Scheda Tecnica LED Blu LTST-C193TBKT-2A - Dimensioni 1.6x0.8x0.35mm - Tensione 2.55-2.95V - Potenza 76mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento fornisce le specifiche tecniche complete per il LTST-C193TBKT-2A, un diodo a emissione luminosa (LED) a montaggio superficiale (SMD). Questo componente appartiene a una categoria di dispositivi optoelettronici ultra-miniaturizzati progettati per assemblaggi elettronici moderni e con vincoli di spazio. La sua funzione principale è fornire una sorgente di luce blu affidabile ed efficiente per applicazioni di indicazione di stato, retroilluminazione e illuminazione decorativa.

I vantaggi principali di questo LED sono definiti dal suo profilo eccezionalmente basso e dall'elevata luminosità in uscita. Con un'altezza di soli 0,35 millimetri, è classificato come un LED chip extra sottile, che ne consente l'uso in elettronica di consumo ultrasottile, dispositivi indossabili e altre applicazioni dove lo spazio verticale è prezioso. Il dispositivo utilizza un chip semiconduttore InGaN (Indio Gallio Nitruro), che è la tecnologia standard del settore per produrre LED blu e verdi ad alta efficienza. Questa tecnologia di chip è nota per la sua stabilità e prestazioni.

Il mercato target per questo componente è ampio, comprendendo produttori di apparecchiature per l'automazione d'ufficio, dispositivi di comunicazione, elettrodomestici e vari prodotti di elettronica di consumo. La sua compatibilità con le attrezzature automatiche pick-and-place e i processi standard di rifusione (reflow) a infrarossi (IR) lo rende adatto a linee di produzione automatizzate ad alto volume, garantendo una qualità costante e riducendo i costi di assemblaggio.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

I Valori Massimi Assoluti definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Questi non sono condizioni operative. Per il LTST-C193TBKT-2A, i limiti chiave sono:

• Dissipazione di Potenza (Pd):76 mW. Questa è la quantità massima di potenza che il package del LED può dissipare come calore senza degradarne le prestazioni o la durata. Superare questo limite, tipicamente pilotando il LED con una corrente eccessiva, causerà un aumento incontrollato della temperatura di giunzione.
• Corrente Diretta Continua (I_F):20 mA. Questa è la massima corrente diretta continua raccomandata per un funzionamento affidabile a lungo termine. La corrente operativa tipica per testare i parametri ottici è molto più bassa, a 2 mA.
• Corrente Diretta di Picco:100 mA, ma solo in condizioni pulsate con un ciclo di lavoro di 1/10 e una larghezza di impulso di 0,1 ms. Questo valore è importante per applicazioni che richiedono lampi brevi e ad alta intensità.
• Intervalli di Temperatura:Il dispositivo può operare a temperature ambiente da -20°C a +80°C e può essere conservato a temperature da -30°C a +100°C.
• Condizioni di Saldatura a Infrarossi:Il package può resistere a una temperatura di picco di rifusione di 260°C per un massimo di 10 secondi, che è lo standard per i processi di saldatura senza piombo (Pb-free).

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi parametri sono misurati a una temperatura ambiente standard di 25°C e definiscono le prestazioni del dispositivo in condizioni operative normali.

• Intensità Luminosa (I_V):Varia da un minimo di 4,50 millicandele (mcd) a un massimo di 18,0 mcd quando pilotato con una corrente diretta (I_F) di 2 mA. L'intensità è misurata utilizzando un sensore filtrato per corrispondere alla risposta fotopica dell'occhio umano (curva CIE).
• Angolo di Visione (2θ_1/2):130 gradi. Questo ampio angolo di visione, caratteristico di una lente trasparente senza diffusore, significa che la luce emessa si diffonde su un'ampia area, rendendolo adatto per applicazioni che richiedono un'illuminazione ad ampio raggio piuttosto che un fascio focalizzato.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_P):468 nanometri (nm). Questa è la lunghezza d'onda specifica alla quale la potenza spettrale in uscita è massima.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):Varia da 465,0 nm a 480,0 nm a I_F=2mA. Questa è la singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano che definisce il colore della luce, derivata dal diagramma di cromaticità CIE.
• Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ):25 nm. Questo indica la purezza spettrale; un valore più piccolo significherebbe una luce più monocromatica.
• Tensione Diretta (V_F):Varia da 2,55V a 2,95V a I_F=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 (I_R):Massimo di 10 microampere (μA) quando viene applicata una tensione inversa (V_R) di 5V.Importante:Questo LED non è progettato per funzionare in polarizzazione inversa; questo test è solo per la caratterizzazione della dispersione.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nella produzione di massa, i LED vengono suddivisi in bin di prestazioni. Il LTST-C193TBKT-2A utilizza un sistema di binning tridimensionale.

