Scheda Tecnica LED Blu LTST-C190TBKT-10A - Dimensioni 3.2x1.6x0.8mm - Tensione 2.75-3.35V - Potenza 76mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche di un LED blu ad alte prestazioni per montaggio superficiale, progettato per applicazioni elettroniche moderne che richiedono fattori di forma compatti e funzionamento affidabile. Il dispositivo è caratterizzato da un profilo eccezionalmente basso, che lo rende adatto per progetti con vincoli di spazio come display ultra-sottili, unità di retroilluminazione ed elettronica di consumo portatile.

I vantaggi principali di questo componente includono la conformità agli standard RoHS e ai prodotti verdi, garantendo il rispetto dell'ambiente. Utilizza un chip semiconduttore InGaN (Indio Gallio Nitruro), noto per produrre luce blu ad alta efficienza. Il package è completamente compatibile con le attrezzature standard di assemblaggio automatico pick-and-place ed è qualificato per l'uso con processi di rifusione a infrarossi senza piombo (Pb-free), allineandosi alle esigenze produttive contemporanee.

Il mercato di riferimento comprende un'ampia gamma di settori, inclusi ma non limitati a: elettronica di consumo (smartphone, tablet, laptop), illuminazione interna automobilistica, indicatori di stato, illuminazione di pannelli e illuminazione decorativa generale dove è necessaria una sorgente puntiforme blu luminosa e affidabile.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

I limiti operativi del dispositivo sono definiti a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C. La massima dissipazione di potenza continua è di 76 milliwatt (mW). La corrente diretta in continua non deve superare i 20 mA per un funzionamento a lungo termine affidabile. Per applicazioni in impulso, è ammessa una corrente diretta di picco di 100 mA in condizioni specifiche: ciclo di lavoro 1/10 e larghezza dell'impulso di 0.1 millisecondi. Il componente 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. È cruciale notare che può resistere alla rifusione a infrarossi a una temperatura di picco di 260°C per una durata di 10 secondi, standard per l'assemblaggio senza piombo.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

I parametri di prestazione chiave sono misurati a Ta=25°C e una corrente di test standard (IF) di 10 mA.

• Intensità Luminosa (Iv):Varia da un minimo di 18.0 millicandele (mcd) a un valore tipico di 90.0 mcd. Questa misura viene effettuata utilizzando una combinazione di sensore e filtro che approssima la curva standard di risposta fotopica dell'occhio CIE.
• Angolo di Visione (2θ1/2):È specificato un ampio angolo di visione di 130 gradi. Questo è definito come l'angolo fuori asse in cui l'intensità luminosa scende alla metà del suo valore assiale (sull'asse).
• Lunghezza d'Onda di Picco (λP):La lunghezza d'onda alla quale l'emissione spettrale è più forte è tipicamente di 468 nanometri (nm).
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd):Questo parametro, derivato dal diagramma di cromaticità CIE, definisce il colore percepito del LED. Varia da 465.0 nm a 475.0 nm.
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ):La semilarghezza della riga spettrale è di 25 nm, indicando la diffusione delle lunghezze d'onda emesse attorno al picco.
• Tensione Diretta (VF):A 10 mA, la caduta di tensione sul LED varia da 2.75 Volt (min) a 3.35 Volt (max).
• Corrente Inversa (IR):Con una tensione inversa (VR) applicata di 5V, la corrente di dispersione è al massimo di 10 microampere (μA). È fondamentale notare che il dispositivo non è progettato per funzionare in polarizzazione inversa; questa condizione di test è solo per caratterizzazione.

Attenzione alle Scariche Elettrostatiche (ESD):Il LED è sensibile all'elettricità statica e ai sovratensioni. Procedure di manipolazione ESD adeguate, inclusi l'uso di braccialetti collegati a terra, guanti antistatici e attrezzature messe a terra, sono obbligatorie durante la manipolazione e l'assemblaggio per prevenire danni.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nella produzione e nell'applicazione, i LED vengono suddivisi in bin di prestazione in base a parametri chiave. Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfino specifici requisiti di circuito e ottici.

3.1 Binning della Tensione Diretta

Le unità sono categorizzate in bin (J8, J9, J10, J11) in base alla loro tensione diretta a 10 mA. Ogni bin ha una tolleranza di ±0.1V.

• J8: 2.75V - 2.90V
• J9: 2.90V - 3.05V
• J10: 3.05V - 3.20V
• J11: 3.20V - 3.35V

3.2 Binning dell'Intensità Luminosa

I LED sono binnati (M1, M2, N1, N2, P1, P2, Q1) in base alla loro intensità luminosa in uscita a 10 mA, con una tolleranza di ±15% per bin. Questo intervallo spazia da 18.0 mcd (min M1) a 90.0 mcd (max Q1).

