Scheda Tecnica LED SMD Blu LTST-C170TBKT-5A - Dimensioni 3.2x1.6x1.1mm - Tensione 2.8V - Potenza 76mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTST-C170TBKT-5A è un diodo a emissione luminosa (LED) a montaggio superficiale (SMD) progettato per applicazioni elettroniche moderne e compatte. Appartiene a una famiglia di LED chip extra sottili, caratterizzati da un'altezza di soli 1,10 mm, che li rende adatti ad applicazioni con vincoli di spazio stringenti. Il dispositivo utilizza un chip semiconduttore InGaN (Indio Gallio Nitruro), noto per produrre luce blu ad alta luminosità in modo efficiente. È confezionato su nastro da 8 mm, standard di settore, avvolto su bobine da 7 pollici di diametro, garantendo compatibilità con le attrezzature automatiche pick-and-place e di assemblaggio ad alta velocità comunemente utilizzate nella produzione elettronica.

Questo LED è classificato come prodotto verde, il che significa che è conforme alla direttiva sulla restrizione delle sostanze pericolose (RoHS). È inoltre progettato per essere compatibile con i processi di saldatura a rifusione a infrarossi (IR), che sono lo standard per l'assemblaggio di componenti a montaggio superficiale su circuiti stampati (PCB). Le sue caratteristiche elettriche sono compatibili con i livelli logici dei circuiti integrati (IC), semplificando la progettazione del circuito di pilotaggio.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Sono specificati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C.

• Dissipazione di Potenza (Pd):76 mW. Questa è la massima quantità di potenza che il package del LED può dissipare in sicurezza sotto forma di calore durante il funzionamento continuo.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):100 mA. Questa è la massima corrente diretta istantanea ammissibile, tipicamente specificata in condizioni di impulso (ciclo di lavoro 1/10, larghezza dell'impulso 0,1 ms) per prevenire il surriscaldamento.
• Corrente Diretta Continua (I_F):20 mA. Questa è la massima corrente diretta continua raccomandata per un funzionamento affidabile a lungo termine.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento:-20°C a +80°C. Il dispositivo è garantito per funzionare entro questo intervallo di temperatura ambiente.
• Intervallo di Temperatura di Conservazione:-30°C a +100°C. Il dispositivo può essere conservato senza degradarsi entro questi limiti.
• Condizione di Saldatura a Infrarossi:260°C per 10 secondi. Questo definisce la temperatura di picco e la tolleranza di tempo per i processi di saldatura a rifusione.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi sono i parametri di prestazione tipici misurati a Ta=25°C e una corrente di test standard (I_F) di 5 mA, salvo diversa indicazione.

• Intensità Luminosa (I_V):11,2 - 45,0 mcd (millicandela). Questa è una misura della luminosità percepita del LED dall'occhio umano. L'ampio intervallo indica che il dispositivo è disponibile in diverse classi di luminosità (vedi Sezione 3).
• Angolo di Visione (2θ_1/2):130 gradi. Questo è l'angolo totale a cui l'intensità luminosa scende alla metà del suo valore sull'asse centrale (0°). Un angolo di 130° indica un pattern di visione molto ampio.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_P):468 nm. Questa è la lunghezza d'onda alla quale la potenza ottica in uscita è massima.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):470,0 - 475,0 nm. Questa è la singola lunghezza d'onda che meglio rappresenta il colore percepito della luce, derivata dal diagramma di cromaticità CIE. Questo intervallo corrisponde a un colore blu.
• Larghezza a Mezza Altezza della Linea Spettrale (Δλ):25 nm. Questa è la larghezza dello spettro emesso a metà della sua potenza massima, che indica la purezza spettrale della luce blu.
• Tensione Diretta (V_F):2,65 - 3,05 V (Tipica 2,80V). Questa è la caduta di tensione ai capi del LED quando è pilotato alla corrente di test specificata. È un parametro chiave per progettare il circuito di limitazione della corrente.
• Corrente Inversa (I_R):10 μA (max) a V_R=5V. I LED non sono progettati per funzionare in polarizzazione inversa. Questo parametro è testato solo per l'assicurazione della qualità.

Note Importanti:L'intensità luminosa è misurata con un filtro che simula la risposta dell'occhio umano (curva CIE). Il dispositivo è sensibile alle scariche elettrostatiche (ESD); durante la manipolazione sono obbligatorie le opportune precauzioni ESD (braccialetti, attrezzature messe a terra).

3. Spiegazione del Sistema di Classificazione (Binning)

Per garantire la coerenza nella produzione di massa, i LED vengono suddivisi in classi di prestazione (bin). Il LTST-C170TBKT-5A utilizza un sistema di classificazione tridimensionale.

