Scheda Tecnica LED SMD LTST-C171KGKT - Altezza 0.8mm - Tensione Diretta 2.4V - Colore Verde - Potenza 75mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTST-C171KGKT è un diodo a emissione luminosa (LED) a montaggio superficiale (SMD) progettato per applicazioni elettroniche moderne con vincoli di spazio. Appartiene a una famiglia di LED chip ultra-sottili, caratterizzati da un profilo estremamente ridotto di soli 0,80 mm di altezza. Questo lo rende una scelta ideale per retroilluminazione, indicatori di stato e illuminazione decorativa in elettronica di consumo sottile, cruscotti automobilistici e dispositivi portatili dove l'altezza del componente è un fattore di progettazione critico.

Il LED utilizza un chip semiconduttore in Fosfuro di Alluminio Indio Gallio (AlInGaP), una tecnologia nota per produrre luce ad alta efficienza nello spettro dall'ambra al verde. Questo modello specifico emette luce verde. La sua costruzione e i materiali sono conformi alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose), classificandolo come un prodotto "verde" adatto per i mercati globali con normative ambientali stringenti.

Confezionato su nastro da 8mm e fornito su bobine da 7 pollici di diametro, il componente è pienamente compatibile con le attrezzature di assemblaggio automatico pick-and-place ad alta velocità. È inoltre progettato per resistere ai processi standard di saldatura a rifusione a infrarossi (IR) e in fase di vapore, facilitando una produzione di massa efficiente e affidabile.

2. Approfondimento delle Specifiche Tecniche

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Non è raccomandato un funzionamento a o vicino a questi limiti per periodi prolungati.

• Dissipazione di Potenza (Pd):75 mW. Questa è la potenza totale massima che il package del LED può dissipare come calore a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C.
• Corrente Diretta Continua (IF):30 mA. La massima corrente diretta continua che può essere applicata.
• Corrente Diretta di Picco:80 mA. Questo è consentito solo in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza dell'impulso 0,1 ms) per prevenire il surriscaldamento.
• Derating:La massima corrente diretta continua deve essere ridotta linearmente di 0,4 mA per ogni grado Celsius sopra i 50°C di temperatura ambiente. Questo è cruciale per la gestione termica in ambienti ad alta temperatura.
• Tensione Inversa (VR):5 V. Superare questa tensione in polarizzazione inversa può causare un'immediata rottura della giunzione.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento e Stoccaggio:-55°C a +85°C. Il dispositivo è classificato per funzionare e essere stoccato in questo ampio intervallo di temperatura industriale.
• Condizione di Saldatura a Infrarossi:Resiste a una temperatura di picco di 260°C per 10 secondi, che è lo standard per i profili di rifusione della saldatura senza piombo (Pb-free).

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi sono i parametri di prestazione tipici misurati a Ta=25°C e una IF di 20 mA, che è la condizione di test standard.

• Intensità Luminosa (Iv):18,0 (Min) / 35,0 (Tip) mcd. Questa è la luminosità percepita dell'emissione luminosa misurata da un sensore filtrato per corrispondere alla risposta fotopica dell'occhio umano (curva CIE).
• Angolo di Visione (2θ1/2):130° (Tip). Questo ampio angolo di visione indica che il LED emette luce su un cono ampio, rendendolo adatto per applicazioni che richiedono un'illuminazione ad ampia area.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λP):574 nm (Tip). Questa è la lunghezza d'onda alla quale la potenza spettrale in uscita è massima.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd):571 nm (Tip). Questa è la singola lunghezza d'onda che meglio rappresenta il colore percepito (verde) del LED, derivata dai calcoli di cromaticità CIE.
• Larghezza a Mezza Altezza della Linea Spettrale (Δλ):15 nm (Tip). Questa misura la purezza spettrale; una larghezza più stretta indica un colore più saturo e puro.
• Tensione Diretta (VF):2,0 (Min) / 2,4 (Tip) V. La caduta di tensione ai capi del LED quando conduce 20 mA.
• Corrente Inversa (IR):10 μA (Max) a VR=5V. È auspicabile una bassa corrente di dispersione inversa.
• Capacità (C):40 pF (Tip) a 0V, 1 MHz. Questa capacità parassita può essere rilevante nelle applicazioni di commutazione ad alta frequenza.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nella produzione di massa, i LED vengono suddivisi in bin di prestazione in base a parametri chiave. Il LTST-C171KGKT utilizza un sistema di binning tridimensionale.

3.1 Binning della Tensione Diretta

I bin sono definiti da un codice numerico (da 4 a 8) che rappresenta un intervallo di VF @ 20mA. Ad esempio, il Codice Bin '5' copre i LED con una VF tra 2,00V e 2,10V. A ogni bin viene applicata una tolleranza di ±0,1V. L'abbinamento dei bin VF in un circuito aiuta a ottenere una condivisione uniforme della corrente quando i LED sono collegati in parallelo.