3.3 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

La coerenza del colore è controllata attraverso i bin di lunghezza d'onda AC e AD, ciascuno con una tolleranza di ±1 nm.

• AC: 465.0 nm - 470.0 nm
• AD: 470.0 nm - 475.0 nm

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene nel datasheet siano referenziate curve grafiche specifiche (ad es., Figura 1 per l'emissione spettrale, Figura 6 per l'angolo di visione), i dati forniti consentono un'analisi critica. La relazione tra corrente diretta (IF) e intensità luminosa (Iv) è tipicamente super-lineare a correnti basse, diventando più lineare e poi saturando a correnti più elevate. I progettisti devono operare entro il limite di corrente continua specificato per evitare un degrado accelerato. La tensione diretta ha un coefficiente di temperatura negativo, il che significa che diminuisce leggermente all'aumentare della temperatura di giunzione. Anche le caratteristiche spettrali (lunghezza d'onda di picco e dominante) dipendono dalla temperatura, spostandosi generalmente verso lunghezze d'onda più lunghe (red-shift) con l'aumento della temperatura, una proprietà fondamentale delle sorgenti luminose a semiconduttore.

5. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

5.1 Dimensioni del Package

Il dispositivo presenta un package standard EIA con geometria ultra-sottile. La dimensione chiave è la sua altezza di 0.80 mm (massimo). Altre dimensioni critiche includono lunghezza e larghezza, standard per questo tipo di package, garantendo compatibilità con l'assemblaggio automatico. Tutte le tolleranze dimensionali sono tipicamente ±0.10 mm salvo diversa specificazione. Disegni dimensionati dettagliati sono essenziali per il progetto del land pattern sul PCB.

5.2 Identificazione della Polarità e Progetto dei Pad

Il componente ha terminali anodo e catodo. La polarità è tipicamente indicata da una marcatura sul package, come una tacca, un punto o un angolo tagliato. Il datasheet include le dimensioni suggerite per i pad di saldatura per garantire un giunto saldato affidabile, un corretto allineamento e un adeguato rilievo termico durante il processo di rifusione. Rispettare queste raccomandazioni è cruciale per la resa produttiva e l'affidabilità a lungo termine.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Rifusione a Infrarossi

Viene fornito un profilo di rifusione a infrarossi (IR) suggerito per processi di assemblaggio senza piombo. Questo profilo si basa sugli standard JEDEC per garantire un montaggio affidabile. I parametri chiave includono:

• Preriscaldamento:da 150°C a 200°C.
• Tempo di Preriscaldamento:Massimo 120 secondi per consentire un riscaldamento uniforme e l'evaporazione del solvente.
• Temperatura di Picco:Massimo 260°C.
• Tempo Sopra il Liquido:Il componente dovrebbe essere esposto alla temperatura di picco per un massimo di 10 secondi. La rifusione dovrebbe essere eseguita al massimo due volte.

Si sottolinea che il profilo ottimale dipende dal progetto specifico del PCB, dalla pasta saldante e dalle caratteristiche del forno, ed è raccomandata una caratterizzazione a livello di scheda.

6.2 Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale, è necessario prestare estrema attenzione. La temperatura della punta del saldatore non deve superare i 300°C e il tempo di contatto con il terminale del LED deve essere limitato a un massimo di 3 secondi per una singola operazione. Un calore eccessivo può danneggiare irreversibilmente il chip LED o il package in plastica.

6.3 Pulizia

Non devono essere utilizzati detergenti chimici non specificati poiché potrebbero danneggiare il package del LED. Se è necessaria la pulizia dopo la saldatura (ad es., per rimuovere residui di flussante), il metodo raccomandato è immergere la scheda assemblata in alcol etilico o isopropilico a temperatura ambiente normale per meno di un minuto.

7. Conservazione e Manipolazione

Una corretta conservazione è vitale per mantenere la saldabilità e prevenire danni indotti dall'umidità ("popcorning") durante la rifusione.