3.1 Classificazione della Tensione Diretta (Vf)

Le unità sono in Volt (V) misurati a I_F= 5 mA. La tolleranza su ciascuna classe è di ±0,1V.

• Codice Classe 1: 2,65V (Min) a 2,75V (Max)
• Codice Classe 2: 2,75V a 2,85V
• Codice Classe 3: 2,85V a 2,95V
• Codice Classe 4: 2,95V a 3,05V

Ciò consente ai progettisti di selezionare LED con V_F strettamente abbinati per applicazioni che richiedono una luminosità uniforme quando pilotati in parallelo.

3.2 Classificazione dell'Intensità Luminosa

Le unità sono in millicandele (mcd) misurate a I_F= 5 mA. La tolleranza su ciascuna classe è di ±15%.

• L1: 11,2 a 14,0 mcd
• L2: 14,0 a 18,0 mcd
• M1: 18,0 a 22,4 mcd
• M2: 22,4 a 28,0 mcd
• N1: 28,0 a 35,5 mcd
• N2: 35,5 a 45,0 mcd

Questa ampia gamma di classi consente la selezione in base ai requisiti di luminosità dell'applicazione, dalle luci spia all'illuminazione di fondo.

3.3 Classificazione della Lunghezza d'Onda Dominante

Le unità sono in nanometri (nm) misurate a I_F= 5 mA. La tolleranza è di ±1 nm.

• Codice Classe AD: 470,0 nm a 475,0 nm

Ciò garantisce una tonalità di blu coerente su tutti i dispositivi di questo numero di parte.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento a curve di prestazione tipiche, essenziali per comprendere il comportamento del dispositivo in diverse condizioni. Sebbene i grafici specifici non siano riprodotti nel testo, le loro implicazioni sono analizzate di seguito.

4.1 Curva Corrente vs. Tensione (I-V)

La curva I-V per un LED InGaN come questo mostra una caratteristica crescita esponenziale. La tensione diretta (V_F) è relativamente costante per una data corrente ma ha un coefficiente di temperatura negativo—diminuisce leggermente all'aumentare della temperatura di giunzione. Questo deve essere considerato negli schemi di pilotaggio a tensione costante per evitare la fuga termica.

4.2 Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta

L'emissione luminosa (intensità luminosa) è approssimativamente proporzionale alla corrente diretta nel tipico intervallo di funzionamento (fino a 20mA). Tuttavia, l'efficienza (lumen per watt) tipicamente raggiunge il picco a una corrente inferiore al valore massimo nominale e diminuisce a correnti più elevate a causa dell'aumento della generazione di calore e degli effetti di "droop" nel semiconduttore.

4.3 Distribuzione Spettrale

La curva di emissione spettrale mostrerebbe un singolo picco centrato intorno a 468-470 nm con una tipica larghezza a mezza altezza di 25 nm. La lunghezza d'onda dominante (colore percepito) è derivata da questo spettro. Lo spettro è largamente stabile con la corrente, ma la lunghezza d'onda di picco può spostarsi leggermente (tipicamente 0,1-0,2 nm/°C) con i cambiamenti della temperatura di giunzione.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il LED presenta un contorno del package standard di settore EIA. Le dimensioni chiave includono una dimensione del corpo di circa 3,2 mm (lunghezza) x 1,6 mm (larghezza) e il profilo ultra sottile caratteristico di 1,10 mm (altezza). Tutte le tolleranze dimensionali sono tipicamente di ±0,10 mm salvo diversa specificazione sul disegno meccanico dettagliato. La lente è trasparente, ottimale per i LED blu in quanto non altera il colore.

5.2 Identificazione della Polarità e Progetto dei Pad

Il componente ha un anodo e un catodo. La polarità è tipicamente indicata da una marcatura sul package, come una tacca, un punto o un angolo smussato. La scheda tecnica include le dimensioni suggerite per i pad di saldatura nel layout del PCB. Seguire queste raccomandazioni è cruciale per ottenere un giunto di saldatura affidabile, un corretto allineamento durante la rifusione e gestire lo stress termico. Il progetto dei pad aiuta anche a prevenire l'effetto "tombstone" (sollevamento di un'estremità durante la saldatura).

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione (Reflow)

Il dispositivo è compatibile con la saldatura a rifusione a infrarossi per pasta saldante senza piombo (Pb-free). Viene fornito un profilo suggerito, che generalmente segue gli standard JEDEC. I parametri chiave includono:

• Preriscaldamento:150-200°C per un massimo di 120 secondi per riscaldare gradualmente il circuito e attivare il flussante.
• Temperatura di Picco:Massimo di 260°C.
• Tempo Sopra il Liquido (TAL):Il tempo entro 5°C dalla temperatura di picco deve essere limitato a un massimo di 10 secondi. La rifusione non dovrebbe essere eseguita più di due volte.

