Scheda Tecnica LED SMD Giallo LTST-C194KSKT - Dimensioni 1.6x0.8x0.3mm - Tensione Diretta 2.4V - Potenza 75mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTST-C194KSKT è un diodo a emissione luminosa (LED) per montaggio superficiale (SMD) progettato per applicazioni elettroniche moderne con vincoli di spazio. Appartiene alla categoria dei LED chip extra-sottili, caratterizzati da un profilo estremamente ridotto di soli 0,30 mm. Ciò lo rende una scelta ideale per applicazioni in cui l'altezza del componente è un fattore di progettazione critico, come nei display ultra-sottili, nei dispositivi mobili e nei moduli di retroilluminazione.

Il dispositivo utilizza un materiale semiconduttore AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) per la regione di emissione luminosa. Questo sistema di materiali è noto per produrre luce ad alta efficienza nello spettro dall'ambra al rosso. In questo modello specifico, è progettato per emettere luce gialla. Il LED è alloggiato in un package con lente trasparente, che consente la massima estrazione della luce e un ampio angolo di visione. È confezionato su nastro standard da 8 mm, fornito su bobine da 7 pollici di diametro, rendendolo pienamente compatibile con le attrezzature automatiche di pick-and-place ad alta velocità utilizzate nella produzione di massa.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

Il vantaggio principale di questo LED è la combinazione di un fattore di forma ultra-sottile e di un'elevata luminosità derivante dalla tecnologia del chip AlInGaP. La sua conformità alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose) lo rende un prodotto "verde" adatto ai mercati globali con normative ambientali severe. Il dispositivo è inoltre progettato per essere compatibile con i comuni processi di saldatura, inclusi il reflow a infrarossi (IR) e a fase di vapore, standard nelle linee di assemblaggio SMT (Surface-Mount Technology).

Il mercato di riferimento comprende un'ampia gamma di elettronica di consumo e industriale. Le applicazioni principali includono indicatori di stato, retroilluminazione per tastiere e icone, illuminazione di pannelli e illuminazione decorativa in dispositivi dove lo spessore minimo è fondamentale. La sua compatibilità con le attrezzature di posizionamento automatico lo rende adatto alla produzione ad alto volume.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

Questa sezione fornisce un'analisi dettagliata e oggettiva dei principali parametri prestazionali del LED, definiti in condizioni di prova standard (Ta=25°C).

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 nella progettazione del circuito.

• Dissipazione di Potenza (Pd):75 mW. Questa è la massima quantità di potenza che il package del LED può dissipare sotto forma di calore. Superare questo valore può portare a surriscaldamento e degrado accelerato della giunzione semiconduttore.
• Corrente Diretta Continua (IF):30 mA. La massima corrente diretta continua applicabile. La scheda tecnica specifica un fattore di derating di 0,4 mA/°C al di sopra dei 25°C di temperatura ambiente, il che significa che la corrente continua ammissibile diminuisce all'aumentare della temperatura operativa.
• Corrente Diretta di Picco:80 mA. Questo valore è ammissibile solo in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza dell'impulso 0,1 ms) per ottenere brevemente un'uscita luminosa più elevata senza surriscaldamento.
• Tensione Inversa (VR):5 V. Applicare una tensione inversa superiore a questa può causare breakdown e danni irreversibili alla giunzione del LED.
• Intervallo di Temperatura Operativa e di Stoccaggio:-55°C a +85°C. Questo definisce i limiti ambientali per un funzionamento affidabile e lo stoccaggio non operativo.
• Tolleranza alla Temperatura di Saldatura:Il dispositivo può resistere alla saldatura a onda o a reflow IR con una temperatura di picco di 260°C per 5 secondi e alla saldatura a fase di vapore a 215°C per 3 minuti.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi sono i parametri prestazionali tipici misurati a una corrente diretta (IF) di 20 mA.