• Confezione Sigillata:I LED nella loro originale busta barriera anti-umidità con essiccante devono essere conservati a ≤30°C e ≤90% di Umidità Relativa (UR). La durata di conservazione in queste condizioni è di un anno.
• Confezione Aperta:Una volta aperta la busta barriera, i componenti sono esposti all'umidità ambientale. Dovrebbero essere conservati a ≤30°C e ≤60% UR. Si raccomanda vivamente di completare il processo di rifusione IR entro una settimana dall'apertura.
• Conservazione Prolungata (Aperta):Per conservazioni oltre una settimana, i componenti dovrebbero essere posti in un contenitore sigillato con essiccante o in un essiccatore purgato con azoto.
• Essiccazione (Baking):I componenti conservati fuori dalla loro confezione originale per più di una settimana devono essere essiccati a circa 60°C per almeno 20 ore prima della saldatura per eliminare l'umidità assorbita.

8. Confezionamento e Informazioni per l'Ordine

Il prodotto è fornito in formato nastro e bobina compatibile con le macchine di assemblaggio automatico.

• Larghezza del Nastro:8 mm.
• Diametro della Bobina:7 pollici.
• Quantità per Bobina:4000 pezzi.
• Quantità Minima d'Ordine (MOQ):500 pezzi per quantità residue.
• Standard di Imballaggio:Conforme alle specifiche ANSI/EIA-481-1-A-1994. Le tasche vuote nel nastro portacomponenti sono sigillate con nastro coprente.

Il numero di parte LTST-C190TBKT-10A codifica attributi specifici: probabilmente serie (LTST-C190), colore (Blu/B), variante di package (KT) e codice di bin (10A).

9. Note Applicative e Considerazioni di Progetto

9.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo LED è progettato per l'uso in apparecchiature elettroniche ordinarie, tra cui:

• Luci di stato e indicatori su dispositivi di consumo (router, caricabatterie, elettrodomestici).
• Retroilluminazione per tasti, simboli o piccoli pannelli LCD.
• Illuminazione decorativa negli interni automobilistici.
• Illuminazione generica dove è richiesta una sorgente di luce blu compatta.

Avviso Importante:Il dispositivo non è destinato ad applicazioni in cui un guasto potrebbe mettere direttamente in pericolo la vita o la salute (ad es., controllo del traffico aereo, supporto vitale medico, sistemi di sicurezza critici). Per tali applicazioni ad alta affidabilità è necessaria la consultazione con il produttore.

9.2 Considerazioni sul Progetto del Circuito

1. Limitazione di Corrente:Un LED è un dispositivo guidato in corrente. Una resistenza di limitazione della corrente in serie è obbligatoria quando si pilota da una sorgente di tensione per impostare la corrente operativa e prevenire la fuga termica. Il valore della resistenza si calcola usando la Legge di Ohm: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Utilizzare il V_Fmassimo dal datasheet per un progetto conservativo.
2. Dissipazione di Potenza:Assicurarsi che il prodotto di I_Fe V_Fnon superi la potenza massima assoluta di 76 mW, considerando la peggiore temperatura operativa.
3. Protezione dalla Tensione Inversa:Poiché il LED ha una bassa tensione di rottura inversa, i progetti di circuito dovrebbero prevenire l'applicazione di polarizzazione inversa. In applicazioni in CA o con segnali bidirezionali, potrebbe essere necessario un diodo di protezione in parallelo.
4. Gestione Termica:Sebbene la potenza sia bassa, garantire un'adeguata area di rame sul PCB attorno ai pad di saldatura aiuta a dissipare il calore, mantenendo le prestazioni e la longevità del LED, specialmente in ambienti ad alta temperatura.
5. Protezione ESD:Incorpora dispositivi di protezione ESD (ad es., diodi TVS) sulle linee di ingresso se il LED si trova in una posizione esposta, come un indicatore su pannello.

10. Confronto Tecnico e Differenziazione

Il principale fattore di differenziazione di questo componente è il suo profilo ultra-basso di 0.80 mm. Rispetto ai LED SMD standard che spesso sono alti 1.0 mm o più, ciò consente l'integrazione in prodotti finali sempre più sottili. L'uso di un chip InGaN fornisce un'efficienza più alta e un'uscita più luminosa rispetto alle tecnologie più vecchie per l'emissione blu. La sua qualifica per la rifusione IR standard senza piombo lo rende un sostituto diretto per molti progetti esistenti che cercano di ridurre l'altezza del componente senza cambiare il processo di assemblaggio. Il sistema di binning completo offre ai progettisti flessibilità per selezionare gradi ottimizzati per il costo o per le prestazioni per la loro applicazione specifica.

11. Domande Frequenti (FAQ)

D1: Qual è la differenza tra Lunghezza d'Onda di Picco e Lunghezza d'Onda Dominante?

