Scheda Tecnica LED SMD LTST-C281KSKT-5A - Altezza 0.35mm - 1.7-2.3V - 75mW - Giallo AlInGaP - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTST-C281KSKT-5A è un LED a montaggio superficiale (SMD) progettato per applicazioni elettroniche moderne con vincoli di spazio. Appartiene a una famiglia di LED miniaturizzati specificamente ingegnerizzati per i processi di assemblaggio automatizzato su circuito stampato (PCB). Questo componente è adatto all'integrazione in una vasta gamma di elettronica di consumo e industriale dove è richiesta un'indicazione affidabile, compatta e luminosa.

1.1 Vantaggi Principali e Mercati di Riferimento

Questo LED offre diversi vantaggi chiave che lo rendono una scelta preferita dai progettisti. La sua caratteristica principale è il profilo ultrasottile con un'altezza di soli 0.35mm, che ne consente l'uso in dispositivi ultra-sottili. Utilizza un chip AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) ad altissima luminosità, che fornisce un'elevata efficienza luminosa e un'eccellente purezza del colore nello spettro del giallo. Il dispositivo è pienamente conforme alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose), rendendolo adatto ai mercati globali con normative ambientali severe. Il suo imballaggio in nastro da 8mm su bobine da 7 pollici è standardizzato (EIA STD), garantendo la compatibilità con le attrezzature automatiche pick-and-place ad alta velocità. Inoltre, è progettato per resistere ai processi standard di saldatura a riflusso a infrarossi (IR), fondamentale per le moderne linee di assemblaggio SMT.

Le applicazioni target sono varie, spaziando dalle apparecchiature di telecomunicazione (es. telefoni cordless e cellulari), dispositivi per l'automazione d'ufficio (es. notebook, sistemi di rete), elettrodomestici e segnaletica interna. Usi funzionali specifici includono l'illuminazione retrostante di tastiere o pulsantieri, indicatori di stato per alimentazione o connettività, integrazione in micro-display e illuminazione generale di segnali o simboli.

2. Parametri Tecnici: Interpretazione Oggettiva Approfondita

Le prestazioni del LTST-C281KSKT-5A sono definite da un insieme completo di parametri elettrici, ottici e termici. Comprendere queste specifiche è cruciale per un corretto progetto del circuito e per garantire l'affidabilità a lungo termine.

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. Per il LTST-C281KSKT-5A a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C: la massima dissipazione di potenza continua è di 75mW; la massima corrente diretta continua è di 30mA; una corrente di picco diretta di 80mA è ammissibile solo in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms) per prevenire il surriscaldamento; la massima tensione inversa applicabile è di 5V; l'intervallo di temperatura di funzionamento va da -30°C a +85°C; e l'intervallo di temperatura di stoccaggio va da -40°C a +85°C. Da notare che il dispositivo può resistere a una condizione di saldatura a infrarossi di 260°C per un massimo di 10 secondi, in linea con i profili di riflusso senza piombo (Pb-free) comuni.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi sono i parametri di prestazione tipici misurati in condizioni di test standard (Ta=25°C). L'intensità luminosa (Iv) varia da un minimo di 7.1 millicandele (mcd) a un massimo di 45.0 mcd quando pilotato con una corrente diretta (IF) di 5mA. Il dispositivo presenta un angolo di visione (2θ1/2) molto ampio di 130 gradi, il che significa che emette luce su un'ampia area, adatto per applicazioni che richiedono visibilità ad ampio angolo. Il suo colore ottico è definito da una lunghezza d'onda dominante (λd) compresa tra 587.0 nm e 594.5 nm, collocandolo saldamente nella regione gialla dello spettro visibile. La lunghezza d'onda di emissione di picco (λp) è tipicamente 591.0 nm. Dal punto di vista elettrico, la tensione diretta (VF) richiesta per far passare 5mA attraverso il LED è compresa tra 1.7V e 2.3V. La corrente inversa (IR) è molto bassa, con un massimo di 10 microampere quando viene applicato un bias inverso di 5V.

3. Spiegazione del Sistema di Classificazione (Binning)

Per garantire la coerenza nella produzione di massa, i LED vengono suddivisi in gruppi di prestazione o "bin" in base a parametri chiave. Il LTST-C281KSKT-5A utilizza un sistema di classificazione tridimensionale per la tensione diretta (VF), l'intensità luminosa (IV) e la lunghezza d'onda dominante (Tonalità).

