LTST-C191TBKT LED SMD Blu - Dimensioni 3.2x1.6x0.55mm - Tensione 2.8-3.8V - Potenza 76mW - Documentazione Tecnica in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTST-C191TBKT è un diodo a emissione luminosa (LED) a montaggio superficiale (SMD) progettato per applicazioni elettroniche moderne con vincoli di spazio. Appartiene a una categoria di LED a chip ultra sottili, caratterizzati da un profilo estremamente ridotto di soli 0,55 mm. Ciò lo rende una scelta ideale per l'illuminazione di sfondo in elettronica di consumo sottile, per spie luminose in dispositivi portatili e per display di stato dove lo spazio verticale è prezioso. Il dispositivo utilizza un chip semiconduttore InGaN (Nitruro di Indio e Gallio), che è lo standard del settore per produrre luce blu ad alta efficienza. È confezionato su nastro da 8 mm e fornito su bobine standard da 7 pollici di diametro, rendendolo pienamente compatibile con le attrezzature di assemblaggio automatico pick-and-place ad alta velocità utilizzate nella produzione di massa.

1.1 Caratteristiche e Vantaggi Principali

I vantaggi principali di questo LED derivano dal suo design fisico ed elettrico. La caratteristica più notevole è la sua altezza ultra sottile di 0,55 mm, che risponde direttamente alla tendenza verso prodotti finali più sottili. È classificato come prodotto verde e conforme alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose), garantendo il rispetto degli standard ambientali internazionali. La tecnologia del chip InGaN fornisce un'elevata intensità luminosa da una sorgente piccola. La sua impronta del package standard EIA (Electronic Industries Alliance) garantisce la compatibilità con una vasta gamma di layout PCB (Printed Circuit Board) e librerie di design esistenti. Inoltre, è progettato per essere compatibile con i processi standard di saldatura a rifusione a infrarossi (IR), che è il metodo predominante per il fissaggio dei componenti SMD, semplificando il flusso di lavoro di produzione.

2. Specifiche Tecniche: Analisi Approfondita

Questa sezione fornisce una scomposizione dettagliata dei limiti assoluti e delle caratteristiche operative del dispositivo, fondamentali per una progettazione del circuito affidabile.

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. La corrente continua massima in diretta (I_F) è di 20 mA. In condizioni di impulso con un ciclo di lavoro di 1/10 e una larghezza di impulso di 0,1 ms, è ammissibile una corrente di picco in diretta più elevata di 100 mA. La dissipazione di potenza totale non deve superare i 76 mW, un limite dettato dalla capacità del package di trasferire calore al PCB. Il dispositivo è classificato per un intervallo di temperatura operativa da -20°C a +80°C e può essere conservato in ambienti da -30°C a +100°C. Per l'assemblaggio, può sopportare una temperatura di picco di saldatura a rifusione a infrarossi di 260°C per un massimo di 10 secondi.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi parametri sono misurati a una temperatura ambiente standard (T_a) di 25°C e una corrente in diretta di 20 mA, salvo diversa specificazione. Definiscono le prestazioni del dispositivo in condizioni operative normali.

• Intensità Luminosa (I_V):Varia da un minimo di 28,0 mcd a un massimo di 180,0 mcd. Il valore effettivo per un'unità specifica dipende dal suo codice di bin (vedi Sezione 3). L'intensità è misurata utilizzando un sensore filtrato per corrispondere alla curva di risposta fotopica (dell'occhio umano).
• Angolo di Visione (2θ_1/2):Un ampio angolo di 130 gradi, definito come il punto fuori asse in cui l'intensità luminosa scende alla metà del suo valore sull'asse (0°). Ciò indica un pattern di emissione Lambertiano o quasi-Lambertiano, adatto per applicazioni che richiedono un'illuminazione ad ampia area piuttosto che un fascio focalizzato.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λ_P):Tipicamente 468 nm. Questa è la lunghezza d'onda alla quale la distribuzione spettrale di potenza è al massimo.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):Varia da 465,0 nm a 475,0 nm. Questa è l'unica lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano per corrispondere al colore del LED, derivata dal diagramma di cromaticità CIE. È il parametro chiave per la coerenza del colore.
• Larghezza a Mezza Altezza della Linea Spettrale (Δλ):Approssimativamente 25 nm. Misura la larghezza di banda della luce emessa, indicando la purezza spettrale. Un valore tipico per un LED blu InGaN.
• Tensione in Diretta (V_F):Varia da 2,80 V a 3,80 V a 20 mA. Il valore esatto è classificato in bin (vedi Sezione 3). Questo parametro è cruciale per progettare il circuito di limitazione della corrente.
• Corrente Inversa (I_R):Massimo di 10 μA quando viene applicata una tensione inversa (V_R) di 5V. È fondamentale notare che questo LED ènon progettato per il funzionamento inverso; questa condizione di test è solo per la caratterizzazione. Applicare una polarizzazione inversa nel circuito potrebbe danneggiare il dispositivo.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nella produzione di massa, i LED vengono suddivisi in bin di prestazione. Il LTST-C191TBKT utilizza un sistema di binning tridimensionale per i parametri chiave.

