Scheda Tecnica LED LTW-326ZDSKR-5A - Doppio Colore (Bianco/Rosso) - Vista Laterale - Pacchetto SMD - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTW-326ZDSKR-5A è un LED SMD (Surface Mount Device) a doppio colore e vista laterale. La sua funzione principale è l'illuminazione di retro per display LCD, dove è richiesta una sorgente luminosa compatta ad angolo retto. Il dispositivo integra due chip semiconduttori distinti in un unico pacchetto: un chip InGaN (Nitruro di Indio e Gallio) per l'emissione di luce bianca e un chip AlInGaP (Fosfuro di Alluminio, Indio e Gallio) per l'emissione di luce rossa. Questa configurazione a doppio chip consente la miscelazione dei colori o il controllo indipendente dei due colori da un singolo componente, risparmiando spazio sulla scheda e semplificando l'assemblaggio in progetti con vincoli di spazio, come display sottili.

I vantaggi principali di questo LED includono l'output ultra-luminoso di entrambi i chip, la compatibilità con le attrezzature standard di pick-and-place automatizzate e la sua idoneità per i processi di saldatura a rifusione senza piombo e a infrarossi (IR). È confezionato su nastro da 8mm avvolto su bobine da 7 pollici di diametro, facilitando la produzione di grandi volumi. Il prodotto è specificato come conforme alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose), classificandolo come prodotto ecologico.

2. Approfondimento delle Specifiche Tecniche

2.1 Valori Massimi Assoluti

L'operazione del dispositivo oltre questi limiti può causare danni permanenti. I valori chiave a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C sono:

• Dissipazione di Potenza:Chip Bianco: 35 mW, Chip Rosso: 48 mW. Questo definisce la potenza massima che il LED può dissipare come calore in funzionamento continuo.
• Corrente Diretta:Corrente Diretta Continua: Bianco: 10 mA, Rosso: 20 mA. Corrente Diretta di Picco (ciclo di lavoro 1/10, impulso 0.1ms): Bianco: 50 mA, Rosso: 40 mA. Superare la corrente continua solleciterà eccessivamente la giunzione semiconduttrice.
• Tensione Inversa:5 V per entrambi i chip. Applicare una tensione di polarizzazione inversa superiore a questa può causare il breakdown della giunzione.
• Intervallo di Temperatura:Funzionamento: -20°C a +80°C. Stoccaggio: -40°C a +85°C.
• Sensibilità alle Scariche Elettrostatiche (ESD):La soglia per il modello del corpo umano (HBM) è di 2000V. Sono necessarie precauzioni contro le scariche elettrostatiche durante la manipolazione.
• Saldatura:Resiste alla saldatura a rifusione a infrarossi con temperatura di picco di 260°C per 10 secondi.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Misurate a Ta=25°C con una corrente diretta (IF) di 5mA, salvo diversa indicazione.

• Intensità Luminosa (Iv):Una metrica di prestazione chiave. Bianco: Min 28.0 mcd, Tip -, Max 112.0 mcd. Rosso: Min 7.1 mcd, Tip -, Max 45.0 mcd. L'Iv effettiva per ogni unità è classificata in bin (vedi Sezione 3).
• Angolo di Visione (2θ1/2):130 gradi per entrambi i colori, indicando un ampio cono di visione tipico per le lenti a emissione laterale utilizzate nelle guide luminose per retroilluminazione.
• Tensione Diretta (VF):Bianco: Min 2.7V, Tip 3.0V, Max 3.7V. Rosso: Min 1.70V, Tip 2.00V, Max 2.40V. La differenza in VF è dovuta alle diverse energie di bandgap dei materiali InGaN e AlInGaP. Questo deve essere considerato nella progettazione dei circuiti di pilotaggio, specialmente per configurazioni ad anodo comune o catodo comune.
• Lunghezza d'Onda di Picco di Emissione (λP):Per il chip rosso: 639 nm (tipico).
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd):Per il chip rosso: 630 nm (tipico). Questa è la singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano che definisce il colore.
• Coordinate di Cromaticità (x, y):Per il chip bianco: x=0.3, y=0.3 (tipico). Queste coordinate CIE 1931 definiscono il punto di bianco. Si applica una tolleranza di ±0.01.
• Corrente Inversa (IR):Max 100 µA a VR=5V.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

