Scheda Tecnica LED SMD LTST-C190TGKT-2A - Dimensione 1.6x0.8x0.6mm - Tensione 2.4-3.2V - Colore Verde - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTST-C190TGKT-2A è un diodo a emissione luminosa (LED) a montaggio superficiale (SMD) progettato per applicazioni elettroniche moderne con vincoli di spazio. Questo componente appartiene a una famiglia di LED chip ultra-sottili, caratterizzata da un'altezza del package di soli 0.8mm. Utilizza un chip semiconduttore in InGaN (Indio Gallio Nitruro) per produrre luce verde, offrendo un buon compromesso tra luminosità ed efficienza in un fattore di forma miniaturizzato. Il dispositivo è fornito su nastro standard da 8mm montato su bobine da 7 pollici di diametro, risultando pienamente compatibile con le attrezzature di assemblaggio automatizzato pick-and-place ad alta velocità.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

Il vantaggio primario di questo LED è il suo profilo eccezionalmente basso, fondamentale per applicazioni dove l'altezza (z-height) è un fattore limitante, come nei display ultra-sottili, dispositivi mobili e tecnologia indossabile. La sua compatibilità con i processi di rifusione (reflow) a infrarossi (IR) si allinea con le linee di assemblaggio standard della tecnologia a montaggio superficiale (SMT), garantendo una produzione affidabile ed efficiente. Il prodotto è specificato come "Prodotto Verde", indicando la conformità alle normative ambientali sulle sostanze pericolose. Il suo mercato di riferimento include l'elettronica di consumo, spie luminose, retroilluminazione per piccoli display e vari dispositivi portatili dove è richiesta un'indicazione luminosa affidabile e brillante in un package minuscolo.

2. Approfondimento sui Parametri Tecnici

Questa sezione fornisce un'analisi dettagliata e oggettiva delle principali caratteristiche elettriche, ottiche e termiche del LED, come definite nella scheda tecnica. Tutti i parametri sono specificati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C.

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.

• Dissipazione di Potenza (Pd):76 mW. Questa è la massima quantità di potenza che il package del LED può dissipare come calore senza superare i suoi limiti termici.
• Corrente Diretta di Picco (I_F(PEAK)):100 mA. Questa corrente può essere applicata solo in condizioni pulsate con un ciclo di lavoro di 1/10 e una larghezza di impulso di 0.1ms. È utile per brevi lampi ad alta intensità ma non per il funzionamento continuo.
• Corrente Diretta Continua (I_F):20 mA. Questa è la massima corrente diretta continua consigliata per un funzionamento affidabile a lungo termine.
• Intervallo di Temperatura Operativa:-20°C a +80°C. Il dispositivo è progettato per funzionare entro questo intervallo di temperatura ambiente.
• Intervallo di Temperatura di Stoccaggio:-30°C a +100°C. Il dispositivo può essere stoccato entro questi limiti quando non alimentato.
• Condizione di Saldatura a Infrarossi:Resiste a 260°C per 10 secondi. Questo definisce la tolleranza alla temperatura di picco durante i processi di rifusione tipici per le paste saldanti senza piombo (Pb-free).

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi sono i parametri operativi tipici che definiscono le prestazioni del LED in condizioni normali.

