Scheda Tecnica LED SMD LTST-C194KRKT - Dimensioni 1.6x0.8x0.3mm - Tensione 2.4V - Potenza 75mW - Colore Rosso - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTST-C194KRKT è un diodo a emissione luminosa (LED) a montaggio superficiale (SMD) appartenente alla categoria dei LED chip. La sua caratteristica principale è il profilo eccezionalmente basso, con un'altezza di soli 0,30 millimetri. Questo lo rende adatto per applicazioni in cui i vincoli di spazio, in particolare sull'asse Z, sono critici. Il dispositivo utilizza un materiale semiconduttore AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) per produrre luce rossa, incapsulato in un package con lente trasparente. È progettato per la compatibilità con i moderni processi di assemblaggio elettronico ad alto volume.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

I vantaggi principali di questo LED derivano dal suo fattore di forma e dalla compatibilità di processo. Il design extra sottile consente l'integrazione in dispositivi elettronici consumer sottili come dispositivi mobili, display ultra sottili e tecnologia indossabile. Il suo imballaggio su nastro da 8 mm avvolto su bobine da 7 pollici è conforme agli standard delle attrezzature automatiche pick-and-place, facilitando un assemblaggio efficiente. Inoltre, la compatibilità con i processi di saldatura a riflusso a infrarossi (IR) consente il montaggio insieme ad altri componenti SMD in un unico ciclo di riflusso, che è lo standard del settore per l'assemblaggio di PCB. Il dispositivo è anche specificato come prodotto verde conforme RoHS, in linea con le normative ambientali. Il mercato di riferimento include produttori di elettronica di consumo, indicatori, retroilluminazione per tastiere o icone e qualsiasi applicazione che richieda un indicatore rosso affidabile e a basso profilo.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

Questa sezione fornisce un'interpretazione dettagliata e oggettiva dei principali parametri elettrici, ottici e termici specificati per il LED LTST-C194KRKT.

2.1 Valori Massimi Assoluti

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

• Dissipazione di Potenza (Pd):75 mW. Questa è la massima quantità di potenza che il package del LED può dissipare come calore in qualsiasi condizione. Superare questo valore può portare a surriscaldamento e degrado accelerato della giunzione semiconduttrice.
• Corrente Diretta Continua (IF):30 mA. La massima corrente diretta continua che può essere applicata. La condizione operativa tipica per testare i parametri ottici è 20 mA, fornendo un margine di sicurezza di 10 mA.
• Corrente Diretta di Picco:80 mA. Questo è consentito solo in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza dell'impulso 0,1 ms). La pulsazione consente una luminosità istantanea più elevata senza superare il limite di dissipazione di potenza media.
• Tensione Inversa (VR):5 V. I LED non sono progettati per resistere ad alte tensioni inverse. Superare i 5V in polarizzazione inversa può causare la rottura della giunzione PN.
• Temperatura di Funzionamento e di Stoccaggio:-30°C a +85°C / -40°C a +85°C. Questi intervalli definiscono rispettivamente le condizioni ambientali per un funzionamento affidabile e lo stoccaggio non operativo.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Misurate a Ta=25°C e IF=20mA, questi parametri definiscono le prestazioni del dispositivo in condizioni di test standard.

• Intensità Luminosa (Iv):Varia da un minimo di 11,2 mcd a un massimo di 180,0 mcd. L'ampio intervallo è gestito attraverso un sistema di binning (dettagliato nella Sezione 3). L'intensità è misurata utilizzando un sensore filtrato per corrispondere alla curva di risposta fotopica (occhio umano) CIE.
• Angolo di Visione (2θ1/2):130 gradi. Questo è un angolo di visione molto ampio, tipico per un LED chip con lente trasparente. L'angolo è definito come il punto in cui l'intensità luminosa scende alla metà del suo valore sull'asse (0°).
• Lunghezza d'Onda di Picco (λP):639 nm. Questa è la lunghezza d'onda alla quale la potenza spettrale in uscita è massima. È una misura fisica della luce emessa.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd):631 nm. Questo è un valore calcolato derivato dal diagramma di cromaticità CIE e rappresenta il colore percepito della luce. La differenza tra lunghezza d'onda di picco e dominante è dovuta alla forma dello spettro di emissione.
• Larghezza a Metà Altezza della Linea Spettrale (Δλ):20 nm. Questo indica la purezza spettrale o la larghezza di banda della luce emessa. Un valore di 20 nm è tipico per un LED rosso AlInGaP, risultando in un colore rosso saturo.
• Tensione Diretta (VF):2,4 V (tipico). Questa è la caduta di tensione ai capi del LED quando pilotato a 20 mA. È un parametro critico per progettare il circuito di limitazione della corrente.
• Corrente Inversa (IR):10 μA (max). La piccola corrente di dispersione quando vengono applicati 5V in polarizzazione inversa.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nella produzione di massa, i LED vengono suddivisi in bin di prestazioni. Il LTST-C194KRKT utilizza un sistema di binning per l'intensità luminosa.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