I LED sono suddivisi in bin di prestazione per garantire coerenza nell'applicazione. Il codice del bin è marcato sulla confezione.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa (Iv)

Chip Bianco:Bin N (28.0-45.0 mcd), P (45.0-71.0 mcd), Q (71.0-112.0 mcd).
Chip Rosso:Bin K (7.1-11.2 mcd), L (11.2-18.0 mcd), M (18.0-28.0 mcd), N (28.0-45.0 mcd).
Si applica una tolleranza di ±15% all'interno di ogni bin.

3.2 Binning della Tonalità (Colore) per il Chip Rosso

I LED rossi sono classificati in base alle loro coordinate di cromaticità (x, y) sul diagramma CIE 1931. Sono definiti sei bin (da S1 a S6), ciascuno rappresentante una piccola area quadrilatera sulla carta dei colori. Le coordinate per ogni vertice di questi bin sono fornite nella scheda tecnica. Si applica una tolleranza di ±0.01 alle coordinate (x, y) all'interno di ogni bin. Ciò garantisce un'ampia coerenza di colore per l'emissione rossa tra diversi lotti di produzione.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento a curve caratteristiche tipiche essenziali per la progettazione.

• Curva IV (Corrente vs. Tensione):Mostra la relazione esponenziale tra tensione diretta e corrente per entrambi i chip bianco e rosso. Le diverse tensioni di soglia sono chiaramente visibili.
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta:Illustra come l'output luminoso aumenti con la corrente. È tipicamente lineare nell'intervallo di funzionamento raccomandato ma satura a correnti più elevate.
• Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Mostra la riduzione dell'output luminoso all'aumentare della temperatura di giunzione. Questo è fondamentale per la gestione termica nell'applicazione finale.
• Distribuzione Spettrale:Per il chip rosso, la curva mostrerebbe un picco stretto attorno a 639nm, caratteristico della tecnologia AlInGaP. Per il chip bianco (tipicamente un die blu con fosforo), lo spettro sarebbe ampio, coprendo l'intera gamma visibile.

5. Informazioni Meccaniche e sul Pacchetto

5.1 Dimensioni del Pacchetto

Il LED è conforme a un profilo standard EIA per LED a vista laterale. Le dimensioni critiche includono l'altezza, larghezza e profondità complessive, nonché la posizione e la dimensione dei pad di saldatura. Tutte le dimensioni sono in millimetri con una tolleranza standard di ±0.10mm salvo diversa specifica. La lente è progettata per l'emissione laterale.

5.2 Assegnazione Pin e Polarità

Il dispositivo ha due anodi/catodi per i chip indipendenti. L'assegnazione dei pin è: Catodo per il chip InGaN Bianco collegato al Pin C2. Catodo per il chip AlInGaP Rosso collegato al Pin C1. Gli anodi sono probabilmente comuni o assegnati ad altri pin come da disegno del pacchetto. La polarità corretta deve essere osservata durante il layout del PCB e l'assemblaggio.

5.3 Layout Consigliato per i Pad di Saldatura

La scheda tecnica fornisce un land pattern (impronta) raccomandato per il design del PCB. Rispettare questo pattern garantisce una corretta formazione del giunto di saldatura, stabilità meccanica e prestazioni termiche durante la rifusione. È indicata anche una direzione di saldatura suggerita per minimizzare il rischio di tombstoning.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione

Il LED è compatibile con i processi di rifusione a infrarossi. Viene fornito un profilo suggerito, con un parametro critico rappresentato da una temperatura di picco di 260°C per un massimo di 10 secondi. Questo profilo deve essere seguito per prevenire danni termici al pacchetto plastico e ai bond interni.