3.1 Classe della Tensione Diretta (VF)

I LED vengono classificati in base alla loro caduta di tensione diretta a una corrente di test di 5mA. Le classi sono: E2 (1.70V a 1.90V), E3 (1.90V a 2.10V) ed E4 (2.10V a 2.30V). A ogni classe viene applicata una tolleranza di ±0.1V. Questa informazione è vitale per progettare driver a corrente costante o prevedere le cadute di tensione in configurazioni in serie.

3.2 Classe dell'Intensità Luminosa (IV)

Questa classe definisce l'output di luminosità. Le classi, misurate in mcd a 5mA, sono: K (7.1 a 11.2), L (11.2 a 18.0), M (18.0 a 28.0) e N (28.0 a 45.0). A ogni classe viene applicata una tolleranza di ±15%. I progettisti possono selezionare una specifica classe di luminosità per soddisfare i requisiti visivi della loro applicazione, garantendo uniformità in array multi-LED.

3.3 Classe della Tonalità (Lunghezza d'Onda Dominante)

Questa classe controlla la precisa sfumatura di giallo. Le classi di lunghezza d'onda dominante sono: J (587.0 nm a 589.5 nm), K (589.5 nm a 592.0 nm) e L (592.0 nm a 594.5 nm). La tolleranza per ogni classe è di ±1 nm. Selezionare una classe di tonalità stretta è fondamentale per applicazioni in cui la coerenza del colore è importante, come negli indicatori di stato o nell'illuminazione retrostante dove più LED devono apparire identici.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Le rappresentazioni grafiche delle caratteristiche del LED forniscono una comprensione più profonda delle prestazioni in condizioni variabili, essenziale per un progetto robusto.

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

La curva I-V illustra la relazione non lineare tra la corrente che scorre attraverso il LED e la tensione ai suoi capi. Per il materiale AlInGaP utilizzato in questo LED, la curva mostrerà una caratteristica tensione di "ginocchio" intorno a 1.8-2.0V, al di sopra della quale la corrente aumenta rapidamente con un piccolo aumento della tensione. Ciò sottolinea l'importanza di utilizzare un meccanismo di limitazione della corrente (resistenza o driver a corrente costante) piuttosto che una sorgente di tensione fissa per prevenire la fuga termica e la distruzione del dispositivo.

4.2 Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta

Questa curva mostra come l'output luminoso aumenti con la corrente di pilotaggio. Tipicamente, la relazione è relativamente lineare a correnti più basse ma può saturare o diventare sub-lineare a correnti più elevate a causa dell'aumento della temperatura di giunzione e del calo di efficienza. Far funzionare il LED entro il suo intervallo di corrente continua specificato (fino a 30mA) garantisce efficienza e longevità ottimali.

4.3 Distribuzione Spettrale

La curva di output spettrale per un LED giallo AlInGaP mostra una banda di emissione relativamente stretta, tipicamente con una semilarghezza spettrale (Δλ) di circa 15 nm come specificato. Il picco sarà centrato vicino a 591 nm. Questa larghezza di banda ridotta si traduce in un colore giallo saturo e puro rispetto a sorgenti a spettro più ampio come i LED bianchi convertiti da fosfori.

5. Informazioni Meccaniche e sull'Involucro

La costruzione fisica e le dimensioni sono critiche per il layout del PCB e l'assemblaggio.

5.1 Dimensioni dell'Involucro e Identificazione della Polarità

Il LED ha un'impronta standard di tipo chip LED. Le dimensioni chiave includono la lunghezza e larghezza complessive e l'altezza criticamente bassa di 0.35mm. Il terminale catodico (negativo) è tipicamente identificato da una marcatura sull'involucro, come un punto verde, un intaglio o un piazzole di forma diversa. La scheda tecnica fornisce un disegno dimensionale dettagliato con tutte le misure critiche in millimetri, incluse le posizioni dei piazzole, il contorno del componente e la dimensione della lente. I progettisti devono attenersi a queste dimensioni per il loro land pattern (impronta) sul PCB per garantire una corretta saldatura e allineamento.