I codici bin (L, M, N, P, Q, R) classificano i LED in base alla loro intensità luminosa misurata a 20 mA. Ogni bin ha un valore minimo e massimo e una tolleranza di +/-15% viene applicata all'interno di ciascun bin. Ad esempio, il Bin 'L' copre da 11,2 a 18,0 mcd, mentre il Bin 'R' copre da 112,0 a 180,0 mcd. Ciò consente ai progettisti di selezionare un bin che soddisfi i loro requisiti di luminosità specifici, garantendo coerenza visiva all'interno di un assemblaggio. La scheda tecnica non indica il binning per la lunghezza d'onda dominante o la tensione diretta per questo numero di parte specifico, suggerendo che questi parametri sono strettamente controllati durante la produzione.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene l'estratto PDF fornito menzioni curve tipiche, i grafici specifici (ad es. curva IV, temperatura vs. intensità, distribuzione spettrale) non sono inclusi nel testo. Basandoci sul comportamento standard dei LED e sui parametri forniti, possiamo dedurre la forma generale di queste curve.

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

La caratteristica I-V di un LED è esponenziale. Per il LTST-C194KRKT, con una VF tipica di 2,4V a 20mA, la curva mostrerà una corrente molto bassa al di sotto di circa 1,8V (la tensione di soglia). La corrente aumenterà poi bruscamente con un piccolo aumento della tensione. Questa relazione non lineare è il motivo per cui i LED devono essere pilotati da una sorgente di corrente o tramite una resistenza di limitazione, non da una sorgente di tensione costante.

4.2 Caratteristiche di Temperatura

Le prestazioni dei LED dipendono dalla temperatura. Tipicamente, la tensione diretta (VF) ha un coefficiente di temperatura negativo, diminuendo di circa 2 mV/°C. Anche l'intensità luminosa (Iv) diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. La temperatura operativa specificata fino a 85°C ambiente significa che il progettista deve considerare la gestione termica, specialmente se si opera alla corrente continua massima o vicino ad essa, per mantenere prestazioni e longevità.

4.3 Distribuzione Spettrale

Lo spettro di emissione per un LED rosso AlInGaP è una curva a campana centrata attorno alla lunghezza d'onda di picco di 639 nm, con una larghezza a metà altezza di 20 nm. Ciò risulta in un colore rosso puro e saturo. La lunghezza d'onda dominante (631 nm) sarà leggermente più corta del picco a causa della forma della curva di sensibilità dell'occhio CIE, che pondera diversamente le diverse lunghezze d'onda.

5. Informazioni Meccaniche e di Imballaggio

5.1 Dimensioni del Package e Polarità

Il LED è conforme a un profilo standard del package EIA. La dimensione chiave è l'altezza di 0,30 mm. Le dimensioni dell'impronta (lunghezza e larghezza) sono tipiche per un LED chip. La polarità è indicata sul dispositivo stesso (tipicamente un segno del catodo, come una linea verde, una tacca o un pad di dimensioni diverse sul lato inferiore). Il layout del PCB deve corrispondere a questa polarità per garantire l'orientamento corretto durante l'assemblaggio automatico e il funzionamento.