3.1 Binning della Tensione Diretta

Le unità sono misurate in Volt (V) a una corrente di test di 2 mA. I bin garantiscono che i LED in un circuito abbiano cadute di tensione simili, promuovendo una luminosità uniforme quando collegati in parallelo.

• Bin A: 2,55V (Min) a 2,65V (Max)
• Bin 1: 2,65V a 2,75V
• Bin 2: 2,75V a 2,85V
• Bin 3: 2,85V a 2,95V

Tolleranza all'interno di ogni bin: ±0,1V.

3.2 Binning dell'Intensità Luminosa

Le unità sono in millicandele (mcd) a I_F=2mA. Ciò consente la selezione di LED per applicazioni che richiedono livelli di luminosità specifici.

• Bin J: 4,50 mcd a 7,10 mcd
• Bin K: 7,10 mcd a 11,20 mcd
• Bin L: 11,20 mcd a 18,0 mcd

Tolleranza all'interno di ogni bin: ±15%.

3.3 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

Le unità sono in nanometri (nm) a I_F=2mA. Questo controlla la tonalità precisa del blu.

• Bin AC: 465,0 nm a 470,0 nm (più blu, lunghezza d'onda più corta)
• Bin AD: 470,0 nm a 475,0 nm
• Bin AE: 475,0 nm a 480,0 nm (leggermente più verde, lunghezza d'onda più lunga)

Tolleranza all'interno di ogni bin: ±1 nm.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene grafici specifici siano referenziati nella scheda tecnica (ad es., Figura 1 per la distribuzione spettrale, Figura 6 per l'angolo di visione), il comportamento tipico di tali LED InGaN può essere descritto:

• Curva Corrente vs. Tensione (I-V):La tensione diretta (V_F) ha un coefficiente di temperatura positivo; diminuisce leggermente all'aumentare della temperatura di giunzione per una data corrente. La curva è esponenziale vicino alla tensione di soglia (~2,5V) e diventa più lineare a correnti più elevate.
• Intensità Luminosa vs. Corrente (Curva L-I):L'emissione luminosa è approssimativamente proporzionale alla corrente diretta nell'intervallo operativo normale (es., fino a 20mA). Tuttavia, l'efficienza (lumen per watt) tipicamente raggiunge il picco a una corrente inferiore al valore massimo nominale e poi diminuisce a causa di effetti termici e di droop.
• Caratteristiche di Temperatura:L'intensità luminosa dei LED blu InGaN generalmente diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Anche la lunghezza d'onda dominante si sposta leggermente (solitamente verso lunghezze d'onda più lunghe) con l'aumento della temperatura.
• Distribuzione Spettrale:Lo spettro è una curva di tipo Gaussiano centrata attorno alla lunghezza d'onda di picco di 468 nm, con una larghezza a mezza altezza definita di 25 nm.

5. Informazioni Meccaniche e di Imballaggio

5.1 Dimensioni del Package

Il LED si conforma a un'impronta standard del package EIA. Le dimensioni chiave (in millimetri) includono una lunghezza di 1,6mm, una larghezza di 0,8mm e l'altezza ultra sottile caratteristica di 0,35mm. Disegni meccanici dettagliati specificano le posizioni dei pad, il contorno del componente e le tolleranze (tipicamente ±0,10mm).

5.2 Identificazione della Polarità

Il catodo è tipicamente contrassegnato, spesso da una tacca, una marcatura verde sul nastro o un angolo smussato sul dispositivo stesso. La polarità corretta deve essere osservata durante l'assemblaggio per prevenire danni da polarizzazione inversa.

