Scheda Tecnica LED Chip LTST-C193KGKT-2A - Dimensioni 1.6x0.8x0.35mm - Tensione 1.6-2.2V - Colore Verde - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTST-C193KGKT-2A è un LED chip a montaggio superficiale (SMD) progettato per applicazioni elettroniche moderne con vincoli di spazio. La sua funzione principale è fornire una sorgente luminosa verde affidabile e brillante. Il vantaggio principale di questo componente risiede nel suo profilo eccezionalmente sottile di soli 0.35mm, che lo rende adatto ad applicazioni dove lo spazio verticale è prezioso, come nei display ultra-sottili, nei dispositivi mobili e nella tecnologia indossabile. Utilizza un materiale semiconduttore AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) per la regione emissiva, noto per produrre luce ad alta efficienza nello spettro dal verde all'ambra. Il dispositivo è confezionato su nastro standard da 8mm su bobine da 7 pollici, garantendo compatibilità con le attrezzature di assemblaggio automatico pick-and-place ad alta velocità. È classificato come prodotto verde e conforme alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose).

2. Interpretazione Approfondita 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 o oltre questi limiti 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 a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C. Superare questo valore può portare a surriscaldamento e riduzione della durata di vita.
• Corrente Diretta Continua (IF):30 mA. La massima corrente continua che può essere applicata al LED.
• Corrente Diretta di Picco:80 mA, ma solo in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms). Ciò consente brevi periodi di luminosità più elevata senza danni termici.
• Derating:La corrente diretta massima deve essere ridotta linearmente di 0.4 mA per ogni grado Celsius di aumento della temperatura ambiente sopra i 25°C. Questo è cruciale per la gestione termica in ambienti ad alta temperatura.
• Tensione Inversa (VR):5 V. Applicare una tensione inversa superiore a questa può causare un guasto immediato e catastrofico della giunzione del LED.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento e Stoccaggio:-55°C a +85°C. Il dispositivo è classificato per funzionare e essere stoccato entro questo ampio intervallo di temperatura industriale.
• Tolleranza alla Temperatura di Saldatura:Il LED può resistere alla saldatura a onda o a rifusione a infrarossi a 260°C per un massimo di 5 secondi, e alla saldatura a fase di vapore a 215°C per un massimo di 3 minuti. Questo definisce la sua compatibilità con i comuni processi di assemblaggio PCB.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi sono i parametri di prestazione tipici misurati a Ta=25°C e una corrente di test standard (IF) di 2mA, salvo diversa indicazione.

• Intensità Luminosa (Iv):Varia da un minimo di 1.80 mcd a un massimo di 11.2 mcd. Il valore effettivo per un'unità specifica dipende dal suo codice di bin assegnato (vedi Sezione 3). L'intensità è misurata con un filtro che approssima la curva di risposta fotopica (dell'occhio umano).
• Angolo di Visione (2θ1/2):130 gradi. Questo è un angolo di visione molto ampio, il che significa che la luce emessa è dispersa su un'ampia area piuttosto che essere un fascio stretto. L'angolo è definito come il punto in cui l'intensità luminosa scende alla metà del suo valore direttamente sull'asse (0 gradi).
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λP):574 nm. Questa è la lunghezza d'onda specifica alla quale il LED emette la massima potenza ottica.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd):Varia da 564.5 nm a 573.5 nm. Questa è l'unica lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano che definisce il colore (verde, in questo caso). È derivata dall'output spettrale completo e dal diagramma di cromaticità CIE. Bin specifici sono definiti all'interno di questo intervallo.
• Larghezza a Mezza Altezza della Linea Spettrale (Δλ):15 nm. Questo indica la purezza spettrale o la larghezza di banda della luce emessa. Un valore più piccolo indicherebbe una sorgente più monocromatica (colore puro).
• Tensione Diretta (VF):Varia da 1.60 V a 2.20 V a IF=2mA. Questa è la caduta di tensione ai capi del LED quando conduce corrente. È un parametro critico per progettare il circuito di limitazione della corrente.
• Corrente Inversa (IR):Massimo 10 μA a VR=5V. Questa è la piccola corrente di dispersione che scorre quando il LED è polarizzato inversamente entro il suo valore massimo.
• Capacità (C):40 pF misurata a polarizzazione 0V e 1 MHz. Questa capacità parassita può essere rilevante nelle applicazioni di commutazione ad alta frequenza.
• Soglia di Scarica Elettrostatica (ESD) (HBM):1000 V (Modello del Corpo Umano). Questo indica un livello moderato di sensibilità ESD. Le procedure di manipolazione ESD corrette sono obbligatorie per prevenire danni latenti o immediati.