3.1 Binning della Tensione in Diretta

Le unità sono classificate nei bin da D7 a D11 in base alla loro tensione in diretta (V_F) a 20 mA. Ad esempio, il bin D7 contiene LED con V_Ftra 2,80V e 3,00V, mentre il bin D11 contiene quelli da 3,60V a 3,80V. La tolleranza all'interno di ogni bin è di ±0,1V. Selezionare LED dallo stesso bin di tensione aiuta a mantenere uniformità di luminosità e consumo energetico in un array.

3.2 Binning dell'Intensità Luminosa

L'intensità è classificata nei codici N, P, Q e R. Il bin N copre 28,0-45,0 mcd, e il bin R copre l'intervallo più alto di 112,0-180,0 mcd. La tolleranza per ogni bin di intensità è del ±15%. Ciò consente ai progettisti di scegliere un livello di luminosità appropriato per la loro applicazione, bilanciando visibilità ed efficienza energetica.

3.3 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

Il colore (lunghezza d'onda dominante) è classificato in due codici: AC (465,0-470,0 nm) e AD (470,0-475,0 nm), con una tolleranza di ±1 nm per bin. Questo controllo rigoroso garantisce una variazione di colore minima, essenziale per applicazioni come l'illuminazione di sfondo multi-LED o indicatori di stato dove l'abbinamento dei colori è importante.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene specifiche curve grafiche siano referenziate nella scheda tecnica (ad es., Figura 1 per la distribuzione spettrale, Figura 6 per l'angolo di visione), le loro implicazioni sono standard per i LED InGaN. La curva corrente in diretta vs. tensione in diretta (I-V) mostrerebbe la tipica relazione esponenziale, con la tensione di ginocchio intorno a 2,8-3,0V. La curva intensità luminosa vs. corrente in diretta è generalmente lineare fino alla corrente nominale, dopodiché l'efficienza può diminuire a causa del riscaldamento. La lunghezza d'onda dominante ha tipicamente un leggero coefficiente di temperatura negativo, il che significa che può spostarsi verso lunghezze d'onda più lunghe (leggermente più verde) all'aumentare della temperatura di giunzione. L'ampia curva dell'angolo di visione di 130 gradi conferma un profilo di emissione quasi-Lambertiano.

5. Informazioni Meccaniche e di Package

5.1 Dimensioni Fisiche

Il package segue un'impronta standard EIA. Le dimensioni chiave includono una lunghezza tipica di 3,2 mm, una larghezza di 1,6 mm e l'altezza caratteristica di 0,55 mm. Disegni dimensionati dettagliati sono forniti nella scheda tecnica per la progettazione del land pattern del PCB. Tutte le dimensioni hanno una tolleranza standard di ±0,10 mm salvo diversa specificazione.

5.2 Identificazione della Polarità e Progettazione dei Pad

Il LED ha un anodo e un catodo. La polarità è tipicamente indicata da una marcatura sul package o da una caratteristica asimmetrica nell'impronta. La scheda tecnica include le dimensioni suggerite per i pad di saldatura per garantire la formazione di un filetto di saldatura affidabile durante la rifusione, fondamentale sia per la connessione elettrica che per la resistenza meccanica. Una corretta progettazione dei pad aiuta anche la dissipazione del calore.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione

Il dispositivo è qualificato per processi di saldatura senza piombo (Pb-free). Viene fornito un profilo di rifusione a infrarossi suggerito, conforme agli standard JEDEC. I parametri chiave includono una zona di pre-riscaldamento (tipicamente 150-200°C), una rampa controllata fino a una temperatura di picco non superiore a 260°C e un tempo sopra il liquidus (TAL) appropriato per la pasta saldante. La temperatura di picco di 260°C non deve essere superata per più di 10 secondi. Si sottolinea che il profilo esatto deve essere caratterizzato per il design PCB specifico, i componenti e la pasta saldante utilizzati.