3.2 Binning dell'Intensità Luminosa

I bin sono definiti da un codice alfabetico (M, N, P) che rappresenta un intervallo di Iv @ 20mA. Ad esempio, il Bin 'M' copre da 18,0 a 28,0 mcd, mentre il Bin 'N' copre da 28,0 a 45,0 mcd. A ogni bin viene applicata una tolleranza di ±15%. Ciò consente ai progettisti di selezionare un grado di luminosità adatto alla loro applicazione.

3.3 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

I bin sono definiti da un codice alfabetico (C, D, E) che rappresenta un intervallo di λd @ 20mA. Il Bin 'D', ad esempio, copre da 570,5 nm a 573,5 nm. Per ogni bin viene mantenuta una stretta tolleranza di ±1 nm, garantendo un aspetto del colore molto uniforme in un lotto di LED.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene specifiche curve grafiche siano referenziate nella scheda tecnica (Fig.1, Fig.6), le loro implicazioni sono standard. Lacurva Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Direttamostrerebbe una relazione quasi lineare a correnti più basse, tendendo a saturarsi a correnti più elevate a causa di effetti termici e di efficienza. Ilpattern di Distribuzione dell'Intensità Angolare(Fig.6) illustrerebbe l'angolo di visione di 130°, mostrando come l'intensità luminosa diminuisce dall'asse centrale. Ilgrafico di Distribuzione Spettrale(Fig.1) mostrerebbe una curva di tipo Gaussiana centrata attorno a 574 nm con una larghezza a mezza altezza di 15 nm, confermando l'emissione di colore verde.

5. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

5.1 Dimensioni del Package

Il LED presenta un contorno del package standard del settore EIA. Le dimensioni chiave includono un'altezza totale di 0,80 mm. Disegni meccanici dettagliati specificano lunghezza, larghezza, spaziatura dei terminali e geometria della lente, tutti con una tolleranza standard di ±0,10 mm salvo diversa indicazione. Queste dimensioni precise sono fondamentali per il design dell'impronta sul PCB.

5.2 Identificazione della Polarità e Design del Piazzola di Saldatura

Il componente ha un anodo e un catodo. La scheda tecnica include un modello di piazzola di saldatura suggerito. Questo modello è ottimizzato per la formazione affidabile del giunto di saldatura durante la rifusione, garantendo una corretta bagnatura e resistenza meccanica prevenendo ponticelli di saldatura. Rispettare questa impronta raccomandata è essenziale per la resa produttiva.

5.3 Confezionamento su Nastro e Bobina

I LED sono forniti su nastro portante goffrato (passo 8 mm) avvolto su bobine da 7 pollici (178 mm) di diametro. Ogni bobina contiene 3000 pezzi. Il confezionamento è conforme agli standard ANSI/EIA 481-1-A-1994. Note importanti includono: le tasche vuote sono sigillate con nastro coprente, una quantità d'ordine minima per i resti è di 500 pezzi e sono consentiti al massimo due componenti mancanti consecutivi per bobina.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione

Viene fornito un profilo di rifusione a infrarossi suggerito per processi senza piombo. I parametri chiave includono una zona di pre-riscaldamento a 150-200°C, un tempo di pre-riscaldamento fino a 120 secondi, una temperatura di picco non superiore a 260°C e un tempo sopra il liquidus (tipicamente ~217°C) massimo di 10 secondi. Il LED può resistere a questo profilo al massimo due volte.

6.2 Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale, dovrebbe essere utilizzato un saldatore con una temperatura non superiore a 300°C, con il tempo di saldatura limitato a 3 secondi per giunto. Questa operazione dovrebbe essere eseguita una sola volta per evitare danni termici al package plastico.

6.3 Pulizia

Dovrebbero essere utilizzati solo agenti di pulizia specificati. I solventi raccomandati sono alcol etilico o alcol isopropilico a temperatura ambiente normale. Il LED dovrebbe essere immerso per meno di un minuto. Prodotti chimici non specificati potrebbero danneggiare la lente epossidica o il package.

6.4 Stoccaggio e Sensibilità all'Umidità

I LED dovrebbero essere stoccati in un ambiente non superiore a 30°C e al 70% di umidità relativa. Una volta rimossi dalla loro busta barriera all'umidità originale, i componenti dovrebbero essere sottoposti a rifusione IR entro 672 ore (28 giorni, MSL 2a). Per uno stoccaggio più lungo al di fuori della busta originale, devono essere conservati in un contenitore sigillato con essiccante o in atmosfera di azoto. I componenti stoccati oltre le 672 ore richiedono una cottura a circa 60°C per almeno 24 ore prima della saldatura per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire l'"effetto popcorn" durante la rifusione.