5.2 Progetto Consigliato dei Pad di Saldatura

La scheda tecnica include un land pattern suggerito (dimensioni dei pad di saldatura) per il progetto del PCB. Rispettare questo pattern è cruciale per ottenere giunzioni saldate affidabili durante il riflusso. Garantisce una corretta bagnatura, allineamento e resistenza meccanica. La nota raccomanda uno spessore massimo dello stencil di 0,10 mm per l'applicazione della pasta saldante, che controlla il volume di pasta depositato e previene i ponticelli di saldatura.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Riflusso a Infrarossi

Il dispositivo è completamente compatibile con i processi di riflusso IR senza piombo (Pb-free). Viene fornito un profilo suggerito, che tipicamente segue una curva di riflusso standard JEDEC. I parametri chiave includono: una zona di pre-riscaldamento (150-200°C), una rampa controllata fino a una temperatura di picco non superiore a 260°C e un tempo sopra il liquidus (TAL) per garantire una corretta formazione della giunzione saldata. La specifica critica è che il corpo del LED non deve essere esposto a 260°C per più di 10 secondi. Questo profilo deve essere caratterizzato per il PCB specifico, il forno e gli altri componenti utilizzati nell'assemblaggio.

6.2 Condizioni di Stoccaggio e Manipolazione

I LED sono dispositivi sensibili all'umidità (MSD). Quando sigillati nella loro busta originale a tenuta di umidità con essiccante, hanno una durata di conservazione di un anno se stoccati a ≤30°C e ≤90% UR. Una volta aperta la busta, il tempo di esposizione alle condizioni ambientali della fabbrica (≤30°C, ≤60% UR) è limitato a 672 ore (28 giorni) prima che debbano essere saldati. Se questo tempo viene superato, è necessaria una cottura a 60°C per almeno 20 ore per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire l'effetto "popcorn" (crepe del package) durante il riflusso.

6.3 Pulizia

Se è necessaria la pulizia dopo la saldatura, devono essere utilizzati solo solventi specificati. La scheda tecnica raccomanda l'immersione in alcol etilico o isopropilico a temperatura normale per meno di un minuto. Prodotti chimici aggressivi o non specificati possono danneggiare la lente in plastica o il package.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

I LED sono forniti in nastro portacomponenti goffrato con nastro di copertura, avvolti su bobine da 7 pollici (178 mm) di diametro. Ogni bobina contiene 5000 pezzi. Le dimensioni del nastro e la spaziatura delle tasche sono conformi agli standard ANSI/EIA 481-1-A-1994, garantendo la compatibilità con gli alimentatori automatici standard. La specifica consente un massimo di due tasche vuote consecutive su una bobina.

8. Raccomandazioni per il Progetto Applicativo

8.1 Progetto del Circuito di Pilotaggio

Un LED è un dispositivo pilotato a corrente. Il metodo più affidabile per pilotare più LED è utilizzare una resistenza di limitazione della corrente separata in serie con ciascun LED (Circuito A nella scheda tecnica). Ciò compensa la variazione naturale della tensione diretta (VF) da un LED all'altro. Non è consigliabile collegare più LED direttamente in parallelo con una singola resistenza condivisa (Circuito B), poiché il LED con la VF più bassa assorbirà più corrente, portando a luminosità non uniforme e potenziale sovraccarico.

8.2 Protezione dalle Scariche Elettrostatiche (ESD)

Sebbene non dettagliato nell'estratto, i LED AlInGaP sono generalmente sensibili alle scariche elettrostatiche. Durante l'assemblaggio devono essere osservate le precauzioni standard di manipolazione ESD: utilizzare postazioni di lavoro, braccialetti e contenitori conduttivi collegati a terra.

8.3 Ambito Applicativo e Limitazioni

Il LED è progettato per apparecchiature elettroniche di uso generale. Per applicazioni che richiedono un'affidabilità eccezionale in cui un guasto potrebbe compromettere la sicurezza (ad es. aviazione, dispositivi medici, controlli di trasporto), sarebbe necessaria una qualifica dei componenti più rigorosa e una consulenza specifica per l'applicazione. Le specifiche del dispositivo sono validate per ambienti commerciali standard.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