6.2 Pulizia

Se è richiesta la pulizia dopo la saldatura, devono essere utilizzati solo prodotti chimici specificati. La scheda tecnica raccomanda l'immersione in alcol etilico o isopropilico a temperatura normale per meno di un minuto. Prodotti chimici non specificati potrebbero danneggiare la resina del pacchetto o la lente.

6.3 Stoccaggio e Manipolazione

• Precauzioni ESD:Il dispositivo è sensibile alle scariche elettrostatiche (2000V HBM). Utilizzare braccialetti antistatici, postazioni di lavoro messe a terra e contenitori conduttivi.
• Sensibilità all'Umidità:Essendo un pacchetto SMD plastico, è sensibile all'umidità. Se la busta sigillata originale a prova di umidità con essiccante non è stata aperta, lo stoccaggio deve avvenire a ≤30°C/≤90%UR, con una durata di conservazione di un anno. Una volta aperta, i LED devono essere conservati a ≤30°C/≤60%UR e utilizzati entro una settimana. Per stoccaggi più lunghi fuori dalla busta originale, utilizzare un contenitore sigillato con essiccante o un essiccatore a azoto. I componenti stoccati fuori busta per >1 settimana richiedono una cottura (circa 60°C per >20 ore) prima della rifusione per prevenire il fenomeno del "popcorning".

7. Confezionamento e Ordini

Il confezionamento standard è nastro portacomponenti goffrato da 8mm sigillato con nastro di copertura, avvolto su bobine da 7 pollici (178mm) di diametro. Ogni bobina piena contiene 3000 pezzi. È disponibile una quantità minima di imballaggio di 500 pezzi per i resti. Il confezionamento è conforme alle specifiche ANSI/EIA 481-1. Le dimensioni del nastro e della bobina sono fornite per la configurazione degli alimentatori automatici.

8. Suggerimenti per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

L'applicazione principale è l'illuminazione di retro per display LCD di elettronica di consumo, display industriali e display interni automobilistici dove lo spessore ridotto è essenziale. La capacità a doppio colore consente retroilluminazione dinamica (es. bianco per funzionamento normale, rosso per modalità notturna o avvisi) o la creazione di altri colori mediante miscelazione.

8.2 Considerazioni di Progettazione

• Pilotaggio della Corrente:Utilizzare piloti a corrente costante, non a tensione costante, per garantire un output luminoso stabile e una lunga durata. Rispettare i valori massimi assoluti di corrente continua (10mA bianco, 20mA rosso).
• Gestione Termica:La dissipazione di potenza, sebbene bassa, genera calore. Assicurare un'adeguata area di rame sul PCB o via termiche sotto i pad di saldatura per dissipare il calore, specialmente se pilotati a correnti più elevate o in alte temperature ambiente. Ciò mantiene l'efficienza luminosa e la durata.
• Progettazione Ottica:L'emissione laterale di 130 gradi è progettata per accoppiarsi a una light guide plate (LGP). Il design del punto di iniezione e del pattern della LGP è cruciale per ottenere un'illuminazione di retro uniforme.
• Progettazione del Circuito:Tenere conto delle diverse tensioni dirette dei due chip quando si progetta il circuito di pilotaggio, in particolare se si utilizza una resistenza di limitazione comune per entrambi.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto ai LED a vista laterale a singolo colore, il vantaggio chiave è il risparmio di spazio e l'assemblaggio semplificato per applicazioni a due colori. L'uso di AlInGaP per il rosso offre un'efficienza maggiore e un colore più saturo rispetto a tecnologie più vecchie come il GaAsP. Il chip bianco basato su InGaN fornisce un'elevata luminosità. La combinazione in un unico pacchetto è un'ottimizzazione a livello di sistema per unità di retroilluminazione ad alto volume e sensibili al costo.

