LTW-S115KSDS-5A Scheda Tecnica LED SMD Bicolore - Vista Laterale - Bianco & Giallo - 5mA - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTW-S115KSDS-5A è un diodo a emissione luminosa (LED) a montaggio superficiale (SMD) bicolore, progettato specificamente per applicazioni di illuminazione a vista laterale, in particolare come sorgente di retroilluminazione per display a cristalli liquidi (LCD). Integra due chip semiconduttori distinti all'interno di un unico contenitore standard EIA: un chip InGaN (Indio Gallio Nitruro) per l'emissione di luce bianca e un chip AlInGaP (Alluminio Indio Gallio Fosfuro) per l'emissione di luce gialla. Questa configurazione consente soluzioni di illuminazione flessibili con un ingombro ridotto. Il dispositivo è progettato per l'assemblaggio in grandi volumi, fornito su nastro da 8mm montato su bobine da 7 pollici, ed è pienamente compatibile con attrezzature automatiche pick-and-place e processi standard di saldatura a rifusione a infrarossi (IR).

1.1 Vantaggi Principali

• Sorgente Bicolore:Combina l'emissione di luce bianca e gialla in un unico package, risparmiando spazio sulla scheda e semplificando la progettazione per indicazioni multicolore o retroilluminazione mista.
• Emissione a Vista Laterale:L'uscita luminosa principale è diretta parallelamente al piano di montaggio, rendendolo ideale per l'illuminazione laterale di pannelli sottili come quelli nei moduli LCD.
• Alta Luminosità:Utilizza tecnologie avanzate di chip InGaN e AlInGaP per fornire un'elevata intensità luminosa.
• Compatibile con la Produzione:Presenta terminali stagnati per una migliore saldabilità ed è confezionato per la compatibilità con linee di assemblaggio automatizzate.
• Conformità Ambientale:Il prodotto è conforme alla direttiva sulla restrizione delle sostanze pericolose (RoHS).

2. Analisi dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

I seguenti limiti non devono essere superati in nessuna condizione, poiché potrebbero causare danni permanenti al dispositivo. I valori sono specificati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C.

• Dissipazione di Potenza (Pd):Bianco: 35 mW; Giallo: 48 mW. Questa è la potenza massima che il LED può dissipare sotto forma di calore.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):Bianco: 50 mA; Giallo: 80 mA. Questa è la massima corrente istantanea consentita in condizioni impulsive (ciclo di lavoro 1/10, larghezza dell'impulso 0.1ms).
• Corrente Diretta Continua (I_F):Bianco: 10 mA; Giallo: 20 mA. Questa è la massima corrente diretta continua per un funzionamento affidabile.
• Intervallo di Temperatura Operativa:-20°C a +80°C.
• Intervallo di Temperatura di Conservazione:-40°C a +85°C.
• Condizioni di Saldatura a Infrarossi:Resiste a una temperatura di picco di 260°C per 10 secondi durante la saldatura a rifusione.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

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

• Intensità Luminosa (I_V):Bianco: Min. 28 mcd, Tip. N/D, Max. 112 mcd. Giallo: Min. 7.1 mcd, Tip. N/D, Max. 71 mcd. Questa è la luminosità percepita del LED misurata da un sensore fotopico (risposta dell'occhio umano).
• Angolo di Visione (2θ_1/2):130 gradi (tipico per entrambi i colori). Questo è l'angolo totale in cui l'intensità luminosa scende alla metà del suo valore di picco.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_P):Giallo: 591 nm (tipico). Questa è la lunghezza d'onda alla quale la distribuzione spettrale di potenza del chip giallo è massima.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):Giallo: 590 nm (tipico a I_F=5mA). Questa è la singola lunghezza d'onda che meglio rappresenta il colore percepito del LED giallo.
• Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ):Giallo: 15 nm (tipico). Indica la purezza spettrale o la larghezza di banda della luce gialla emessa.
• Coordinate di Cromaticità (x, y):Bianco: x=0.290, y=0.282 (tipico a I_F=5mA). Queste coordinate CIE 1931 definiscono il punto colore del LED bianco su un diagramma di cromaticità.
• Tensione Diretta (V_F):Bianco: Min. 2.55V, Tip. 2.85V, Max. 3.15V. Giallo: Min. 1.6V, Tip. 2.00V, Max. 2.40V. Questa è la caduta di tensione ai capi del LED quando conduce la corrente diretta specificata.
• Corrente Inversa (I_R):Bianco: Max. 10 µA; Giallo: Max. 100 µA (a V_R=5V). Il dispositivo non è progettato per funzionare in polarizzazione inversa; questo parametro è solo per il test della corrente di dispersione.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

I LED sono selezionati (binnati) in base a parametri ottici chiave per garantire la coerenza all'interno di un lotto di produzione. Il codice del bin è marcato sulla confezione.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa (I_V)

I LED sono classificati in bin in base alla loro intensità luminosa misurata a I_F= 5 mA. La tolleranza per ogni bin è ±15%.

• Bin Chip Bianco:N (28.0-45.0 mcd), P (45.0-71.0 mcd), Q (71.0-112.0 mcd).
• Bin Chip Giallo:K (7.10-11.2 mcd), L (11.2-18.0 mcd), M (18.0-28.0 mcd), N (28.0-45.0 mcd), P (45.0-71.0 mcd).