5.3 Progetto Consigliato dei Pads di Saldatura

Viene fornita una raccomandazione per il land pattern per garantire la formazione affidabile dei giunti di saldatura e un corretto allineamento durante la rifusione. Lo spessore consigliato per lo stencil per l'applicazione della pasta saldante è al massimo di 0,10mm per prevenire ponticelli di saldatura tra i pad ravvicinati.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Rifusione (Reflow)

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

• Preriscaldamento:da 150°C a 200°C.
• Tempo di Preriscaldamento:Massimo 120 secondi per attivare correttamente il flussante e minimizzare lo shock termico.
• Temperatura di Picco:Massimo 260°C.
• Tempo Sopra il Liquido:Il profilo campione a pagina 3 mostra il tempo critico in cui la saldatura è fusa, che deve essere controllato per una corretta formazione del giunto.
• Tempo Totale di Saldatura al Picco:Massimo 10 secondi. Il processo non dovrebbe essere ripetuto più di due volte.

Poiché il progetto del circuito stampato, la pasta e le caratteristiche del forno variano, questo profilo è un obiettivo generico che deve essere validato per configurazioni produttive specifiche.

6.2 Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale, utilizzare un saldatore con una temperatura non superiore a 300°C e limitare il tempo di contatto a un massimo di 3 secondi per una singola operazione. Il calore eccessivo può danneggiare il package in plastica e il die semiconduttore.

6.3 Pulizia

Non utilizzare detergenti chimici non specificati. Se è necessaria la pulizia dopo la saldatura, immergere il LED in alcol etilico o isopropilico a temperatura normale per meno di un minuto. Solventi aggressivi possono danneggiare la lente in epossidico e il package.

6.4 Conservazione e Manipolazione

• Precauzioni ESD:I LED sono sensibili alle scariche elettrostatiche (ESD). Utilizzare braccialetti antistatici, tappetini antistatici e attrezzature correttamente messe a terra durante la manipolazione.
• Sensibilità all'Umidità:Mentre si trova nella sua originale busta sigillata a tenuta di umidità con essiccante, il dispositivo ha una durata di conservazione di un anno se conservato a ≤30°C e ≤90% UR. Una volta aperta la busta, i LED dovrebbero essere conservati a ≤30°C e ≤60% UR.
• Tempo di Esposizione (Floor Life):I componenti esposti all'aria ambiente dovrebbero subire la rifusione IR entro 672 ore (28 giorni). Per esposizioni più lunghe, conservare in un contenitore sigillato con essiccante o in un essiccatore a azoto. Se esposti per più di 672 ore, si raccomanda una cottura (bake-out) a circa 60°C per almeno 20 ore prima della saldatura per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire il fenomeno del "popcorning" durante la rifusione.

7. Informazioni su Imballaggio e Ordini

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

I LED sono forniti in nastro portacomponenti goffrato standard del settore, sigillato con un nastro di copertura superiore.

• Dimensione Bobina:7 pollici di diametro.
• Quantità per Bobina:5000 pezzi.
• Quantità Minima di Imballaggio:500 pezzi per quantità residue.
• Componenti Mancanti:È consentito un massimo di due tasche vuote consecutive nel nastro.
• Standard:L'imballaggio è conforme alle specifiche ANSI/EIA-481-1-A-1994.

8. Suggerimenti Applicativi

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Indicatori di Stato:Accensione, carica della batteria, attività di rete e indicatori di modalità in smartphone, tablet, laptop e dispositivi IoT.
• Retroilluminazione:Per interruttori a membrana, piccoli display LCD o pannelli decorativi nell'elettronica di consumo e negli elettrodomestici.
• Illuminazione Decorativa:Illuminazione d'accento negli interni automobilistici, periferiche per gaming ed elettronica domestica.