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. Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfano requisiti specifici dell'applicazione per luminosità e colore.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

Le unità sono categorizzate in quattro bin (G, H, J, K) in base alla loro intensità luminosa misurata a 2mA. Ogni bin ha un valore minimo e massimo, con una tolleranza di +/-15% su ogni bin di intensità.

• Bin G:1.80 - 2.80 mcd
• Bin H:2.80 - 4.50 mcd
• Bin J:4.50 - 7.10 mcd
• Bin K:7.10 - 11.20 mcd

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

Le unità sono anche suddivise in tre gruppi (B, C, D) in base alla loro lunghezza d'onda dominante, che definisce la precisa tonalità di verde. La tolleranza per ogni bin è +/- 1 nm.

• Bin B:564.5 - 567.5 nm
• Bin C:567.5 - 570.5 nm
• Bin D:570.5 - 573.5 nm

Il numero di parte completo (es. LTST-C193KGKT-2A) incorpora questi codici di bin, consentendo una selezione precisa. La "K" indica il bin di intensità e la lettera seguente (implicita nell'esempio della scheda tecnica) indicherebbe il bin della lunghezza d'onda.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene curve grafiche specifiche siano referenziate nella scheda tecnica (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)

Un LED AlInGaP presenta una caratteristica curva I-V con una tensione diretta (VF) nell'intervallo di 1.6-2.2V a bassa corrente (2mA). All'aumentare della corrente diretta, VF aumenta in modo logaritmico. Questa relazione non lineare è il motivo per cui i LED devono essere pilotati da una sorgente di corrente o con una resistenza di limitazione in serie, non da una sorgente di tensione costante.

4.2 Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta

L'output luminoso (intensità luminosa) è approssimativamente proporzionale alla corrente diretta in un ampio intervallo di funzionamento. Tuttavia, a correnti molto elevate, l'efficienza diminuisce a causa dell'aumento della generazione di calore (effetto droop). La corrente continua nominale di 30mA definisce un punto di funzionamento sicuro per mantenere efficienza e longevità.

4.3 Caratteristiche di Temperatura

La tensione diretta (VF) di un LED ha un coefficiente di temperatura negativo, il che significa che diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Al contrario, l'intensità luminosa e la lunghezza d'onda dominante si spostano anch'esse con la temperatura; tipicamente, l'intensità diminuisce e la lunghezza d'onda può aumentare leggermente (red-shift) all'aumentare della temperatura. La specifica di derating (0.4 mA/°C) è una diretta conseguenza della necessità di gestire questi effetti termici.

5. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

5.1 Dimensioni del Package

Il LED ha un fattore di forma del package chip standard EIA. Le dimensioni chiave includono una lunghezza di 1.6mm, una larghezza di 0.8mm e l'altezza critica di 0.35mm. Tutte le tolleranze dimensionali sono tipicamente ±0.10mm salvo diversa specificazione. Il package presenta una lente trasparente, che non altera il colore del chip AlInGaP sottostante, permettendo alla luce verde nativa di passare.

5.2 Identificazione della Polarità e Progetto dei Pad

La scheda tecnica include un layout suggerito dei pad di saldatura (land pattern) per il progetto PCB. Rispettare questo pattern è essenziale per ottenere giunzioni saldate affidabili e un corretto allineamento durante la rifusione. Il LED stesso ha marcature per anodo e catodo (tipicamente una tacca, uno smusso o un punto vicino al catodo). La polarità corretta deve essere osservata durante l'assemblaggio, poiché una connessione inversa impedirà il funzionamento e potrebbe danneggiare il dispositivo se viene superata la tensione inversa nominale.

5.3 Confezionamento su Nastro e Bobina

I componenti sono forniti su nastro portante goffrato da 8mm di larghezza avvolto su bobine da 7 pollici (178mm) di diametro. Ogni bobina contiene 5000 pezzi. Il confezionamento è conforme agli standard ANSI/EIA 481-1-A-1994, garantendo compatibilità con alimentatori automatici. Il nastro ha una copertura sigillante per proteggere i componenti dalla contaminazione. Le specifiche consentono un massimo di due componenti mancanti consecutivi e una quantità minima di confezionamento di 500 pezzi per bobine rimanenti.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profili di Saldatura a Rifusione

La scheda tecnica fornisce profili di rifusione a infrarossi (IR) suggeriti sia per processi di saldatura normali (stagno-piombo) che senza piombo (SnAgCu). I parametri chiave includono:

• Preriscaldamento:Una rampa graduale fino a una temperatura di ammollo (es. 120-150°C) per attivare il flussante e minimizzare lo shock termico.
• Temperatura di Picco:Non superare i 260°C. Il tempo sopra il liquidus (per la saldatura senza piombo, ~217°C) e il tempo alla temperatura di picco devono essere controllati per prevenire danni al package plastico del LED e ai bond interni. La raccomandazione è un massimo di 5 secondi a 260°C.
• Velocità di Raffreddamento:Una fase di raffreddamento controllata è anch'essa importante per l'affidabilità del giunto.