Il profilo esatto deve essere caratterizzato per il design specifico del PCB, i componenti e il forno utilizzato.

6.2 Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale, è necessario prestare estrema attenzione:

• La temperatura del saldatore non deve superare i 300°C.
• Il tempo di contatto deve essere limitato a un massimo di 3 secondi per pad.
• La saldatura manuale dovrebbe essere eseguita una sola volta per evitare danni termici al package plastico e al die semiconduttore.

6.3 Conservazione e Manipolazione

Conservazione (Busta Sigillata):I LED sono sensibili all'umidità (MSL). Quando conservati nella busta originale a tenuta di umidità con essiccante, devono essere mantenuti a ≤30°C e ≤90% UR e utilizzati entro un anno dalla data di sigillatura della busta.Conservazione (Dopo l'Apertura della Busta):Una volta aperta, l'ambiente non deve superare i 30°C / 60% UR. Si raccomanda di completare la rifusione IR entro 672 ore (28 giorni) dall'esposizione. Per esposizioni più lunghe, è necessaria una cottura (baking) a circa 60°C per almeno 20 ore prima della saldatura per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire l'effetto "popcorn" (crepe nel package durante la rifusione).

6.4 Pulizia

Se è necessaria la pulizia dopo la saldatura, devono essere utilizzati solo solventi a base alcolica specificati come alcol isopropilico (IPA) o alcol etilico. Il LED deve essere immerso a temperatura normale per meno di un minuto. Detergenti chimici non specificati possono danneggiare il materiale del package plastico o la lente.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

I LED sono forniti su nastro portacomponenti goffrato, sigillato con nastro di copertura e avvolto su bobine da 7 pollici (178 mm) di diametro.

• Quantità per Bobina:3000 pezzi.
• Quantità Minima d'Ordine (MOQ):500 pezzi per quantità residue.
• Standard di Imballaggio:Conforme a ANSI/EIA-481-1-A-1994.
• Qualità:Il numero massimo di componenti mancanti consecutivi ("lampade mancanti") nel nastro è due.

Questo imballaggio è ottimizzato per le linee di assemblaggio SMT automatizzate.

8. Suggerimenti Applicativi

8.1 Scenari Applicativi Tipici

Grazie al suo profilo ultra sottile, all'ampio angolo di visione e al colore blu, questo LED è particolarmente adatto per:

• Indicatori di Stato:Indicatori di alimentazione, connettività o attività nell'elettronica di consumo, nelle apparecchiature di rete e negli elettrodomestici.
• Illuminazione di Fondo (Backlighting):Illuminazione laterale per piccoli display LCD, illuminazione di tastiere o illuminazione decorativa in dispositivi sottili.
• Elettronica di Consumo:Illuminazione decorativa in smartphone, tablet, periferiche per gaming e dispositivi indossabili dove l'altezza è critica.
• Illuminazione Interna Automobilistica:Per indicatori sul cruscotto o illuminazione ambientale, considerando l'intervallo di temperatura di funzionamento.

8.2 Considerazioni di Progetto

Pilotaggio della Corrente:Utilizzare sempre una resistenza di limitazione della corrente in serie o un circuito di pilotaggio a corrente costante. Pilotare il LED direttamente da una sorgente di tensione comporterà una corrente eccessiva e un rapido guasto. Il valore della resistenza può essere calcolato utilizzando la Legge di Ohm: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Gestione Termica:Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa, garantire un'adeguata area di rame sul PCB attorno ai pad termici (se presenti) o un raffreddamento generale del circuito aiuterà a mantenere l'efficienza e la longevità del LED, specialmente quando si opera vicino alla corrente massima o ad alte temperature ambientali.Progetto Ottico:La lente trasparente e l'ampio angolo di visione forniscono un pattern di luce ampio e diffuso. Per luce focalizzata, potrebbero essere necessarie lenti esterne o guide luminose. L'emissione di luce blu è in un intervallo che può essere utilizzato con fosfori per creare luce bianca in alcune applicazioni.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

I principali fattori di differenziazione del LTST-C170TBKT-5A sono la suaaltezza ultra sottile di 1,10 mme l'utilizzo di unchip InGaN ad alta luminosità. Rispetto a tecnologie più datate come i LED blu al GaP (Fosfuro di Gallio), l'InGaN offre un'efficienza luminosa significativamente superiore e un colore blu più saturo. Il profilo sottile è un vantaggio chiave rispetto ai LED SMD standard (che spesso sono alti 1,5-2,0 mm) nell'elettronica moderna con vincoli di spazio. Anche l'ampio angolo di visione di 130 gradi è notevole rispetto ai LED con angolo più stretto utilizzati per l'illuminazione focalizzata.

