LTST-C193TGKT SMD LED Datasheet - Dimensioni 3.2x1.6x0.4mm - Tensione 2.8-3.6V - Colore Verde - Potenza 76mW - Documentazione Tecnica in Inglese

1. Panoramica del Prodotto

Il LTST-C193TGKT è un LED a chip di tipo SMD (dispositivo a montaggio superficiale) progettato per applicazioni elettroniche moderne con vincoli di spazio. Appartiene a una famiglia di LED extra-sottili, caratterizzati da un profilo estremamente ridotto di soli 0,4 mm di altezza. Ciò lo rende una scelta ideale per l'illuminazione di retro di indicatori, luci di stato e illuminazione decorativa in dispositivi elettronici di consumo sottili, interni automobilistici e dispositivi portatili dove lo spazio verticale è limitato.

Il LED emette una luce verde utilizzando un materiale semiconduttore InGaN (Indio Gallio Nitruro), noto per la sua alta efficienza e luminosità. Il package è dotato di una lente trasparente, che non diffonde la luce, risultando in un'emissione luminosa più focalizzata e intensa dal chip stesso. È conforme alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose), classificandolo come prodotto verde.

2. Interpretazione Approfondita degli Obiettivi dei Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Fotometriche e Ottiche

I principali parametri ottici vengono misurati a una temperatura ambiente standard (Ta) di 25°C e a una corrente diretta (IF) di 20mA, che è la corrente operativa continua raccomandata.

• Intensità Luminosa (Iv): Varia da un minimo di 112,0 millicandele (mcd) a un massimo di 450,0 mcd. Il valore tipico rientra in questo intervallo. L'intensità viene misurata utilizzando un sensore filtrato per corrispondere alla risposta fotopica dell'occhio umano (curva CIE).
• Angolo di Visione (2θ_1/2): Questo LED ha un angolo di visione molto ampio di 130 gradi. L'angolo θ_1/2 è definito come l'angolo fuori asse in cui l'intensità luminosa scende alla metà del valore misurato sull'asse centrale (0°).
• Picco di lunghezza d'onda (λ_P): La lunghezza d'onda alla quale la potenza ottica emessa è massima, tipicamente 525 nm per questo dispositivo.
• Lunghezza d'onda dominante (λ_d): Una misura del colore più rilevante dal punto di vista percettivo, derivata dal diagramma di cromaticità CIE. Specifica la singola lunghezza d'onda che meglio rappresenta il colore percepito. Per l'LTST-C193TGKT, varia da 520,0 nm a 535,0 nm.
• Larghezza a metà altezza della linea spettrale (Δλ): Misura la purezza spettrale della sorgente luminosa. È la larghezza dello spettro di emissione alla metà della sua potenza massima. Un valore di 35 nm è tipico per questo LED verde InGaN.

2.2 Caratteristiche Elettriche

• Tensione Diretta (V_F): Quando alimentato a 20mA, la caduta di tensione tra l'anodo e il catodo del LED varia da 2.80V (Min) a 3.60V (Max). Questo parametro è critico per la progettazione del circuito di pilotaggio e per i calcoli di dissipazione di potenza.
• Reverse Current (I_R): Applicando una tensione inversa di 5V, la corrente di dispersione è al massimo di 10 µA. È fondamentale notare che questo LED non è progettato per funzionare sotto tensione inversa; questa condizione di test è solo a scopo di caratterizzazione.

2.3 Valori Massimi Assoluti e Caratteristiche Termiche

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Non sono destinati al funzionamento normale.

• Dissipazione di potenza (P_d): La potenza massima dissipabile dal package è di 76 mW a una temperatura ambiente di 25°C.
• Corrente diretta: La corrente continua diretta massima continua è di 20 mA. Una corrente di picco diretta più elevata di 100 mA è consentita solo in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza dell'impulso 0,1 ms).
• Intervalli di Temperatura: Il dispositivo può funzionare a temperature ambiente comprese tra -20°C e +80°C. Per lo stoccaggio, l'intervallo è più ampio: da -30°C a +100°C.
• Limite Termico di Saldatura: Il LED può resistere alla saldatura a rifusione a infrarossi con una temperatura di picco di 260°C per un massimo di 10 secondi, in linea con i comuni processi di assemblaggio senza piombo (Pb-free).

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-C193TGKT utilizza un sistema di binning tridimensionale.

3.1 Binning della Tensione Diretta

Le unità vengono classificate in base alla loro tensione diretta (V_F) a 20mA in quattro categorie (da D7 a D10), ciascuna con un intervallo di 0,2V e una tolleranza di ±0,1V. Ciò consente ai progettisti di selezionare LED con un abbinamento di tensione più stretto per applicazioni che richiedono una condivisione uniforme della corrente in configurazioni parallele.