6.2 Saldatura a Onda e Saldatura Manuale

Per la saldatura a onda, è suggerito un preriscaldamento fino a 100°C per un massimo di 60 secondi, con l'onda di saldatura a un massimo di 260°C per un massimo di 10 secondi. Per riparazioni manuali con saldatore, la temperatura della punta non deve superare i 300°C e il tempo di contatto dovrebbe essere limitato a 3 secondi per giunto, una sola volta, per prevenire un eccessivo trasferimento di calore.

6.3 Pulizia

Se è necessaria la pulizia dopo la saldatura, dovrebbero essere utilizzati solo solventi specifici a base di alcol come alcol etilico o isopropilico. Il LED dovrebbe essere immerso a temperatura ambiente per meno di un minuto. Detergenti chimici non specificati potrebbero danneggiare la lente epossidica o il materiale del package.

6.4 Stoccaggio e Manipolazione

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 saldati a rifusione entro 672 ore (28 giorni) per evitare l'assorbimento di umidità, che può causare "popcorning" durante la rifusione. 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. Se stoccati per più di 672 ore, è richiesta una cottura a 60°C per almeno 24 ore prima dell'assemblaggio per eliminare l'umidità.

7. Suggerimenti Applicativi

7.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo LED verde brillante e ultra-sottile è ideale per:

• Indicatori di Stato:Indicatori di alimentazione, connettività o modalità nell'elettronica di consumo (smartphone, tablet, laptop, dispositivi indossabili).
• Retroilluminazione:Illuminazione laterale per pannelli display molto sottili o illuminazione tastiera.
• Illuminazione Interna Automobilistica:Indicatori cruscotto, retroilluminazione interruttori (dove lo spazio è limitato).
• Pannelli di Controllo Industriali:Indicatori di stato e guasto su unità di controllo e interfacce uomo-macchina (HMI).

7.2 Considerazioni di Progetto

• Pilotaggio in Corrente:I LED sono dispositivi pilotati in corrente. Per garantire una luminosità uniforme quando si utilizzano più LED in parallelo, deve essere utilizzata una resistenza di limitazione separata in serie con ciascun LED (Modello Circuito A). Non è consigliabile collegare i LED direttamente in parallelo (Modello Circuito B) a causa delle variazioni nella loro tensione diretta (VF), che causerebbero una condivisione irregolare della corrente e quindi una luminosità non uniforme.
• Gestione Termica:Anche con la sua bassa potenza, un corretto layout PCB per dissipare il calore è importante, specialmente quando si opera vicino ai valori massimi o in alte temperature ambientali. Seguire la curva di derating della corrente.
• Protezione ESD:Implementare misure di protezione ESD nel circuito se il LED si trova in una posizione esposta (es. un indicatore sul pannello frontale). Seguire sempre le procedure di manipolazione sicura ESD durante l'assemblaggio: utilizzare braccialetti collegati a terra, tappetini antistatici e attrezzature correttamente messe a terra.

8. Confronto e Differenziazione Tecnica

I principali fattori di differenziazione del LTST-C193KGKT-2A sono la suaaltezza di 0.35mme latecnologia AlInGaP. Rispetto a tecnologie più vecchie come i LED verdi standard in GaP (Fosfuro di Gallio), l'AlInGaP offre un'efficienza luminosa significativamente più alta, risultando in un output più brillante a parità di corrente di pilotaggio. Il profilo ultra-sottile è un vantaggio chiave rispetto a molti LED chip standard (che sono spesso da 0.6mm o più alti), consentendo il progetto in dispositivi sottili di nuova generazione. La sua compatibilità con i processi di rifusione senza piombo e ad alta temperatura lo rende anche adatto alle moderne linee di produzione conformi RoHS.

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

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

R: No. È necessario utilizzare una resistenza in serie per limitare la corrente. Ad esempio, con un'alimentazione a 3.3V e una VF tipica di 1.9V a 2mA, il valore della resistenza richiesta è R = (3.3V - 1.9V) / 0.002A = 700 Ohm. Calcolare sempre in base alla VF massima per garantire che la corrente non superi il valore desiderato.

D2: Perché c'è un intervallo così ampio nell'intensità luminosa (da 1.8 a 11.2 mcd)?