10. Domande Frequenti (FAQ)

D: Posso pilotare i chip bianco e rosso simultaneamente alla loro massima corrente continua?
R: Devi considerare la dissipazione di potenza totale e il carico termico sul pacchetto. Pilotare entrambi alla corrente massima (10mA + 20mA = 30mA totale) alla loro VF tipica (3.0V + 2.0V = 5.0V) risulta in un input elettrico di 150mW. Questo supera i valori nominali di dissipazione individuali (35mW & 48mW) e probabilmente surriscalderebbe il dispositivo. È necessario un derating o un funzionamento in impulsi.

D: Come interpreto il codice del bin Iv sulla busta?
R: La busta avrà un codice che indica il bin Iv specifico (es. \"Q\" per il bianco, \"L\" per il rosso) per i LED all'interno. Devi incrociare questa lettera con le Tabelle delle Specifiche Iv nella scheda tecnica per conoscere l'intervallo garantito min/max di intensità luminosa per quel lotto.

D: Il chip rosso ha una lunghezza d'onda di picco di 639nm ma una lunghezza d'onda dominante di 630nm. Perché la differenza?
R: La lunghezza d'onda di picco (λP) è il punto più alto sulla curva di distribuzione della potenza spettrale. La lunghezza d'onda dominante (λd) è determinata tracciando una linea dal punto bianco (illuminante) sul diagramma CIE attraverso le coordinate (x,y) misurate del LED fino al luogo spettrale. λd è il colore a singola lunghezza d'onda percepito dall'occhio umano, che può differire da λP, specialmente se lo spettro non è perfettamente simmetrico.

11. Studio di Caso Pratico di Progettazione

Scenario:Progettazione di un indicatore di stato/retroilluminazione per il display di un dispositivo medico portatile. L'indicatore deve mostrare bianco per \"alimentazione accesa/attivo\" e rosso per \"batteria scarica/avviso\". Lo spazio è estremamente limitato.
Implementazione:Un singolo LED LTW-326ZDSKR-5A è posizionato al bordo di un piccolo LCD. Un semplice microcontrollore con due pin GPIO è utilizzato per controllare due circuiti di limitazione di corrente indipendenti (es. utilizzando transistor). Un circuito pilota il chip bianco, l'altro pilota il chip rosso. L'emissione laterale di 130 gradi si accoppia efficacemente con la light guide del display. Il design risparmia spazio rispetto all'uso di due LED separati e semplifica il processo di allineamento ottico durante l'assemblaggio.

12. Introduzione al Principio Tecnologico

LED Bianco InGaN:Tipicamente, un chip semiconduttore InGaN che emette luce blu è ricoperto con un fosforo giallo (es. YAG:Ce). Parte della luce blu è convertita dal fosforo in luce gialla. La miscela della luce blu residua e della luce gialla convertita è percepita dall'occhio umano come bianca. L'esatta temperatura di colore (bianco freddo, bianco caldo) è regolata dalla composizione del fosforo.

LED Rosso AlInGaP:Questo sistema di materiali ha un bandgap diretto che può essere sintonizzato attraverso le regioni spettrali del rosso, arancione e giallo variando i rapporti di alluminio e indio. I LED AlInGaP sono noti per la loro alta efficienza e l'eccellente purezza del colore (larghezza spettrale stretta) nella gamma dal rosso all'ambra, superiori alla vecchia tecnologia GaAsP.

13. Tendenze e Sviluppi del Settore

La tendenza nei LED per retroilluminazione continua verso una maggiore efficienza (più lumen per watt) e un indice di resa cromatica (CRI) più elevato per una migliore qualità dell'immagine, specialmente nei monitor e TV professionali. Per i tipi a vista laterale, la spinta è verso pacchetti più sottili per consentire design di display sempre più sottili. C'è anche uno sviluppo in corso nel chip-scale packaging (CSP) e nelle tecnologie mini/micro-LED, che promettono fattori di forma ancora più piccoli, densità più elevate e capacità di local dimming per unità di retroilluminazione avanzate. L'approccio a doppio colore rimane rilevante per il controllo segmentato del colore economicamente vantaggioso nelle applicazioni di fascia media.