10. Domande Frequenti (FAQ)

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

Lunghezza d'Onda di Picco (λ_P):La specifica lunghezza d'onda alla quale la potenza ottica in uscita è letteralmente al suo massimo. È una misura fisica.
Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):Un valore calcolato dal diagramma dei colori CIE che rappresenta la singola lunghezza d'onda della luce monocromatica che apparirebbe avere lo stesso colore dell'emissione del LED per l'occhio umano. Definisce il colore percepito. Per un LED blu, sono spesso vicine, come in questo caso (468nm vs. 470-475nm).

10.2 Posso pilotare questo LED a 20mA in modo continuo?

Sì, 20mA è la massimaCorrente Diretta Continua raccomandata. Per una durata e un'efficienza ottimali, pilotarlo a una corrente inferiore, come 5mA (la condizione di test) o 10mA, è spesso sufficiente per scopi di indicazione e riduce la generazione di calore.

10.3 Perché la protezione ESD è così importante per i LED?

La giunzione semiconduttore in un LED, specialmente nei tipi InGaN ad alta luminosità, è molto sensibile alle scariche elettrostatiche ad alta tensione. Una scarica statica impercettibile per un essere umano può degradare o distruggere istantaneamente la capacità di emissione luminosa del LED danneggiando i microscopici strati semiconduttori. Manipolare sempre in un ambiente sicuro per l'ESD.

11. Caso di Studio Pratico di Progetto

Scenario:Progettazione di un indicatore di stato a bassa potenza per un altoparlante Bluetooth portatile. L'indicatore deve essere visibile alla luce del giorno, avere un ampio angolo di visione e adattarsi a un contenitore alto 1,5 mm.
Razionale della Selezione:Il LTST-C170TBKT-5A è scelto per la sua altezza di 1,10 mm e l'angolo di visione di 130°. Il colore blu fornisce un buon contrasto ed è comunemente associato alla tecnologia Bluetooth.
Progetto del Circuito:Il circuito principale dell'altoparlante ha una tensione di 3,3V. Si mira a una corrente diretta di 10mA per una buona luminosità ed efficienza. Utilizzando la V_F tipica di 2,8V: R = (3,3V - 2,8V) / 0,01A = 50 Ohm. Viene selezionata una resistenza standard da 51 ohm. La dissipazione di potenza nel LED è P = V_F* I_F= 2,8V * 0,01A = 28mW, ben al di sotto del massimo di 76mW.
Layout:Viene utilizzato sul PCB il layout dei pad suggerito dalla scheda tecnica. Viene mantenuta una piccola area di esclusione sotto il LED per prevenire la risalita della saldatura (wicking).

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

I diodi a emissione luminosa sono dispositivi semiconduttori che convertono l'energia elettrica direttamente in luce attraverso un processo chiamato elettroluminescenza. Il LTST-C170TBKT-5A utilizza una eterostruttura basata su InGaN. Quando viene applicata una tensione diretta, gli elettroni dalla regione di tipo n e le lacune dalla regione di tipo p vengono iniettati nella regione attiva (il pozzo quantico). Quando un elettrone si ricombina con una lacuna in questa regione, l'energia viene rilasciata sotto forma di un fotone (particella di luce). Il particolare bandgap del materiale InGaN determina la lunghezza d'onda (colore) del fotone emesso, che in questo caso è nello spettro blu (~470 nm). Il package epossidico trasparente funge da lente, modellando l'emissione luminosa e fornendo protezione ambientale.

13. Tendenze Tecnologiche

Lo sviluppo dei LED blu InGaN è stata una svolta fondamentale nell'illuminazione a stato solido, consentendo la creazione di LED bianchi (tramite conversione con fosfori) e display a colori completi. Le tendenze attuali nei LED SMD come questo continuano a concentrarsi su:

• Aumento dell'Efficienza (lm/W):Riduzione del consumo energetico a parità di emissione luminosa.
• Miniaturizzazione:Ulteriore riduzione delle dimensioni del package (impronta e altezza) per dispositivi ultra compatti di prossima generazione.
• Migliore Coerenza del Colore:Tolleranze di classificazione più strette per applicazioni che richiedono colore uniforme, come l'illuminazione di fondo per grandi aree o videowall.
• Affidabilità e Durata Maggiori:Miglioramenti nei materiali del package e nel design del chip per resistere a temperature operative più elevate e ambienti più severi, espandendosi verso applicazioni automobilistiche e industriali.

Il passaggio a materiali senza piombo e senza alogeni in conformità con le normative ambientali è anche una pratica standard del settore.