• Intensità Luminosa (I_V):18.0 - 112.0 mcd (millicandela) a I_F= 2mA. Questo ampio intervallo indica che il dispositivo è disponibile in diversi bin di luminosità (vedi Sezione 3). La misurazione utilizza un filtro che approssima la curva di risposta fotopica dell'occhio CIE.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):130 gradi. Questo è un angolo di visione molto ampio, il che significa che l'emissione luminosa è dispersa su un'ampia area piuttosto che essere un fascio stretto. L'angolo è definito dove l'intensità scende alla metà del suo valore assiale (al centro).
• Lunghezza d'Onda di Picco di Emissione (λ_P):530 nm (tipico). Questa è la lunghezza d'onda alla quale la potenza spettrale in uscita è massima.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):520.0 - 540.0 nm. Questa è l'unica lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano che definisce il colore del LED, derivata dal diagramma di cromaticità CIE. Diversi bin coprono questo intervallo.
• Larghezza a Mezza Altezza della Linea Spettrale (Δλ):15 nm (tipico). Questo specifica la larghezza di banda della luce emessa, misurata come larghezza totale a metà altezza (FWHM) del picco spettrale. Un valore di 15nm indica un colore verde relativamente puro.
• Tensione Diretta (V_F):2.4 - 3.2 V a I_F= 2mA. La caduta di tensione ai capi del LED durante il funzionamento. È suddivisa in intervalli specifici (bin).
• Corrente Inversa (I_R):10 μA (max) a V_R= 5V. Questo parametro è solo per scopi di test. Il LED non è progettato per funzionare in polarizzazione inversa e l'applicazione di una tensione inversa nel circuito potrebbe danneggiarlo.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nella produzione di massa, i LED vengono suddivisi in "bin" in base a parametri chiave. Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfano requisiti specifici per colore, luminosità e tensione.

3.1 Binning della Tensione Diretta

Le unità sono in Volt (V) misurati a 2mA. La tolleranza su ciascun bin è di ±0.1V.

• Bin D4:2.4V (Min) a 2.6V (Max)
• Bin D5:2.6V a 2.8V
• Bin D6:2.8V a 3.0V
• Bin D7:3.0V a 3.2V

Selezionare un bin di tensione più stretto può aiutare a progettare circuiti di limitazione della corrente più consistenti, specialmente quando si pilotano più LED in serie.

3.2 Binning dell'Intensità Luminosa

Le unità sono in millicandela (mcd) misurate a 2mA. La tolleranza su ciascun bin è di ±15%.

• Bin M:18.0 mcd a 28.0 mcd
• Bin N:28.0 mcd a 45.0 mcd
• Bin P:45.0 mcd a 71.0 mcd
• Bin Q:71.0 mcd a 112.0 mcd

Questo binning consente la selezione in base alle esigenze di luminosità dell'applicazione, dalle spie a basso consumo alle luci di stato più brillanti.

3.3 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

Le unità sono in nanometri (nm) misurate a 2mA. La tolleranza per ciascun bin è di ±1 nm.

• Bin AP:520.0 nm a 525.0 nm (Più verde, vicino al verde-blu)
• Bin AQ:525.0 nm a 530.0 nm
• Bin AR:530.0 nm a 535.0 nm (Verde tipico)
• Bin AS:535.0 nm a 540.0 nm (Giallo-verde)

Questo è cruciale per applicazioni critiche per il colore, dove una specifica tonalità di verde deve essere mantenuta su più unità o abbinata ad altri componenti.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene specifiche curve grafiche siano referenziate nella scheda tecnica (es. Fig.1, Fig.5), il loro comportamento tipico può essere descritto in base alla fisica standard del LED e ai parametri forniti.

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

La tensione diretta (V_F) ha una relazione logaritmica con la corrente diretta (I_F). Nella condizione di test di 2mA, V_Fè compresa tra 2.4V e 3.2V. All'aumentare della corrente, V_Faumenterà leggermente. Il LED mostra una caratteristica di tipo diodo: una corrente trascurabile scorre al di sotto di una tensione di soglia (circa 2V per il verde InGaN), dopodiché la corrente aumenta rapidamente con piccoli aumenti di tensione. Pertanto, i LED devono essere pilotati da una sorgente limitata in corrente, non da una sorgente di tensione.

4.2 Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta

L'intensità luminosa (I_V) è approssimativamente proporzionale alla corrente diretta in un intervallo significativo. Il funzionamento a 2mA fornisce i valori di intensità binnati. Aumentare la corrente aumenterà l'emissione luminosa, ma questa relazione può diventare sub-lineare a correnti più elevate a causa del riscaldamento e del calo di efficienza. La massima corrente continua di 20mA fornisce una linea guida per il limite operativo superiore per mantenere l'affidabilità.