6.2 Saldatura Manuale

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

6.3 Condizioni di Conservazione e Manipolazione

I LED sono sensibili all'umidità. Quando conservati nella loro originale busta sigillata anti-umidità con essiccante, dovrebbero essere mantenuti a ≤30°C e ≤90% UR e utilizzati entro un anno. Una volta aperta la busta, l'ambiente di conservazione non deve superare i 30°C e il 60% UR. I componenti esposti all'umidità ambientale per più di 672 ore (28 giorni) dovrebbero essere sottoposti a baking a circa 60°C per almeno 20 ore prima della saldatura a rifusione per prevenire il "popcorning" (crepe del package dovute alla pressione del vapore). Per la conservazione prolungata fuori dalla busta originale, utilizzare un contenitore sigillato con essiccante.

6.4 Pulizia

Se è richiesta la pulizia dopo la saldatura, dovrebbero essere utilizzati solo solventi specificati. Si raccomanda di immergere il LED in alcol etilico o isopropilico a temperatura normale per meno di un minuto. Detergenti chimici non specificati potrebbero danneggiare il materiale plastico del package.

7. Confezionamento e Informazioni per l'Ordine

Il confezionamento standard è nastro portante goffrato da 8 mm di larghezza su bobine da 7 pollici (178 mm) di diametro. Ogni bobina contiene 5000 pezzi del LED LTST-C191TBKT. Il nastro utilizza una copertura superiore per sigillare le tasche vuote. Il confezionamento segue le specifiche ANSI/EIA 481-1-A-1994. Per i resti di produzione, si applica una quantità minima di confezionamento di 500 pezzi.

8. Suggerimenti Applicativi

8.1 Scenari Applicativi Tipici

Il profilo ultra sottile rende questo LED ideale per: retroilluminazione di tasti su tastiere sottili o telecomandi, indicatori di stato in smartphone, tablet e laptop ultra sottili, illuminazione di pannelli in cruscotti automobilistici o elettrodomestici, e come indicatore blu generico in PCB densamente popolati.

8.2 Considerazioni e Note di Progettazione

• Pilotaggio della Corrente:Un LED è un dispositivo pilotato a corrente. Utilizzare sempre una resistenza di limitazione della corrente in serie o un circuito driver a corrente costante. Il valore della resistenza è calcolato utilizzando R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Utilizzare il massimo V_Fdal bin o dalla scheda tecnica per garantire che la corrente non superi i 20 mA nelle condizioni peggiori.
• Protezione ESD:Il chip InGaN è sensibile alle scariche elettrostatiche (ESD). Devono essere utilizzati controlli ESD adeguati (braccialetti, postazioni di lavoro messe a terra, pavimentazione conduttiva) durante la manipolazione e l'assemblaggio.
• Gestione Termica:Sebbene la potenza sia bassa, garantire un buon percorso termico dai pad del LED al rame del PCB aiuta a mantenere le prestazioni e la longevità, specialmente quando pilotato alla corrente massima o vicino ad essa.
• Protezione dalla Tensione Inversa:Poiché il dispositivo non è progettato per la polarizzazione inversa, considerare l'aggiunta di un diodo di protezione in parallelo (catodo ad anodo) se il LED potrebbe essere esposto a tensione inversa nel circuito.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Il principale elemento di differenziazione del LTST-C191TBKT è la sua altezza di 0,55 mm, che è inferiore a quella di molti LED SMD standard (ad es., package 0603 o 0402 che spesso sono >0,8 mm di altezza). Rispetto ai LED side-view, offre un formato a emissione superiore con un ampio angolo di visione. La sua tecnologia InGaN fornisce un'efficienza più elevata e una migliore saturazione del colore rispetto alle vecchie tecnologie di LED blu. Il sistema di binning completo offre una migliore coerenza di colore e luminosità rispetto alle alternative non classificate o classificate in modo approssimativo, il che è fondamentale per applicazioni multi-LED.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Di quale resistenza ho bisogno per un'alimentazione a 5V?