5.2 Progetto Consigliato dei Piazzole di Saldatura su PCB

Viene fornito un land pattern suggerito (layout dei piazzole di saldatura) per garantire la formazione affidabile del giunto di saldatura durante il riflusso. Questo pattern tiene conto della formazione del filetto di saldatura e previene problemi come il tombstoning (dove un'estremità si solleva dal piazzole). Il progetto include tipicamente connessioni di alleggerimento termico se il piazzole è collegato a un'ampia area di rame, per gestire il calore durante la saldatura.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

Una manipolazione e un assemblaggio corretti sono fondamentali per la resa e l'affidabilità.

6.1 Parametri per la Saldatura a Riflusso IR

Per processi senza piombo (Pb-free), è raccomandato un profilo di riflusso specifico. La temperatura di picco non deve superare i 260°C e il tempo sopra i 260°C deve essere limitato a un massimo di 10 secondi. Una fase di pre-riscaldamento (tipicamente 150-200°C) è necessaria per aumentare lentamente la temperatura e attivare il flussante, con un tempo massimo di pre-riscaldamento di 120 secondi. Il profilo deve essere caratterizzato per il PCB specifico, la pasta saldante e il forno per garantire che tutti i componenti siano saldati correttamente senza danni.

6.2 Condizioni di Stoccaggio e Manipolazione

I LED sono sensibili all'umidità (MSL2a). Quando conservati nella loro originale busta sigillata anti-umidità con essiccante, devono essere mantenuti a ≤30°C e ≤90% di umidità relativa (RH) e utilizzati entro un anno. Una volta aperta la busta, l'ambiente di stoccaggio non deve superare i 30°C e il 60% RH. I componenti esposti all'aria ambiente devono essere sottoposti a riflusso IR entro 672 ore (28 giorni). Se questo tempo viene superato, è necessaria una cottura a circa 60°C per almeno 20 ore prima della saldatura per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire danni da "popcorning" durante il riflusso.

6.3 Pulizia

Se è necessaria la pulizia dopo la saldatura, devono essere utilizzati solo solventi specificati. È accettabile immergere il LED in alcol etilico o isopropilico a temperatura normale per meno di un minuto. Prodotti chimici aggressivi o non specificati possono danneggiare la lente in plastica o l'involucro.

6.4 Precauzioni contro le Scariche Elettrostatiche (ESD)

Il LED è suscettibile ai danni da elettricità statica e sovratensioni. Si raccomanda di manipolare il dispositivo utilizzando un braccialetto a terra o guanti antistatici. Tutte le attrezzature, inclusi postazioni di lavoro e macchinari, devono essere correttamente messe a terra per prevenire eventi ESD.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

Il LTST-C281KSKT-5A è fornito in formato nastro e bobina adatto per l'assemblaggio automatizzato. La larghezza del nastro è di 8mm, avvolto su una bobina standard da 7 pollici (178mm) di diametro. Ogni bobina contiene 5000 pezzi. Per quantità minori, è disponibile una quantità minima di imballaggio di 500 pezzi per i residui. Le specifiche del nastro e della bobina sono conformi agli standard ANSI/EIA 481, garantendo la compatibilità con i sistemi alimentatori standard. Il nastro ha una copertura per proteggere i componenti e c'è una specifica che non più di due tasche per componenti consecutive possono essere vuote.

8. Suggerimenti Applicativi e Considerazioni di Progetto

8.1 Circuiti Applicativi Tipici

Il metodo di pilotaggio più comune è una resistenza limitatrice di corrente in serie collegata a un'alimentazione di tensione (Vcc). Il valore della resistenza (R) si calcola usando la Legge di Ohm: R = (Vcc - VF) / IF, dove VF è la tensione diretta del LED (utilizzare il valore massimo dalla classe o dalla scheda tecnica per un progetto conservativo) e IF è la corrente diretta desiderata (es. 5mA, 10mA, fino a 30mA max). Per applicazioni che richiedono luminosità costante o funzionamento su un ampio intervallo di tensione, è raccomandato un driver IC a corrente costante.

8.2 Gestione Termica

Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa (75mW max), una gestione termica efficace è comunque importante per mantenere la durata del LED e prevenire lo sfasamento del colore. Il PCB stesso funge da dissipatore di calore. Collegare il piazzole termico del LED (se presente) a un'area di rame sufficiente sul PCB aiuta a dissipare il calore. Evitare di far funzionare il LED alla sua corrente e temperatura massime assolute simultaneamente per periodi prolungati.