4.3 Distribuzione Spettrale

Il LED emette luce principalmente nella regione verde dello spettro visibile. La lunghezza d'onda di picco è tipicamente 530 nm, con una larghezza a mezza altezza spettrale di 15 nm. Ciò risulta in un colore verde relativamente puro. La lunghezza d'onda dominante (λ_d), che definisce il colore percepito, varia tra 520 nm e 540 nm a seconda del bin. Lo spettro è largamente indipendente dalla corrente di pilotaggio ma può subire un leggero spostamento con la temperatura di giunzione.

5. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

5.1 Dimensioni del Package

Il LED presenta un package "chip LED" standard del settore. Le dimensioni chiave (in millimetri) includono un profilo molto basso di 0.8mm. La scheda tecnica include disegni meccanici dettagliati che mostrano viste dall'alto, laterali e dal basso con tutte le dimensioni critiche e tolleranze (tipicamente ±0.10mm). La vista dal basso mostra chiaramente il layout dei pad dell'anodo e del catodo e la marcatura di polarità.

5.2 Identificazione della Polarità

La polarità è tipicamente indicata da una marcatura sul package o da un design asimmetrico dei pad sul lato inferiore. La polarità corretta è essenziale per il funzionamento. L'applicazione di tensione inversa può causare un guasto immediato.

5.3 Layout Consigliato per i Pads di Saldatura

La scheda tecnica fornisce un land pattern (impronta) consigliato per il design del PCB. Rispettare questo pattern garantisce una corretta saldatura, allineamento e stabilità meccanica. Il design include tipicamente connessioni di sgravio termico per gestire il calore durante la saldatura e il funzionamento.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Rifusione (Reflow)

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

• Preriscaldamento:Intervallo 120-150°C.
• Tempo di Preriscaldamento:Massimo 120 secondi per consentire l'attivazione del flusso della pasta e la stabilizzazione della temperatura.
• Temperatura di Picco:Massimo 260°C.
• Tempo Sopra il Liquido:Il profilo dovrebbe limitare il tempo in cui i terminali del LED sono sopra il punto di fusione della saldatura a circa 10 secondi massimo.

Il profilo è caratterizzato per prevenire shock termici e garantire giunzioni saldate affidabili senza danneggiare la struttura interna del LED o la lente epossidica.

6.2 Saldatura Manuale

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

• Temperatura del Saldatore:Massimo 300°C.
• Tempo di Saldatura:Massimo 3 secondi per pad.
• Frequenza:Dovrebbe essere eseguita una sola volta. Riscaldamenti ripetuti aumentano il rischio di danni.

Si consiglia un saldatore a punta fine e flusso appropriato.

6.3 Pulizia

Dovrebbero essere utilizzati solo agenti di pulizia specificati. I solventi raccomandati includono alcol etilico o alcol isopropilico a temperatura normale. Il LED dovrebbe essere immerso per meno di un minuto. Prodotti chimici non specificati potrebbero danneggiare il package plastico o la lente.

6.4 Condizioni di Stoccaggio

Uno stoccaggio corretto è fondamentale per i componenti SMD:

• Confezione Sigillata:Stoccare a ≤30°C e ≤90% di Umidità Relativa (UR). Utilizzare entro un anno dall'apertura della busta barriera all'umidità.
• Confezione Aperta:Per i componenti rimossi dalla loro confezione originale asciutta, l'ambiente non dovrebbe superare 30°C / 60% UR. Si raccomanda di completare la rifusione IR entro una settimana.
• Stoccaggio Prolungato (Aperto):Stoccare in un contenitore sigillato con essiccante o in un essiccatore a azoto.
• Essiccazione (Baking):I LED stoccati fuori dalla confezione originale per più di una settimana dovrebbero essere essiccati a circa 60°C per almeno 20 ore prima dell'assemblaggio per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire il "popcorning" durante la rifusione.