R1: La Lunghezza d'Onda di Picco (λP) è la lunghezza d'onda fisica in cui la potenza spettrale in uscita è massima. La Lunghezza d'Onda Dominante (λd) è un valore calcolato dalla colorimetria che rappresenta la singola lunghezza d'onda di una luce monocromatica pura che corrisponderebbe al colore percepito del LED. λd è più rilevante per applicazioni basate sul colore.

D2: Posso pilotare questo LED a 20 mA in modo continuo?

R2: Sì, 20 mA è la corrente diretta in continua massima nominale. Tuttavia, per la massima longevità e per tenere conto delle condizioni termiche reali, pilotarlo a una corrente inferiore (ad es., 10-15 mA) è spesso una buona pratica, poiché l'efficienza luminosa è spesso ancora alta a questi livelli.

D3: Perché è necessaria l'essiccazione prima della saldatura?

R3: I package SMD in plastica possono assorbire umidità dall'aria. Durante il processo di rifusione ad alta temperatura, questa umidità intrappolata può vaporizzarsi rapidamente, creando una pressione interna che può crepare il package o delaminare le interfacce interne - un fenomeno noto come "popcorning". L'essiccazione rimuove questa umidità.

D4: Come interpreto il codice di bin "10A" nel numero di parte?

R4: Il suffisso "10A" specifica tipicamente una combinazione di bin di prestazione per tensione diretta, intensità luminosa e lunghezza d'onda dominante. È necessario incrociare l'elenco dei codici di bin nel datasheet o con il produttore per conoscere gli intervalli garantiti esatti per V_F, I_ve λ_dper quel codice d'ordine specifico.

12. Esempio Pratico di Progetto

Scenario:Progettare un indicatore di stato blu alimentato da USB per un dispositivo alimentato a 5V.

Passo 1 - Scegliere il Punto Operativo:Selezionare una corrente di medio livello di 12 mA per un buon equilibrio tra luminosità e durata.

Passo 2 - Determinare la Tensione Diretta:Utilizzare il V_Fmassimo dal bin J11 per un progetto conservativo: 3.35V.

Passo 3 - Calcolare la Resistenza in Serie:R = (5.0V - 3.35V) / 0.012A = 137.5 Ω. Il valore standard E24 più vicino è 150 Ω.

Passo 4 - Ricalcolare la Corrente Effettiva:Utilizzando un V_Ftipico di 3.0V (dal bin J10), I_F= (5.0V - 3.0V) / 150Ω ≈ 13.3 mA, che è sicuro e entro i limiti.

Passo 5 - Verificare la Potenza:Potenza nel caso peggiore nel LED: P = 3.35V * 13.3mA ≈ 44.6 mW, ben al di sotto del massimo di 76 mW.

Passo 6 - Layout del PCB:Posizionare la resistenza da 150Ω in serie con l'anodo del LED. Fornire una piccola area di rame collegata al pad del catodo del LED per un leggero dissipatore termico. Assicurarsi che la marcatura di polarità sulla serigrafia del PCB corrisponda alla marcatura del LED.

13. Introduzione alla Tecnologia

Questo LED si basa sulla tecnologia a semiconduttore InGaN (Indio Gallio Nitruro) cresciuta su un substrato, tipicamente zaffiro o carburo di silicio. Quando viene applicata una tensione diretta, elettroni e lacune si ricombinano nella regione del pozzo quantico attivo del semiconduttore, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). La composizione specifica della lega InGaN determina l'energia del bandgap e quindi la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa - in questo caso, blu. La lente epossidica trasparente è formulata per essere trasparente a questa lunghezza d'onda e fornisce protezione ambientale e stabilità meccanica. Il profilo ultra-sottile è ottenuto attraverso tecniche avanzate di stampaggio del package e di attacco del die.

14. Tendenze del Settore

La tendenza nei LED SMD per l'elettronica di consumo continua verso la miniaturizzazione e una maggiore efficienza. L'altezza di 0.8mm di questo dispositivo rappresenta un passo in questa direzione, consentendo prodotti finali più sottili. C'è anche una spinta continua verso una maggiore efficienza luminosa (più luce in uscita per watt elettrico in ingresso) dai chip InGaN. Inoltre, tolleranze di binning più strette e capacità di miscelazione dei colori più sofisticate sono richieste per applicazioni che necessitano di una riproduzione del colore precisa e uniforme, come display RGB a colori completi e illuminazione automobilistica avanzata. L'integrazione del circuito di pilotaggio e di più chip LED in package singoli (ad es., COB - Chip-on-Board) è un'altra tendenza significativa, sebbene LED discreti come questo rimangano essenziali per indicatori a sorgente puntiforme e layout di progetto flessibili.