• Intensità Luminosa (Iv):Varia da un minimo di 28,0 mcd a un massimo di 180,0 mcd. Il valore effettivo per un'unità specifica dipende dal suo codice di bin assegnato (vedi Sezione 3). L'intensità è misurata utilizzando un sensore filtrato per corrispondere alla risposta fotopica dell'occhio umano (curva CIE).
• Angolo di Visione (2θ1/2):130 gradi. Questo è l'angolo totale a cui l'intensità luminosa scende alla metà del valore misurato sull'asse centrale. Un ampio angolo di visione come questo è caratteristico di una lente trasparente non diffusa, fornendo un'illuminazione ampia.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λP):588 nm. Questa è la lunghezza d'onda alla quale la potenza spettrale in uscita è massima.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd):587,0 nm a 597,0 nm. Questa è la singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano che definisce il colore (giallo, in questo caso). È derivata dalle coordinate di cromaticità CIE. Le unità sono classificate in bin all'interno di questo intervallo.
• Larghezza a Mezza Altezza della Linea Spettrale (Δλ):15 nm. Questo indica la purezza spettrale, misurando la larghezza dello spettro di emissione a metà della sua potenza massima. Un valore più piccolo indica una sorgente luminosa più monocromatica.
• Tensione Diretta (VF):Tipicamente 2,00 V, con un massimo di 2,40 V a 20 mA. Questa è la caduta di tensione ai capi del LED durante il funzionamento.
• Corrente Inversa (IR):Massimo 10 μA quando viene applicata una polarizzazione inversa di 5 V.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nella produzione di massa, i LED vengono suddivisi in "bin" in base a parametri ottici chiave. Il LTST-C194KSKT utilizza un sistema di binning bidimensionale.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

I LED sono classificati in quattro bin di intensità (N, P, Q, R) misurati in millicandele (mcd) a 20 mA. Ogni bin ha un valore minimo e massimo, con una tolleranza di +/-15% consentita all'interno di ciascun bin. Ad esempio, un'unità nel bin 'R' avrà un'intensità compresa tra 112,0 mcd e 180,0 mcd. I progettisti devono tenere conto di questa variazione se è fondamentale un'uniformità di luminosità tra più LED.

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

Allo stesso modo, i LED sono classificati in quattro gruppi di lunghezza d'onda (J, K, L, M) per controllare la coerenza del colore. La lunghezza d'onda dominante varia da 587,0 nm a 597,0 nm in tutti i bin. Ogni bin specifico (ad esempio, il bin 'K' copre da 589,5 nm a 592,0 nm) ha una tolleranza più stretta di +/- 1 nm. Ciò garantisce che tutti i LED in un determinato lotto abbiano una tonalità di giallo molto simile.

4. Analisi delle Curve Prestazionali

Sebbene nel datasheet siano referenziate curve grafiche specifiche (Fig.1, Fig.6), le loro implicazioni sono standard per la tecnologia LED. I progettisti possono aspettarsi le seguenti relazioni generali:

• Curva IV (Corrente vs. Tensione):La tensione diretta (VF) ha un coefficiente di temperatura positivo e aumenta leggermente anche con una corrente diretta più elevata. È non lineare, mostrando un ginocchio di accensione prima di diventare più lineare.
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta:L'uscita luminosa è approssimativamente proporzionale alla corrente diretta fino a un certo punto, dopodiché l'efficienza può diminuire a causa degli effetti termici.
• Intensità Luminosa vs. Temperatura:L'uscita luminosa dei LED AlInGaP tipicamente diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Questa è una considerazione critica per applicazioni ad alta affidabilità o con pilotaggio ad alta potenza.
• Distribuzione Spettrale:Lo spettro di emissione è centrato attorno alla lunghezza d'onda di picco (588 nm) con la larghezza a mezza altezza specificata di 15 nm, definendo il punto di colore giallo.

5. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

5.1 Dimensioni del Dispositivo e Polarità

Il LED si conforma a un'impronta di package standard EIA. La dimensione chiave è la sua altezza di 0,30 mm. I disegni meccanici dettagliati nella scheda tecnica forniscono lunghezza, larghezza e spaziatura dei pad. Il componente ha una marcatura di polarità, tipicamente un indicatore del catodo sul package o tramite l'orientamento del nastro, che deve essere osservato durante l'assemblaggio per garantire il corretto funzionamento.

5.2 Progetto Consigliato dei Pad di Saldatura

La scheda tecnica include un land pattern suggerito (layout dei pad di saldatura) per il progetto del PCB. Rispettare questo pattern è cruciale per ottenere giunti di saldatura affidabili e un corretto allineamento durante il reflow. Una nota raccomanda uno spessore massimo dello stencil di 0,10 mm per l'applicazione della pasta saldante per prevenire ponticelli tra i pad ravvicinati.