8.2 Considerazioni di Progetto

• Limitazione della Corrente:Utilizzare sempre una resistenza in serie o un driver a corrente costante per limitare la corrente diretta al livello desiderato (es., 2mA per una luminosità tipica o fino a 20mA per il massimo). Non collegare direttamente a una sorgente di tensione.
• Gestione Termica:Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa, assicurare un'adeguata area di rame sul PCB o via termiche sotto i pad se si opera ad alte temperature ambiente o vicino alla corrente massima per aiutare a dissipare il calore e mantenere la durata del LED e la stabilità del colore.
• Progetto Ottico:La lente trasparente produce un pattern di emissione Lambertiano (ampio angolo di visione). Per un fascio più focalizzato, sarebbe necessaria un'ottica secondaria esterna (lente o light guide).
• Ambito Applicativo:Questo componente è destinato ad applicazioni commerciali e industriali standard. Per applicazioni che richiedono un'affidabilità eccezionale dove un guasto potrebbe compromettere la sicurezza (es., aviazione, supporto vitale medico), la consultazione con il produttore del componente per una valutazione di idoneità è obbligatoria.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

Il principale fattore di differenziazione del LTST-C193TBKT-2A è la suaaltezza di 0,35mm. Rispetto ai LED standard 0603 o 0402 che sono tipicamente alti 0,6-0,8mm, questo rappresenta una riduzione del profilo del 40-50%. Questo è un vantaggio critico nella tendenza in corso della miniaturizzazione dei dispositivi, in particolare per smartphone, laptop ultra sottili e tecnologia indossabile dove lo spazio interno è severamente limitato.

Inoltre, la combinazione di questo fattore di forma ultra sottile con un'intensità luminosa relativamente alta (fino a 18,0 mcd a soli 2mA) è notevole. Molti LED altrettanto sottili possono sacrificare la luminosità. L'uso di un chip InGaN collaudato garantisce una buona coerenza di colore e affidabilità all'interno dei suoi bin specificati.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

10.1 Quale valore di resistenza devo usare con un'alimentazione a 5V?

Usando la Legge di Ohm (R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F) e assumendo una V_Ftipica di 2,8V e una I_Fdesiderata di 10mA: R = (5V - 2,8V) / 0,010A = 220 Ohm. Utilizzare sempre la V_Fmassima dalla scheda tecnica (2,95V) per un progetto conservativo per garantire che la corrente non superi il limite: R_min= (5V - 2,95V) / 0,010A = 205 Ohm (usare un valore standard di 220Ω o 240Ω).

10.2 Posso pilotare questo LED alla sua corrente massima di 20mA in modo continuo?

Sì, ma con importanti considerazioni. A 20mA, la dissipazione di potenza è approssimativamente 2,8V * 0,020A = 56mW, che è al di sotto del massimo assoluto di 76mW. Tuttavia, operare al valore massimo nominale genererà più calore, potenzialmente riducendo la durata del LED e causando un leggero spostamento del colore e un calo dell'efficienza luminosa nel tempo. Per una longevità e stabilità ottimali, si raccomanda di operare a una corrente inferiore (es., 5-10mA) se la luminosità è sufficiente.

10.3 Perché l'angolo di visione è così ampio (130°)?

La lente in epossidico trasparente (non diffusa) è modellata per creare una forma emisferica sopra il minuscolo chip LED. Questa forma agisce come una lente che rifrange la luce dalla piccola sorgente puntiforme, diffondendola su un angolo molto ampio. Questo è ideale per applicazioni in cui il LED deve essere visibile da molte posizioni di visione diverse, non solo frontalmente.

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

Lunghezza d'Onda di Picco (λ_P):La lunghezza d'onda fisica alla quale il LED emette la massima potenza ottica. È una proprietà del materiale semiconduttore.Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):La lunghezza d'onda percettiva. È la singola lunghezza d'onda della luce monocromatica che apparirebbe dello stesso colore della luce del LED a un osservatore umano standard. A causa della forma della curva di sensibilità dell'occhio umano e della larghezza spettrale del LED, questi due valori sono diversi. La lunghezza d'onda dominante è più rilevante per la specifica del colore nel progetto.

11. Caso Pratico di Progetto e Utilizzo

Scenario: Progettazione di una barra di stato multi-LED per un altoparlante Bluetooth portatile.Il progetto richiede 5 LED blu per indicare il livello della batteria. Lo spazio è estremamente limitato dietro un sottile diffusore in plastica.