3.2 Luminous Intensity Binning

I LED vengono classificati per luminosità in tre categorie (R, S, T) con una tolleranza di ±15% su ciascun intervallo di bin. Il bin 'T' rappresenta il gruppo a più alta intensità (280-450 mcd). Questa classificazione è essenziale per applicazioni che richiedono livelli di luminosità uniformi su più indicatori.

3.3 Dominant Wavelength Binning

Il colore (tonalità) è controllato suddividendo la lunghezza d'onda dominante in tre gruppi (AP, AQ, AR), ciascuno con un intervallo di 5 nm e una tolleranza di ±1 nm. Ciò garantisce un aspetto del colore verde uniforme in tutte le unità di un lotto di produzione.

4. Analisi della Curva di Prestazione

Sebbene nel datasheet siano riportate specifiche curve grafiche, le loro implicazioni sono standard per la tecnologia LED.

4.1 Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V)

La relazione è esponenziale, tipica di un diodo. Un piccolo aumento della tensione oltre la soglia di accensione provoca un grande aumento della corrente. Pertanto, i LED devono essere pilotati da una sorgente a corrente limitata, non da una sorgente a tensione costante, per prevenire la fuga termica e la distruzione.

4.2 Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta

L'emissione luminosa è approssimativamente proporzionale alla corrente diretta fino al massimo nominale. Un funzionamento al di sopra dei 20mA può aumentare la luminosità ma ridurrà la durata e l'affidabilità a causa dell'aumento della temperatura di giunzione.

4.3 Dipendenza dalla Temperatura

Le prestazioni del LED sono sensibili alla temperatura. All'aumentare della temperatura di giunzione:

• Tensione Diretta (V_F): Diminuisce leggermente.
• Intensità Luminosa (Iv): Diminuisce. L'efficienza cala all'aumentare della temperatura.
• Lunghezza d'onda dominante (λ_d): Potrebbe spostarsi leggermente, causando potenzialmente un sottile cambiamento di colore.

Una corretta gestione termica sul PCB (ad esempio, tramite pad di alleggerimento termico) è cruciale per mantenere le prestazioni e la longevità.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il LED è conforme all'impronta standard EIA per package LED a chip. Le dimensioni chiave includono un corpo di circa 3,2mm x 1,6mm, con la caratteristica distintiva di un'altezza ultra-bassa di 0,4mm. Per il layout del PCB sono forniti disegni dimensionali dettagliati con tolleranze di ±0,10mm.

5.2 Layout dei Pad e Identificazione della Polarità

Il datasheet include le dimensioni consigliate per i pad di saldatura per garantire una saldatura affidabile e un corretto allineamento. Il LED è polarizzato. I terminali anodo (+) e catodo (-) sono solitamente contrassegnati sul package o indicati nello schema dell'impronta. L'orientamento corretto è essenziale per il funzionamento del circuito.

5.3 Confezionamento in Nastro e Bobina

Il prodotto è fornito su nastro portatore standard del settore da 8 mm su bobine con diametro di 7 pollici (178 mm). Ogni bobina contiene 5000 pezzi. Il confezionamento segue le specifiche ANSI/EIA 481-1-A-1994, garantendo la compatibilità con le attrezzature automatiche pick-and-place, aspetto critico per la produzione di grandi volumi.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione

Viene fornito un profilo di rifusione a infrarossi (IR) suggerito per processi senza piombo. I parametri chiave includono:

• Pre-riscaldo: Da 150°C a 200°C per un massimo di 120 secondi per riscaldare gradualmente il circuito e i componenti, minimizzando lo shock termico.
• Temperatura di Picco: Massimo 260°C.
• Tempo Sopra il Liquido: Il tempo in cui la lega per saldatura è fusa deve essere controllato.
• Limite Critico: La temperatura corporea del componente non deve superare i 260°C per più di 10 secondi.

Il profilo si basa sugli standard JEDEC, garantendo l'affidabilità.

6.2 Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale, utilizzare un saldatore a temperatura controllata impostata a un massimo di 300°C. Il tempo di saldatura per ogni terminale non deve superare i 3 secondi e l'operazione deve essere eseguita una sola volta per evitare danni termici al package plastico e al die del semiconduttore.

6.3 Pulizia

Se è necessaria la pulizia post-saldatura, utilizzare esclusivamente solventi a base alcolica specificati come alcol etilico o alcol isopropilico. Il LED deve essere immerso a temperatura ambiente per meno di un minuto. Detergenti chimici non specificati potrebbero danneggiare il materiale dell'involucro.