R: Questa è la dispersione totale della produzione. Il sistema di binning (G, H, J, K) consente di selezionare un intervallo di luminosità specifico e più ristretto per la propria applicazione, garantendo coerenza tra tutte le unità nel proprio prodotto.

D3: Questo LED è adatto per uso esterno?

R: L'intervallo di temperatura di funzionamento (-55°C a +85°C) supporta molti ambienti esterni. Tuttavia, il package plastico potrebbe essere suscettibile alla degradazione da UV e all'ingresso di umidità per periodi molto lunghi. Per applicazioni esterne severe, dovrebbero essere considerati LED con package specificamente qualificati per l'esterno.

D4: Cosa succede se supero la tensione inversa di 5V?

R: La giunzione del LED probabilmente subirà una rottura per valanga, causando un guasto immediato e permanente (circuito aperto o cortocircuito). Assicurarsi sempre che il progetto del circuito prevenga una polarizzazione inversa oltre questo valore nominale.

10. Caso Pratico di Progetto

Scenario:Progettazione di un indicatore di stato per un modulo sensore IoT alimentato a batteria. L'indicatore deve essere molto piccolo, a basso consumo e chiaramente visibile. Viene scelto un LED verde per lo stato "attivo/normale".

Implementazione:

1. Selezione del Componente:Il LTST-C193KGKT-2A è scelto per la sua altezza di 0.35mm e la buona luminosità a bassa corrente.

2. Progetto del Circuito:Il modulo utilizza una batteria a bottone da 3.0V. Per risparmiare energia, viene selezionata una corrente di pilotaggio di 2mA. Utilizzando la VF massima di 2.20V per un progetto conservativo: R = (3.0V - 2.20V) / 0.002A = 400 Ohm. Viene utilizzata una resistenza standard da 390 Ohm.

3. Layout PCB:Vengono utilizzate le dimensioni dei pad di saldatura consigliate dalla scheda tecnica. Il LED è posizionato vicino al bordo del circuito stampato per la visibilità. Si evita una piccola zona di massa sotto il LED per prevenire problemi di risalita della saldatura durante la rifusione.

4. Risultato:L'indicatore fornisce una luminosità adeguata con un consumo di potenza minimo (circa 6mW totali per LED e resistenza), e il package ultra-sottile si adatta all'interno del contenitore sottile del dispositivo.

11. Introduzione al Principio

L'emissione di luce in un LED AlInGaP si basa sull'elettroluminescenza in una giunzione p-n di un semiconduttore. Quando viene applicata una tensione diretta, gli elettroni dalla regione di tipo n e le lacune dalla regione di tipo p vengono iniettati nella regione attiva (il pozzo quantico). Quando un elettrone si ricombina con una lacuna, l'energia viene rilasciata sotto forma di fotone. La lunghezza d'onda specifica (colore) di questo fotone è determinata dall'energia del bandgap della composizione della lega AlInGaP utilizzata nella regione attiva. Un bandgap più ampio produce luce a lunghezza d'onda più corta (più blu); la lega specifica per questo LED è progettata per produrre luce verde con un picco attorno a 574 nm. La lente epossidica trasparente incapsula il chip, fornisce protezione meccanica e aiuta a modellare l'output luminoso nel largo angolo di visione di 130 gradi.

12. Tendenze di Sviluppo

La tendenza nei LED chip per l'elettronica di consumo e industriale continua verso:

1. Maggiore Efficienza (lm/W):I continui miglioramenti nella scienza dei materiali per le tecnologie AlInGaP e InGaN (per blu/bianco) spingono per una maggiore emissione luminosa per unità di input elettrico, riducendo il consumo energetico e la generazione di calore.

2. Miniaturizzazione:La spinta verso dispositivi più sottili e piccoli richiede LED con ingombri (dimensioni XY) e, soprattutto, altezze (dimensione Z) sempre più ridotte. L'altezza di 0.35mm di questo LED rappresenta questa tendenza.

3. Migliore Coerenza del Colore e Binning:Tolleranze di binning più strette per lunghezza d'onda e intensità stanno diventando standard, consentendo un aspetto visivo più uniforme nelle applicazioni che utilizzano più LED.

4. Affidabilità Migliorata:Miglioramenti nei materiali del package (epossidica, silicone) per resistere a profili di rifusione a temperature più elevate (per assemblaggio senza piombo) e condizioni ambientali più severe.

5. Integrazione:Sebbene i LED discreti rimangano vitali, c'è una tendenza parallela verso moduli LED integrati con driver integrati, controller e più colori in un unico package per applicazioni di illuminazione intelligente.