7. Confezionamento e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

Il prodotto è fornito per l'assemblaggio automatizzato:

• Larghezza del Nastro: 8mm.
• Diametro della Bobina:7 pollici (178mm).
• Quantità per Bobina:4000 pezzi.
• Quantità Minima d'Ordine (MOQ):500 pezzi per quantità residue.
• Sigillatura delle Tasche:Le tasche vuote sono sigillate con nastro di copertura superiore.
• Componenti Mancanti:È consentito un massimo di due lampade mancanti consecutive secondo la specifica.
• Standard:Il confezionamento è conforme alle specifiche ANSI/EIA-481-1-A-1994.

8. Suggerimenti Applicativi

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Indicatori di Stato:Luci di alimentazione, connettività o attività nell'elettronica di consumo (router, caricabatterie, dispositivi per smart home).
• Retroilluminazione:Illuminazione laterale per piccoli display LCD o icone in dispositivi sottili.
• Dispositivi Portatili e Indossabili:Spie luminose in smartphone, fitness tracker e dispositivi audio indossabili dove lo spessore è critico.
• Indicatori su Pannello:Indicatori raggruppati su pannelli di controllo e strumentazione.

8.2 Considerazioni di Progettazione

• Pilotaggio della Corrente:Utilizzare sempre un resistore di limitazione della corrente in serie o un circuito di pilotaggio a corrente costante. Calcolare il valore del resistore usando R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Utilizzare il massimo V_Fdal bin per garantire che la corrente minima sia soddisfatta se V_{alimentazione}è al suo minimo.
• 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 vicino alla corrente massima, specialmente ad alte temperature ambiente.
• Protezione ESD:Il LED è sensibile alle scariche elettrostatiche (ESD). Implementare procedure di manipolazione sicure per l'ESD (braccialetti, postazioni di lavoro messe a terra) durante l'assemblaggio e la progettazione. Considerare l'aggiunta di diodi di soppressione di tensione transitoria (TVS) o resistori su linee sensibili se l'ambiente applicativo è soggetto a ESD.
• Progettazione Ottica:L'angolo di visione di 130 gradi fornisce un'ampia dispersione. Per luce diretta, potrebbe essere necessaria una lente esterna o una guida della luce.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Il LTST-C190TGKT-2A si differenzia principalmente attraverso il suo profilo ultra-sottile di 0.8mm. Rispetto ai LED standard di altezza 1.0mm o 1.2mm, ciò consente la progettazione di prodotti finali più sottili. L'uso della tecnologia InGaN fornisce un'efficienza più elevata e un'emissione più brillante rispetto alle tecnologie più vecchie come l'AlGaInP per il verde, sebbene a una tensione diretta tipicamente più alta. Il sistema di binning completo offre ai progettisti un controllo fine sulla coerenza del colore e della luminosità, il che è un vantaggio rispetto ai LED forniti con spread di parametri più ampi e non specificati.

10. Domande Frequenti (FAQ)

10.1 Posso pilotare questo LED a 20mA in modo continuativo?

Sì, 20mA è la massima corrente diretta continua raccomandata. Per la massima durata e affidabilità, è spesso consigliabile operare a una corrente inferiore, come 10-15mA, poiché riduce lo stress termico. Fare sempre riferimento alle curve di derating se disponibili.

10.2 Di quale resistore ho bisogno per un'alimentazione a 5V?

Utilizzando la formula R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Per un I_Fobiettivo di 5mA e un V_Fmassimo di 3.2V (Bin D7): R = (5V - 3.2V) / 0.005A = 360 Ohm. Per un obiettivo di 10mA: R = (5V - 3.2V) / 0.01A = 180 Ohm. Scegliere sempre il valore di resistore standard immediatamente superiore e considerare la potenza nominale (P = I²R).