6.4 Conservazione e Manipolazione

• ESD (Electrostatic Discharge) Sensitivity: I LED sono suscettibili a danni causati dall'elettricità statica. Durante la manipolazione sono obbligatorie adeguate precauzioni ESD (braccialetti antistatici, postazioni di lavoro messe a terra, schiuma conduttiva).
• Sensibilità all'umidità: Essendo un dispositivo a montaggio superficiale, ha un livello di sensibilità all'umidità (implicito). Se la confezione originale sigillata a barriera di umidità viene aperta, i LED devono essere utilizzati entro 672 ore (28 giorni) o sottoposti a pre-essiccazione prima del riflusso per prevenire il fenomeno del "popcorning" durante la saldatura.
• Condizioni di conservazione: Per la conservazione a lungo termine in confezioni aperte, utilizzare un contenitore sigillato con essiccante o in atmosfera di azoto.

7. Suggerimenti per l'Applicazione

7.1 Scenari Applicativi Tipici

• Indicatori di Stato: Luci di accensione, ricarica della batteria, attività di rete in smartphone, tablet, laptop e dispositivi indossabili.
• Retroilluminazione: Illuminazione per interruttori a membrana, piccoli display LCD o loghi in prodotti consumer sottili.
• Illuminazione Decorativa: Illuminazione d'accento nelle plance delle automobili, nei rivestimenti interni o negli elettrodomestici.
• Indicatori di pannello: Su pannelli di controllo industriali, dispositivi medici e apparecchiature di comunicazione dove lo spazio è prezioso.

7.2 Considerazioni di Progettazione

• Pilotaggio della Corrente: Utilizzare sempre una resistenza limitatrice di corrente in serie o un circuito integrato driver LED a corrente costante dedicato. Calcolare il valore della resistenza utilizzando R = (V_{di alimentazione} - V_F) / I_F, utilizzando il valore massimo di V_F dal datasheet per garantire che la corrente non superi i 20mA nelle condizioni peggiori.
• Gestione Termica: Sebbene ridotta, la dissipazione di potenza (fino a 72mW a 20mA, 3.6V) genera calore. Assicurarsi che il layout del PCB fornisca un'adeguata area di rame attorno ai pad di saldatura per fungere da dissipatore di calore, specialmente se si utilizzano più LED o se le temperature ambientali sono elevate.
• Progettazione Ottica: La lente water-clear produce un fascio stretto e intenso. Per un'illuminazione più ampia o diffusa, potrebbero essere necessarie lenti esterne o guide luminose.
• Selezione del Binning: Per applicazioni che richiedono uniformità di colore o luminosità, specificare i codici bin richiesti (V_F, I_v, λ_d) quando si ordina.

8. Confronto Tecnico e Differenziazione

Il fattore di differenziazione primario del LTST-C193TGKT è il suo Profilo ultrasottile da 0,4 mmRispetto ai LED a chip standard che spesso hanno un'altezza di 0,6 mm o 0,8 mm, questa riduzione del 33-50% in altezza è significativa per i moderni design di dispositivi ultrasottili. Il suo ampio angolo di visione di 130 gradi è anche un vantaggio rispetto ai LED con angolo più stretto quando la visibilità fuori asse è importante. La combinazione della tecnologia InGaN (per l'emissione verde), della conformità RoHS e della compatibilità con i processi standard di rifusione senza piombo lo rende un componente versatile e a prova di futuro per la produzione elettronica globale.

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

9.1 Posso pilotare questo LED con un'alimentazione da 3.3V senza una resistenza?

No, non è consigliato e rischia di distruggere il LED. La tensione diretta varia da 2.8V a 3.6V. Se si collega un'alimentazione da 3.3V direttamente a un LED con una V_F Con una tensione di alimentazione di 2.9V, la differenza di potenziale (0.4V) causerà il passaggio di una corrente molto elevata e incontrollata, che supera di gran lunga il massimo di 20mA. Per un pilotaggio in DC semplice è sempre necessario un resistore in serie.

9.2 Perché esiste una specifica di corrente di picco (100mA) superiore a quella di corrente continua (20mA)?

La giunzione del semiconduttore può sopportare brevi impulsi ad alta corrente senza surriscaldarsi perché la costante di tempo termica del minuscolo die è molto breve. La specifica di 100mA con un ciclo di lavoro di 1/10 consente brevi impulsi di luminosità più elevata (ad esempio, in display multiplexati o per segnalazione) mantenendo la media potenza e temperatura entro limiti di sicurezza. Il funzionamento continuo non deve superare i 20mA.