7. Note Applicative e Considerazioni di Progettazione

7.1 Progettazione del Circuito di Pilotaggio

I LED sono dispositivi pilotati in corrente. Per garantire una luminosità uniforme quando si pilotano più LED, specialmente in parallelo, èfortemente raccomandatoutilizzare una resistenza limitatrice di corrente individuale in serie con ciascun LED. La scheda tecnica lo illustra come "Modello di Circuito A". Si sconsiglia di pilotare più LED in parallelo da una singola resistenza ("Modello di Circuito B") perché piccole variazioni nella caratteristica della tensione diretta (VF) di ciascun LED causeranno squilibri significativi nella distribuzione della corrente, portando a luminosità non uniforme e potenziale sovrastress di alcuni dispositivi.

7.2 Protezione dalle Scariche Elettrostatiche (ESD)

La struttura semiconduttrice AlInGaP è sensibile alle scariche elettrostatiche. Il danno da ESD può manifestarsi come alta corrente di dispersione inversa, tensione diretta anormalmente bassa o mancata illuminazione a basse correnti. Per prevenire danni da ESD:

• Gli operatori dovrebbero indossare braccialetti conduttivi o guanti antistatici.
• Tutte le postazioni di lavoro, le attrezzature e gli scaffali di stoccaggio devono essere correttamente messi a terra.
• Utilizzare un ionizzatore per neutralizzare le cariche statiche che possono accumularsi sulla lente plastica durante la manipolazione.

Per testare potenziali danni da ESD, verificare se il LED si illumina e misurare la sua VF a una corrente molto bassa (es. 0,1 mA). Un LED AlInGaP integro dovrebbe avere una VF maggiore di 1,4 V in questa condizione.

7.3 Ambito di Applicazione

Questo LED è progettato per apparecchiature elettroniche di uso generale, inclusi dispositivi per l'automazione d'ufficio, apparecchiature di comunicazione ed elettrodomestici. Per applicazioni che richiedono un'affidabilità eccezionale dove un guasto potrebbe mettere a rischio la vita o la salute (es. aviazione, sistemi medici, dispositivi di sicurezza), sono necessarie specifiche qualifiche e consultazioni con il produttore prima dell'integrazione nel progetto.

8. Confronto Tecnico e Differenziazione

Le caratteristiche differenzianti primarie del LTST-C171KGKT sono il suoprofilo ultra-basso di 0,8 mme l'uso dellatecnologia AlInGaP per la luce verde. Rispetto a tecnologie più datate o package più spessi, consente design di prodotto più sottili. L'AlInGaP offre alta efficienza e buona stabilità termica per i colori verde/ambra. Il suo ampio angolo di visione di 130° fornisce un'illuminazione ampia e uniforme rispetto a LED con angolo più stretto, più adatti per applicazioni con fascio focalizzato. Il sistema di binning completo consente un abbinamento più stretto di colore e luminosità nelle serie di produzione rispetto a componenti non binnati o binnati in modo approssimativo.

9. Domande Frequenti (FAQ)

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

R: No. Devi sempre utilizzare una resistenza limitatrice di corrente in serie. Il valore della resistenza si calcola come R = (Vcc - VF) / IF. Ad esempio, con un'alimentazione di 5V (Vcc), una VF di 2,4V e una IF desiderata di 20mA, R = (5 - 2,4) / 0,02 = 130 Ohm. Una resistenza standard da 130 o 150 Ohm sarebbe adatta.

D: Qual è la differenza tra Lunghezza d'Onda di Picco e Lunghezza d'Onda Dominante?

R: La Lunghezza d'Onda di Picco (λP) è la lunghezza d'onda fisica alla quale il LED emette la massima potenza ottica. La Lunghezza d'Onda Dominante (λd) è un valore calcolato che corrisponde al colore percepito dall'occhio umano sul diagramma CIE. La λd è spesso più rilevante per le applicazioni di indicazione del colore.

D: Come interpreto il codice di bin nel numero di parte (es. KGKT)?

R: Il suffisso del numero di parte tipicamente codifica le selezioni di bin per intensità, lunghezza d'onda e talvolta tensione. La mappatura specifica dei bin (es. 'K' per l'intensità, 'G' per la lunghezza d'onda) è definita nel sistema di codifica interno del produttore e dovrebbe essere incrociata con l'elenco dei codici di bin nella scheda tecnica per l'intervallo di prestazione esatto.

D: La cottura è sempre richiesta prima della saldatura?