10.3 Perché esiste una specifica per la corrente inversa se non dovrei applicare tensione inversa?

La specifica I_Ra V_R=5V è un parametro di test di qualità e di dispersione eseguito durante la produzione. Verifica l'integrità della giunzione semiconduttrice. In un circuito effettivo, non si dovrebbe mai sottoporre il LED a una polarizzazione inversa, poiché anche una piccola tensione inversa oltre la bassa tensione di rottura inversa del dispositivo può causare un guasto immediato e catastrofico.

10.4 Come interpreto i codici di bin in un ordine?

Un codice d'ordine completo potrebbe specificare i bin per V_F, I_V, e λ_d(es. D5-N-AR). Ciò specificherebbe LED con una tensione diretta di 2.6-2.8V, un'intensità luminosa di 28-45 mcd e una lunghezza d'onda dominante di 530-535 nm. Consultare il produttore per la sintassi esatta dell'ordine.

11. Caso Pratico di Progettazione

Scenario:Progettazione di un indicatore di batteria scarica per un dispositivo portatile alimentato da una batteria Li-ion da 3.7V. L'indicatore dovrebbe essere chiaramente visibile ma minimizzare il consumo energetico.Passaggi di Progettazione:

1. Selezione della Corrente:Scegliere I_F= 5mA per un buon compromesso tra luminosità e basso consumo.
2. Considerazione sulla Tensione:La tensione della batteria varia da ~4.2V (piena) a ~3.0V (scarica). Utilizzare la tensione minima del sistema (3.0V) per il calcolo del resistore nel caso peggiore per garantire che il LED si accenda ancora.
3. Calcolo del Resistore (Caso Peggiore):Supponiamo di utilizzare un LED del bin V_FD7 (V_Fmax = 3.2V). A batteria scarica (3.0V), non c'è tensione sufficiente per polarizzare direttamente il LED (3.0V<3.2V). Pertanto, selezionare un bin V_Finferiore (es. D4: max 2.6V) o utilizzare un charge pump/driver LED per prestazioni consistenti su tutto l'intervallo della batteria. Se si utilizza il Bin D4 con V_Fmax=2.6V a batteria scarica: R = (3.0V - 2.6V) / 0.005A = 80 Ohm. A carica completa (4.2V): I_F= (4.2V - 2.4V_min) / 80 = 22.5mA (supera il massimo di 20mA). Questo mostra la sfida di pilotare i LED direttamente da una sorgente di tensione variabile. Per prestazioni ottimali e sicurezza del LED, è consigliato un circuito a corrente costante o un driver più sofisticato.

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-C190TGKT-2A utilizza un semiconduttore composto InGaN (Indio Gallio Nitruro). Quando una tensione diretta viene applicata attraverso la giunzione p-n, gli elettroni dalla regione di tipo n e le lacune dalla regione di tipo p vengono iniettati nella regione attiva. Quando questi portatori di carica si ricombinano, rilasciano energia sotto forma di fotoni (luce). La lunghezza d'onda specifica (colore) della luce emessa è determinata dall'energia del bandgap del materiale semiconduttore. I materiali InGaN sono utilizzati per produrre luce nelle parti blu, verde e ultravioletta dello spettro. Il colore verde di questo LED è il risultato della specifica composizione di indio, gallio e azoto nel suo strato attivo.

13. Tendenze Tecnologiche

Lo sviluppo di LED come il LTST-C190TGKT-2A segue diverse tendenze chiave del settore. C'è una spinta continua verso la miniaturizzazione, che consente prodotti finali più sottili e piccoli. I miglioramenti di efficienza nei materiali InGaN stanno portando a una maggiore efficienza luminosa (più luce emessa per watt elettrico), cruciale per i dispositivi alimentati a batteria. Un'altra tendenza è il perfezionamento del binning e un controllo più stretto dei parametri, che consente prestazioni più consistenti nella produzione di massa e abilita applicazioni con requisiti stringenti di uniformità del colore o della luminosità. Infine, un'affidabilità migliorata e la compatibilità con processi di saldatura senza piombo e ad alta temperatura sono essenziali per soddisfare le normative ambientali globali e gli standard di produzione moderni.