5.3 Specifiche di Confezionamento su Nastro e Bobina

I LED sono forniti su nastro portante goffrato (larghezza 8 mm) avvolto su bobine da 7 pollici. Ogni bobina contiene 5000 pezzi. Il confezionamento segue gli standard ANSI/EIA 481-1-A-1994. Le specifiche chiave includono: le tasche vuote sono sigillate con nastro di copertura, una quantità minima di imballaggio di 500 pezzi per bobine rimanenti e un massimo di due componenti mancanti consecutivi consentiti per bobina.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profili di Saldatura a Riflusso

La scheda tecnica fornisce due profili di reflow a infrarossi (IR) suggeriti: uno per il processo di saldatura standard stagno-piombo (SnPb) e uno per il processo di saldatura senza piombo (Pb-free), tipicamente utilizzando lega SAC (Sn-Ag-Cu). Il profilo senza piombo richiede una temperatura di picco più elevata (circa 260°C) ma con velocità di riscaldamento e raffreddamento attentamente controllate per minimizzare lo shock termico. I profili definiscono le zone di pre-riscaldamento, il tempo sopra il liquidus e la durata della temperatura di picco (ad esempio, 5 secondi a 260°C max).

6.2 Precauzioni per lo Stoccaggio e la Manipolazione

Le bobine non aperte devono essere conservate in un ambiente non superiore a 30°C e al 70% di umidità relativa. Una volta rimosse dalla busta barriera all'umidità originale, i componenti devono essere utilizzati entro 672 ore (28 giorni) per evitare l'assorbimento di umidità, che può causare "popcorning" durante il reflow. Se lo stoccaggio supera questo periodo, si raccomanda una cottura a circa 60°C per 24 ore prima della saldatura. Per lo stoccaggio a lungo termine al di fuori della busta originale, utilizzare un contenitore sigillato con essiccante o un ambiente purgato con azoto.

6.3 Pulizia

Se è necessaria la pulizia dopo la saldatura, utilizzare solo solventi specificati. La scheda tecnica raccomanda l'immersione in alcol etilico o isopropilico a temperatura normale per meno di un minuto. Detergenti chimici non specificati potrebbero danneggiare la lente in plastica o il materiale del package.

7. Considerazioni di Progettazione Applicativa

7.1 Progettazione del Circuito di Pilotaggio

Un LED è un dispositivo pilotato a corrente. La regola di progettazione più critica è utilizzare sempre un meccanismo di limitazione della corrente. La scheda tecnica raccomanda vivamente di utilizzare una resistenza in serie per ogni LED (Modello di Circuito A), anche quando più LED sono collegati in parallelo a una sorgente di tensione. Questo perché la tensione diretta (VF) dei LED può variare leggermente da unità a unità. Senza resistenze individuali, i LED con una VF più bassa assorbiranno una quantità sproporzionata di corrente, portando a luminosità non uniforme e potenziale sovraccarico (Modello di Circuito B). Per applicazioni di precisione, sono preferiti driver a corrente costante.

7.2 Protezione dalle Scariche Elettrostatiche (ESD)

La giunzione semiconduttore nei LED è altamente suscettibile ai danni da scariche elettrostatiche. La scheda tecnica delinea le misure essenziali di controllo ESD: gli operatori dovrebbero indossare braccialetti a terra o guanti antistatici; tutte le postazioni di lavoro, le attrezzature e i rack di stoccaggio devono essere correttamente messi a terra; e dovrebbe essere utilizzato un ionizzatore per neutralizzare le cariche statiche che possono accumularsi sulla lente in plastica durante la manipolazione. Il danno ESD potrebbe non causare un guasto immediato ma può portare a una riduzione della durata di vita o a prestazioni irregolari.

7.3 Gestione Termica

Sebbene sia un dispositivo piccolo, il limite di dissipazione di potenza di 75 mW e la curva di derating della corrente indicano che la gestione termica è importante, specialmente in ambienti ad alta temperatura o quando si pilota vicino alla corrente continua massima. Garantire un'adeguata area di rame sul PCB attorno ai pad di saldatura può aiutare a dissipare il calore. L'intensità luminosa e la lunghezza d'onda dominante possono spostarsi con la temperatura di giunzione, quindi mantenere un ambiente termico stabile contribuisce a prestazioni ottiche consistenti.

8. Confronto e Differenziazione Tecnologica

Il principale elemento di differenziazione del LTST-C194KSKT è il suo profilo di 0,30 mm all'interno della categoria dei LED gialli AlInGaP. Rispetto ai LED SMD standard che spesso sono alti 0,6 mm o 1,0 mm, questo rappresenta una riduzione dell'altezza del 50-70%. Ciò è ottenuto senza un compromesso significativo sulle prestazioni ottiche, in quanto offre ancora un ampio angolo di visione e livelli di luminosità adatti per applicazioni di indicazione. La sua compatibilità con i processi di reflow standard lo rende un sostituto diretto per componenti più spessi in scenari di aggiornamento dello spazio, a differenza di alcuni dispositivi ultra-sottili che richiedono tecniche di assemblaggio specializzate.