R: La cottura è richiesta solo se i componenti sono stati esposti all'aria ambiente al di fuori della loro busta sigillata protettiva dall'umidità originale per un periodo superiore alla "vita utile" specificata (672 ore per MSL 2a). Se utilizzati entro questo periodo da una busta correttamente sigillata, la cottura non è necessaria.

10. Esempio di Studio di Caso di Integrazione

Scenario:Progettazione di un pannello indicatore di stato per un dispositivo medico portatile. Il pannello ha spazio per 10 LED verdi in fila, che indicano diverse modalità operative. L'alloggiamento del dispositivo ha un vincolo di altezza interna totale di 2,5 mm.

Razionale della Selezione del Componente:Il LTST-C171KGKT è scelto principalmente per la sua altezza di 0,8 mm, che si adatta facilmente al vincolo meccanico con spazio per il PCB e il diffusore. Il suo ampio angolo di visione di 130° garantisce che gli indicatori siano visibili da varie angolazioni quando il dispositivo viene tenuto in mano o posizionato su un tavolo. Il colore verde (571 nm di lunghezza d'onda dominante) è uno standard per lo stato "pronto" o "acceso".

Progettazione del Circuito:Un'unità microcontrollore (MCU) con 10 pin GPIO pilota i LED. Ogni pin GPIO è collegato all'anodo di un LED attraverso una resistenza in serie da 150 ohm. I catodi sono tutti collegati a massa. Questa configurazione "resistenza individuale per LED" (Circuito A) viene utilizzata nonostante utilizzi più resistenze perché garantisce una corrente identica e quindi una luminosità identica per ciascun LED, indipendentemente da minime variazioni di VF. I pin dell'MCU sono configurati come uscite open-drain o push-pull per fornire la corrente richiesta di ~20 mA.

Layout del PCB:Le dimensioni consigliate delle piazzole di saldatura dalla scheda tecnica sono utilizzate nell'impronta sul PCB. Viene mantenuta un'adeguata distanza tra le piazzole per prevenire ponticelli di saldatura. I LED sono posizionati sul lato superiore del PCB e una guida luminosa o un film diffusore è posizionato sopra di essi per miscelare uniformemente la luce attraverso la finestra indicatrice sull'alloggiamento.

11. Introduzione al Principio Tecnologico

Il LTST-C171KGKT si basa sulla tecnologia semiconduttrice in Fosfuro di Alluminio Indio Gallio (AlInGaP). Questo sistema di materiali è formato dalla lega di Fosfuro di Alluminio Gallio Indio, consentendo agli ingegneri di sintonizzare l'energia del bandgap regolando le proporzioni di questi elementi. Un bandgap più ampio corrisponde all'emissione di luce a lunghezza d'onda più corta (energia più alta). Per la luce verde (~571 nm), viene utilizzata una composizione specifica.

Quando viene applicata una tensione diretta che supera la tensione di soglia del diodo (circa 2V per AlInGaP verde), gli elettroni vengono iniettati dalla regione di tipo n nella regione di tipo p, e le lacune vengono iniettate nella direzione opposta. Questi portatori di carica si ricombinano nella regione attiva del semiconduttore. In un materiale a bandgap diretto come l'AlInGaP, questa ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce) attraverso un processo chiamato elettroluminescenza. La lunghezza d'onda (colore) del fotone emesso è determinata dall'energia del bandgap del materiale semiconduttore nella regione attiva. La lente epossidica serve a proteggere il chip, modellare il fascio luminoso in uscita e migliorare l'efficienza di estrazione della luce.

12. Tendenze e Sviluppi del Settore

La tendenza nei LED SMD per applicazioni di indicazione e retroilluminazione continua verso laminiaturizzazione e una maggiore efficienza. Le altezze dei package si stanno riducendo sotto gli 0,8 mm per consentire prodotti finali sempre più sottili. C'è anche una spinta verso una maggiore efficienza luminosa (più luce in uscita per watt elettrico in ingresso), che riduce il consumo energetico e la generazione di calore. Ciò si ottiene attraverso miglioramenti nel design del chip (es. strutture flip-chip), riflettori interni migliori e tecnologie avanzate di fosfori per LED bianchi. Mentre l'AlInGaP è maturo ed efficiente per il rosso-ambra-verde, la tecnologia Nitruro di Indio Gallio (InGaN) domina i mercati dei LED blu, verdi e bianchi e sta vedendo continui miglioramenti nell'efficienza del verde, potenzialmente sfidando l'AlInGaP in alcune applicazioni verdi. Inoltre, l'integrazione è una tendenza, con package multi-LED e driver LED combinati in moduli singoli per semplificare il design e risparmiare spazio sulla scheda.