8.3 Considerazioni sul Progetto Ottico

L'ampio angolo di visione di 130 gradi rende questo LED adatto per applicazioni in cui la luce deve essere vista da varie angolazioni senza diffusori aggiuntivi. Per una luce più diretta, possono essere utilizzate lenti esterne o guide luminose. La lente trasparente di questo modello specifico consente l'emissione del colore nativo del chip (giallo) senza filtraggio.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Il LTST-C281KSKT-5A si differenzia principalmente attraverso il suo profilo ultrasottile di 0.35mm, che è più sottile di molti chip LED standard (es. pacchetti 0603 o 0805 che sono spesso alti 0.6-0.8mm). Ciò lo rende ideale per l'ultima generazione di dispositivi mobili e indossabili ultra-sottili. L'uso della tecnologia AlInGaP fornisce un'efficienza più elevata e una migliore saturazione del colore nella gamma rosso-ambra-giallo rispetto a tecnologie più vecchie come il GaAsP. La sua compatibilità con il riflusso IR standard e l'imballaggio a nastro e bobina lo allineano con processi di produzione automatizzati ad alto volume, offrendo una soluzione economica e affidabile.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

10.1 Qual è la differenza tra lunghezza d'onda dominante e lunghezza d'onda di picco?

La lunghezza d'onda di picco (λp) è la singola lunghezza d'onda alla quale lo spettro di emissione ha la massima intensità. La lunghezza d'onda dominante (λd) è un valore calcolato derivato dal diagramma di cromaticità CIE che rappresenta il colore percepito della luce; è la singola lunghezza d'onda che corrisponderebbe alla sensazione di colore dell'output misto del LED. Per una sorgente monocromatica come questo LED giallo AlInGaP, sono tipicamente molto vicine, ma λd è il parametro più rilevante per la specifica del colore.

10.2 Posso pilotare questo LED con un'alimentazione da 3.3V senza resistenza?

No, non è raccomandato e probabilmente distruggerebbe il LED. La tensione diretta è solo 1.7-2.3V. Applicare direttamente 3.3V causerebbe un flusso di corrente molto grande e incontrollato (superando di gran lunga il massimo di 30mA), portando a un surriscaldamento e guasto immediati. È sempre richiesta una resistenza limitatrice di corrente o un regolatore.

10.3 Come interpreto i codici di classificazione quando ordino?

Quando si effettua un ordine, è possibile specificare una combinazione di codici di classe VF, IV e Tonalità per ottenere LED con caratteristiche strettamente corrispondenti. Ad esempio, richiedendo "E3, M, K" si otterrebbero LED con una tensione diretta di 1.9-2.1V, un'intensità luminosa di 18.0-28.0 mcd e una lunghezza d'onda dominante di 589.5-592.0 nm. Se non viene specificata alcuna classe, si riceveranno parti dalle classi di produzione standard.

11. Principi di Funzionamento

Il LTST-C281KSKT-5A è una sorgente luminosa a semiconduttore basata sul sistema di materiali AlInGaP. Quando viene applicata una tensione diretta che supera il potenziale interno del diodo, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva del chip semiconduttore. Questi portatori di carica si ricombinano, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica energia del bandgap della lega AlInGaP determina la lunghezza d'onda dei fotoni emessi, che in questo caso è nella regione del giallo (~590 nm). La lente epossidica trasparente incapsula il chip, fornendo protezione meccanica, modellando il fascio luminoso in uscita (ampio angolo di 130 gradi) e migliorando l'efficienza di estrazione della luce.

12. Tendenze e Contesto del Settore

Lo sviluppo di LED come il LTST-C281KSKT-5A è guidato da diverse tendenze chiave nell'elettronica. C'è una spinta continua verso la miniaturizzazione, che richiede componenti con impronte più piccole e profili più bassi per consentire prodotti finali più sottili. L'aumento dell'efficienza e della luminosità da materiali semiconduttori come l'AlInGaP consente un consumo energetico inferiore e una maggiore durata della batteria nei dispositivi portatili. Inoltre, l'adozione a livello di settore della saldatura senza piombo e della conformità RoHS impone componenti in grado di resistere a temperature di riflusso più elevate e privi di sostanze vietate. La standardizzazione dell'imballaggio (nastro e bobina, standard EIA) supporta la produzione altamente automatizzata e ad alto volume che definisce la produzione moderna di elettronica di consumo.