9.3 Cosa significa "water clear" per la lente in termini di emissione luminosa?

Una lente "water clear" o non diffusa significa che l'incapsulante epossidico è trasparente. Ciò si traduce nella massima emissione luminosa possibile dal package perché nessuna luce viene dispersa da particelle di diffusione. Il fascio luminoso sarà maggiormente definito dalla forma del chip LED e dalla coppa riflettente, apparendo spesso come un piccolo punto luminoso se osservato frontalmente.

9.4 Come interpreto i codici bin quando effettuo un ordine?

Per ottenere risultati coerenti nella vostra applicazione, dovreste specificare i codici di bin desiderati per la Tensione (V_F), l'Intensità (I_v), e Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d). Ad esempio, richiedendo i bin D8 (3.0-3.2V), S (180-280 mcd) e AQ (525-530 nm) si otterranno LED con tensione nella media, luminosità medio-alta e una specifica tonalità di verde. Se non specificato, si riceverà un assortimento dalla produzione.

10. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Caso: Progettazione di un Indicatore di Stato per un Altoparlante Bluetooth Sottile

Un designer sta creando un altoparlante Bluetooth compatto con un involucro in alluminio spesso solo 5mm. È necessario un LED di stato multicolore per indicare l'alimentazione, l'associazione e il livello della batteria. Lo spazio dietro la griglia frontale è estremamente limitato.

Soluzione: Il LTST-C193TGKT (verde) è selezionato insieme a LED ultrasottili simili di colore rosso e blu. La loro altezza di 0,4 mm consente loro di adattarsi perfettamente all'interno dello spazio interno limitato. Il progettista:

1. Posiziona i LED sulla scheda principale vicino alla griglia.
2. Utilizza un pin GPIO del microcontrollore per ogni colore, con una resistenza in serie da 100Ω calcolata per un sistema a 3,3V (assumendo V_F di 3,6 V fornisce una corrente sicura di circa 10 mA).
3. Specifica lo stesso bin di intensità (ad es., 'S') per tutti e tre i colori per garantire una luminosità bilanciata.
4. Include una piccola area di rame sotto i pad del LED sul PCB per una leggera dissipazione del calore.
5. Seguire il profilo di rifusione consigliato durante l'assemblaggio per garantire l'affidabilità.

Il risultato è un indicatore di stato luminoso e uniforme che si integra nel design industriale elegante senza compromessi meccanici.

11. Introduzione ai Principi

I diodi a emissione luminosa (LED) sono dispositivi a semiconduttore che emettono luce attraverso l'elettroluminescenza. Quando una tensione diretta viene applicata attraverso la giunzione p-n, gli elettroni del materiale di tipo n si ricombinano con le lacune del materiale di tipo n nella regione attiva. Questa ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). Il colore specifico (lunghezza d'onda) della luce è determinato dal bandgap del materiale semiconduttore utilizzato. L'LTST-C193TGKT utilizza un Nitruro di Gallio e Indio (InGaN) semiconduttore composto, progettato per avere un bandgap corrispondente alla luce verde (circa 520-535 nm). L'incapsulante epossidico trasparente protegge il die del semiconduttore, funge da lente e può contenere fosfori (sebbene non in questo caso con lente trasparente) per modificare l'emissione.

12. Tendenze di Sviluppo

La tendenza per gli indicatori LED e i LED di retroilluminazione nell'elettronica di consumo si allinea fortemente con le caratteristiche di questo componente:

• Miniaturizzazione e Profilo Ridotto: La continua domanda di dispositivi più sottili guida lo sviluppo di LED con ingombri e altezze sempre più ridotte, come questo componente da 0.4mm.
• Maggiore Efficienza: I miglioramenti nella crescita epitassiale e nel design del chip producono più lumen per watt, consentendo una luminosità maggiore a parità di corrente o la stessa luminosità con un consumo energetico inferiore e meno calore.
• Migliore Coerenza Cromatica: Le tecniche avanzate di binning e controlli di processo più rigorosi consentono ai produttori di offrire LED con tolleranze molto strette su lunghezza d'onda e intensità, cruciali per applicazioni come display a colori completi e illuminazione ambientale.
• Affidabilità Migliorata per Ambienti Ostili: Sebbene questo LED sia per applicazioni standard, l'industria sta sviluppando anche versioni con classificazioni di temperatura più elevate e maggiore robustezza per usi automobilistici e industriali.
• Integrazione: Le tendenze includono l'integrazione di più chip LED (RGB) in un unico package o la combinazione di LED con driver IC o sensori.

Il LTST-C193TGKT rappresenta una soluzione di generazione attuale che soddisfa le esigenze chiave di miniaturizzazione e prestazioni per l'elettronica mainstream.