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

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

R: No. È necessario utilizzare una resistenza di limitazione della corrente in serie. Ad esempio, con un'alimentazione di 3,3 V e una VF tipica di 2,0 V a 20 mA, il valore della resistenza sarebbe R = (3,3 V - 2,0 V) / 0,02 A = 65 Ohm. Una resistenza standard da 68 Ohm sarebbe adatta.

D: Perché c'è un intervallo così ampio nell'intensità luminosa (da 28 a 180 mcd)?

R: Questo è l'intervallo totale su tutta la produzione. Per un ordine specifico, è possibile richiedere un bin più stretto (ad esempio, Bin R: 112-180 mcd) per garantire la coerenza della luminosità nella vostra applicazione.

D: La lente trasparente è adatta per una barra luminosa ampia e uniforme?

R: La lente trasparente fornisce un ampio angolo di visione (130°) ma può produrre un "punto caldo" più focalizzato rispetto a una lente diffusa. Per barre perfettamente uniformi, spesso si utilizzano ottiche secondarie o guide della luce in combinazione con i LED.

D: Come interpreto il grafico del profilo di saldatura?

R: Il grafico mostra la temperatura sull'asse Y e il tempo sull'asse X. La linea definisce la temperatura target che il package del LED dovrebbe sperimentare mentre attraversa il forno di reflow. I punti chiave sono la velocità massima di riscaldamento, la temperatura e la durata della fase di pre-riscaldamento (soak), il tempo sopra il punto di fusione della saldatura, la temperatura di picco e la velocità massima di raffreddamento.

10. Esempi Pratici di Progettazione e Utilizzo

Esempio 1: Indicatore di Stato in un Dispositivo Indossabile

In uno smartwatch o in un fitness tracker, lo spazio sulla scheda e lo spessore sono severamente limitati. Un singolo LTST-C194KSKT, pilotato a 10-15 mA tramite un pin GPIO e una resistenza in serie, può fornire una notifica chiara (carica, messaggio, batteria scarica) senza aggiungere spessore significativo. Il suo ampio angolo di visione garantisce che la luce sia visibile da varie angolazioni sul polso.

Esempio 2: Retroilluminazione per Pannelli a Tastiera a Membrana

Per pannelli di controllo industriali con tastiere a membrana, più LED gialli possono essere posizionati sotto icone di tasti traslucidi. Il profilo ultra-sottile consente loro di adattarsi alla cavità poco profonda dietro il foglio di membrana. Specificando LED dello stesso bin di intensità e lunghezza d'onda (ad esempio, Bin Q, Bin K), si può ottenere un colore e una luminosità consistenti su tutti i tasti.

Esempio 3: Illuminazione Decorativa a Bordo

In un prodotto di elettronica di consumo sottile (ad esempio, un altoparlante, un router), una fila di questi LED posizionata lungo un bordo interno, accoppiata con una guida della luce o un diffusore, può creare una linea di accento luminosa uniforme. L'altezza di 0,3 mm consente di posizionarli estremamente vicino al guscio esterno del prodotto.

11. Introduzione al Principio di Funzionamento

L'emissione di luce nel LTST-C194KSKT si basa sull'elettroluminescenza in una giunzione p-n semiconduttore realizzata con 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 dove si ricombinano. In un semiconduttore a bandgap diretto come l'AlInGaP, questo evento di ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica lunghezza d'onda (colore) della luce emessa è determinata dall'energia del bandgap del materiale semiconduttore, che viene ingegnerizzata durante il processo di crescita del cristallo per essere nello spettro giallo (~588-597 nm). La lente epossidica trasparente incapsula il chip, fornisce protezione meccanica e modella il modello di emissione della luce.

12. Tendenze e Contesto Tecnologico

Lo sviluppo del LTST-C194KSKT si allinea con diverse tendenze chiave nell'optoelettronica e nella produzione elettronica. La spinta verso la miniaturizzazione e componenti a profilo più basso è incessante, guidata dalla domanda dei consumatori per smartphone, tablet e dispositivi indossabili più sottili. La tecnologia AlInGaP rimane la soluzione dominante per LED ambra, gialli e rossi ad alta efficienza, sebbene i progressi nei LED blu convertiti con fosfori (pc-LED) offrano ora alternative per alcune applicazioni gialle/verdi. L'enfasi sulla conformità RoHS e sulla produzione verde è ormai uno standard universale. Inoltre, i dettagliati sistemi di binning e il confezionamento standardizzato (nastro e bobina, impronte EIA) riflettono la necessità del settore di una produzione ad alto volume, automatizzata e coerente per soddisfare le esigenze delle catene di approvvigionamento globali. L'inclusione di profili specifici per la saldatura senza piombo sottolinea la completa transizione del settore dai processi a base di piombo.