso verso la miniaturizzazione e la riduzione dello spessore nell'elettronica di consumo, negli interni automobilistici e nei dispositivi indossabili. Il passaggio all'AlInGaP da materiali più vecchi come il GaAsP offre un'efficienza più elevata, il che significa più luce in uscita (lumen) per unità di potenza elettrica in ingresso (watt), contribuendo a una migliore efficienza energetica nei prodotti finali. Nella produzione, la compatibilità con i profili di rifusione ad alta temperatura senza piombo (Pb-free) è ora un requisito standard a causa delle normative ambientali globali (es. RoHS). Il settore continua a spingere per una maggiore luminosità in package più piccoli, un miglioramento della coerenza del colore attraverso un binning più stretto e una maggiore affidabilità in condizioni difficili come alta temperatura e umidità. Inoltre, l'integrazione di più chip LED (RGB) in un unico package ultra sottile per applicazioni a colori completi è un'area di sviluppo attivo.