Selezione del Componente:Il LTST-C193TBKT-2A è scelto per la sua altezza di 0,35mm, che gli permette di adattarsi al contenitore sottile. L'ampio angolo di visione di 130° garantisce che la barra luminosa sia visibile da varie angolazioni.

Progetto del Circuito:I LED devono essere pilotati da un regolatore a 3,3V sulla scheda principale. Mirando a un livello di luminosità nel mezzo del Bin K (~9 mcd), viene selezionata una corrente diretta di 5mA per una buona visibilità ed efficienza energetica. Utilizzando la V_Fmassima di 2,95V per un progetto conservativo: R = (3,3V - 2,95V) / 0,005A = 70 Ohm. Viene scelta una resistenza standard da 68Ω, risultando in una corrente leggermente più alta di ~5,1mA.

Layout del PCB:Viene utilizzato il layout dei pad di saldatura consigliato dalla scheda tecnica. Una piccola area di rame è collegata ai pad del catodo (che sono tipicamente collegati termicamente al substrato del LED) per aiutare la dissipazione del calore, specialmente poiché cinque LED saranno raggruppati strettamente insieme.

Assemblaggio:I LED sono posizionati utilizzando attrezzature automatiche dal nastro da 8mm. La linea di assemblaggio utilizza un profilo di rifusione senza piombo validato rispetto al suggerimento conforme JEDEC nella scheda tecnica, con un attento monitoraggio della temperatura di picco e del tempo sopra il liquido per prevenire danni termici al package ultra sottile.

12. Introduzione al Principio Tecnologico

Il LTST-C193TBKT-2A è basato su un chip semiconduttore InGaN (Indio Gallio Nitruro). Il principio di emissione della luce è l'elettroluminescenza. Quando una tensione diretta viene applicata attraverso la giunzione p-n del semiconduttore, gli elettroni dalla regione di tipo n e le lacune dalla regione di tipo p vengono iniettati nella regione attiva. Lì, si ricombinano, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). La lunghezza d'onda specifica (colore) della luce emessa è determinata dall'energia del bandgap del materiale semiconduttore. Regolando il rapporto tra Indio e Gallio nel composto InGaN, il bandgap può essere sintonizzato per produrre luce attraverso lo spettro del blu, verde e vicino ultravioletto. Il chip viene poi incapsulato in una resina epossidica trasparente che forma la lente, protegge la delicata struttura semiconduttrice da danni meccanici e ambientali e aiuta a estrarre la luce in modo efficiente dal chip.

13. Tendenze e Sviluppi del Settore

Lo sviluppo di LED come il LTST-C193TBKT-2A è guidato da diverse tendenze chiave nel settore dell'elettronica:

• Miniaturizzazione:La spinta incessante per dispositivi di consumo più sottili e piccoli richiede componenti con impronte e altezze sempre più ridotte. Il profilo di 0,35mm rappresenta un attuale punto di riferimento per i LED chip in applicazioni ad alto volume.
• Efficienza Aumentata:I continui miglioramenti nella crescita epitassiale InGaN e nel design dei chip continuano ad aumentare l'efficienza luminosa (lumen per watt) dei LED blu, consentendo un'uscita più luminosa a correnti più basse, il che riduce il consumo energetico e la generazione di calore.
• Packaging Avanzato:La tecnologia di packaging è critica per dispositivi ultra sottili. Gli sviluppi nei composti di stampaggio, materiali di attacco del die e tecniche di packaging a livello di wafer (WLP) consentono componenti miniaturizzati più robusti e affidabili.
• Automazione e Standardizzazione:La compatibilità con l'imballaggio a nastro e bobina, il posizionamento automatico e i profili di rifusione standard è essenziale per l'integrazione negli ecosistemi di produzione automatizzati globali, mantenendo bassi i costi di assemblaggio e alta la qualità.

Le direzioni future potrebbero includere package ancora più sottili, circuiti driver integrati all'interno del package LED (LED intelligenti) e ulteriori miglioramenti nella coerenza del colore e nelle prestazioni termiche.