La principale differenziazione del LTST-C194KRKT è il suo profilo ultra basso di 0,3 mm. Rispetto ai LED SMD standard (ad es. package 0603 o 0402 che sono spesso alti 0,6-0,8 mm), questo dispositivo consente progetti di prodotto più sottili. L'uso della tecnologia AlInGaP fornisce un'efficienza più elevata e una migliore stabilità termica per la luce rossa rispetto alle tecnologie più vecchie come il GaAsP. La lente trasparente, combinata con l'ampio angolo di visione di 130 gradi, offre un modello di illuminazione ampio e uniforme adatto per applicazioni di indicatori e retroilluminazione in cui la visibilità da più angoli è importante.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

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

R: No. È necessario utilizzare una resistenza di limitazione della corrente in serie. Per un'alimentazione a 3,3V e una corrente target di 20mA, il valore della resistenza sarebbe R = (3,3V - 2,4V) / 0,02A = 45 Ohm. Una resistenza standard da 47 Ohm sarebbe adatta.

D: Perché c'è un intervallo così ampio nell'intensità luminosa (da 11,2 a 180 mcd)?

R: Questa è la dispersione totale della produzione. Attraverso il sistema di binning (da L a R), è possibile acquistare LED da un intervallo di intensità specifico e più ristretto per garantire coerenza nella propria applicazione.

D: La corrente continua di 30mA è un punto di funzionamento consigliato?

R: No. La condizione di test tipica è 20mA. Il valore di 30mA è il massimo assoluto. Per un funzionamento affidabile a lungo termine, è consigliabile deratare e operare al di sotto di questo massimo, ad esempio a 20mA.

D: Come interpreto il colore della lente "Trasparente"?

R: Una lente trasparente consente di vedere il vero colore del chip LED quando è spento e fornisce l'angolo di visione più ampio possibile per la luce emessa quando è acceso. È diversa da una lente diffusa o colorata.

11. Caso Pratico di Progetto e Utilizzo

Caso: Progettazione di un indicatore di stato per un case sottile per auricolari Bluetooth.L'altezza interna del case è estremamente limitata. Un LED standard sarebbe troppo alto. Il LTST-C194KRKT, con la sua altezza di 0,3 mm, può essere montato sul PCB interno. Un LED di Bin M o N (18-45 mcd) fornirebbe una luminosità adeguata per un indicatore di carica/pieno visibile attraverso una piccola finestra. Il progettista implementerebbe un circuito di pilotaggio con una resistenza in serie collegata al pin GPIO del microcontrollore. Il land pattern del PCB seguirebbe la raccomandazione della scheda tecnica e l'officina di assemblaggio utilizzerebbe le linee guida del profilo di riflusso IR fornite. I LED verrebbero ordinati su bobine da 7" per l'assemblaggio automatico e la fabbrica rispetterebbe la durata di 672 ore dopo l'apertura della busta per garantire la qualità della saldatura.

12. Introduzione al Principio Tecnologico

Il LTST-C194KRKT si basa sulla tecnologia semiconduttrice AlInGaP. Quando una tensione diretta viene applicata attraverso la giunzione PN, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva. La loro ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La composizione specifica degli strati di Alluminio, Indio, Gallio e Fosfuro nel cristallo semiconduttore determina l'energia del bandgap, che definisce direttamente la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa - in questo caso, rosso a ~631-639 nm. La lente epossidica trasparente serve a proteggere il die semiconduttore, modellare il fascio luminoso in uscita (angolo di visione di 130 gradi) e fornire stabilità meccanica per i fili di collegamento che connettono il die ai terminali del package.

13. Tendenze e Sviluppi del Settore

La tendenza negli indicatori e nei LED per piccoli segnali continua verso la miniaturizzazione e una maggiore efficienza. L'altezza di 0,3 mm di questo dispositivo rappresenta uno sforzo continuo per ridurre il profilo dei componenti per prodotti finali sempre più sottili. Inoltre, c'è una spinta continua verso una maggiore efficienza luminosa (più luce in uscita per unità di ingresso elettrico) in tutti i colori, guidata dalle richieste di efficienza energetica. Anche la standardizzazione dell'imballaggio (come lo standard EIA e le specifiche nastro-bobina utilizzate qui) e la compatibilità di processo (riflusso IR) sono tendenze chiave, consentendo ai LED di essere trattati come componenti SMD standard nelle linee di assemblaggio ad alta velocità. Il passaggio a materiali senza piombo e conformi RoHS, come si vede in questo prodotto, è ormai un requisito universale del settore.