R: Utilizzando il massimo V_Fdi 3,8V e l'I_Fobiettivo di 20mA: R = (5V - 3,8V) / 0,02A = 60 Ω. Una resistenza standard da 62 Ω o 68 Ω sarebbe adatta. Verificare sempre con il bin V_Feffettivo dei vostri LED.

D: Posso pilotarlo con un'alimentazione a 3,3V?

R: Possibilmente, ma con attenzione. Se il V_Fdel LED è all'estremità alta del suo intervallo (ad es., 3,8V), un'alimentazione a 3,3V potrebbe non accenderlo completamente o per niente. Sarebbe necessario controllare il V_Fminimo (2,8V) e probabilmente utilizzare un driver a corrente costante invece di una semplice resistenza per un funzionamento affidabile.

D: Come interpreto il valore dell'intensità luminosa?

R: L'intensità luminosa (mcd) misura la luminosità in una direzione specifica (sull'asse). L'ampio angolo di visione significa che questa luminosità è distribuita su una vasta area, quindi la luminosità percepita su una superficie dipende dalla distanza e dall'angolo. Per confronto, un tipico LED through-hole da 5mm potrebbe essere 1000-5000 mcd ma con un fascio molto più stretto.

D: È adatto per uso esterno?

R: L'intervallo di temperatura operativa (-20°C a +80°C) copre molte condizioni esterne. Tuttavia, l'esposizione prolungata alla luce solare diretta (UV) e agli agenti atmosferici potrebbe degradare il package plastico. Per ambienti aggressivi, confermare l'idoneità con il produttore e considerare rivestimenti protettivi.

11. Esempi Pratici di Progettazione e Utilizzo

Esempio 1: Barra di Stato Multi-LED:Progettare un grafico a barre con 10 LED blu. Per garantire un aspetto uniforme, specificare LED dallo stesso bin di Lunghezza d'Onda Dominante (ad es., tutti bin AD) e dallo stesso bin di Intensità Luminosa (ad es., tutti bin P). Pilotarli con una singola sorgente di corrente costante condivisa tramite transistor o un IC driver LED per garantire corrente identica e quindi luminosità e colore identici.

Esempio 2: Retroilluminazione di un Interruttore a Membrana Sottile:L'altezza di 0,55 mm consente al LED di adattarsi dietro uno strato a membrana e un diffusore in un assemblaggio di spessore inferiore a 2 mm. L'ampio angolo di visione di 130 gradi garantisce un'illuminazione uniforme dell'icona dell'interruttore. Una corrente di 10-15 mA (invece di 20 mA) potrebbe essere sufficiente, riducendo il consumo energetico e il calore.

12. Introduzione al Principio Tecnologico

Il LTST-C191TBKT si basa sulla tecnologia semiconduttore InGaN. Quando una tensione in diretta viene applicata attraverso la giunzione p-n, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva. La loro ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La composizione specifica della lega di Nitruro di Indio e Gallio nella struttura a pozzo quantico determina l'energia del bandgap, e quindi la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa. Per la luce blu, è richiesto un bandgap corrispondente a circa 2,6-2,7 elettronvolt (eV). Il package plastico serve a proteggere il fragile die semiconduttore, fornire una struttura meccanica e incorpora una lente che modella l'uscita luminosa, risultando nell'ampio angolo di visione.

13. Tendenze e Sviluppi del Settore

La tendenza nei LED SMD per l'elettronica di consumo continua verso la miniaturizzazione (impronte più piccole e profili più bassi) e una maggiore efficienza (più luce in uscita per watt di ingresso elettrico). C'è anche una spinta verso una migliore coerenza del colore e un binning più stretto da parte dei produttori. L'adozione di materiali senza piombo e senza alogeni per la conformità ambientale è standard. In termini di applicazione, l'integrazione è fondamentale, con i LED sempre più spesso co-confezionati con driver o sensori, o incorporati direttamente nei PCB. La tecnologia InGaN sottostante è matura ma continua a vedere miglioramenti incrementali nell'efficienza quantica interna e nella longevità.