3.2 Binning della Tonalità (Colore)

I LED bianchi sono ulteriormente selezionati in base alle loro coordinate di cromaticità (x, y) sul diagramma CIE 1931. Sono definiti quattro bin di tonalità (C1, C2, D1, D2), ciascuno con specifici limiti di coordinate. La tolleranza su ogni bin di tonalità è ±0.01 in entrambe le coordinate x e y. Ciò garantisce l'uniformità del colore, fondamentale per applicazioni di retroilluminazione in cui vengono utilizzati più LED insieme.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento a curve di prestazione tipiche (sebbene non visualizzate nel testo fornito). Queste curve sono essenziali per i progettisti.

• Curva I-V (Corrente-Tensione):Mostra la relazione tra corrente diretta (I_F) e tensione diretta (V_F) per entrambi i chip bianco e giallo. Ciò è cruciale per progettare il circuito di limitazione della corrente.
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta:Illustra come l'uscita luminosa (I_V) aumenta con la corrente di pilotaggio. Aiuta a determinare il punto operativo ottimale per bilanciare luminosità ed efficienza/durata.
• Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Dimostra la riduzione dell'uscita luminosa all'aumentare della temperatura di giunzione. Questo è vitale per la gestione termica nell'applicazione finale.
• Distribuzione Spettrale:Per il LED giallo, questa curva mostra la potenza relativa emessa su diverse lunghezze d'onda, centrata attorno alla lunghezza d'onda di picco di ~591 nm.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package e Pinout

Il dispositivo è conforme a un profilo standard EIA. Le dimensioni chiave includono la dimensione del corpo e la spaziatura dei terminali. L'assegnazione dei pin è critica per l'orientamento corretto: il Pin C1 è assegnato al chip bianco InGaN e il Pin C2 è assegnato al chip giallo AlInGaP. Un disegno dimensionale dettagliato (non mostrato qui) specifica tutte le misure critiche del package con una tolleranza tipica di ±0.10 mm.

5.2 Layout Consigliato dei Piazzole e Polarità

Viene fornito un land pattern consigliato (progetto delle piazzole di saldatura) per il circuito stampato (PCB) per garantire una formazione affidabile dei giunti di saldatura e un corretto allineamento durante la rifusione. La scheda tecnica indica anche la direzione di saldatura suggerita rispetto all'alimentazione del nastro della bobina per ottimizzare il processo.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione

Il LED è compatibile con la saldatura a rifusione a infrarossi (IR). È raccomandato un profilo di saldatura specifico, con una temperatura di picco di 260°C mantenuta per 10 secondi. La scheda tecnica sottolinea che profili con temperature di picco inferiori a 245°C potrebbero essere insufficienti per una saldatura affidabile, specialmente senza il vantaggio della stagnatura del componente. Un grafico dettagliato tempo-temperatura mostra tipicamente le zone di preriscaldamento, stabilizzazione, rifusione e raffreddamento.

6.2 Pulizia

Se è necessaria la pulizia dopo la saldatura, devono essere utilizzati solo solventi specificati. La scheda tecnica raccomanda di immergere il LED in alcol etilico o isopropilico a temperatura normale per meno di un minuto. L'uso di prodotti chimici non specificati potrebbe danneggiare il package del LED.

6.3 Conservazione e Manipolazione

• Scariche Elettrostatiche (ESD):Il LED è sensibile alle ESD. Le procedure di manipolazione dovrebbero includere l'uso di braccialetti antistatici, guanti antistatici e attrezzature correttamente messe a terra.
• Sensibilità all'Umidità:Come dispositivo a montaggio superficiale, è sensibile all'assorbimento di umidità. Le buste sigillate a prova di umidità con essiccante hanno una durata di conservazione di un anno se conservate a ≤ 30°C e ≤ 90% UR. Una volta aperte, i LED dovrebbero essere utilizzati entro una settimana o conservati in un ambiente asciutto (≤ 30°C / ≤ 60% UR). I componenti conservati fuori dalla confezione originale per più di una settimana richiedono una cottura (es. 60°C per 20 ore) prima della saldatura per prevenire il fenomeno del \"popcorning\" durante la rifusione.

7. Confezionamento e Ordinazione

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

I LED sono forniti in nastro portante goffrato (larghezza 8mm) con nastro protettivo di copertura, avvolti su bobine di diametro 7 pollici (178 mm). La quantità standard per bobina è di 3000 pezzi. È disponibile una quantità minima di imballaggio di 500 pezzi per ordini di rimanenze. Il confezionamento è conforme agli standard ANSI/EIA-481.

7.2 Struttura del Numero di Parte

Il numero di parte LTW-S115KSDS-5A contiene informazioni codificate sulla famiglia di prodotto, colore, package e probabile bin di prestazione (sebbene la decodifica esatta sia specifica del modello).

8. Note Applicative e Considerazioni di Progettazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Retroilluminazione LCD:L'applicazione principale, fornisce illuminazione laterale per pannelli LCD di piccole e medie dimensioni in elettronica di consumo, display industriali e cluster automobilistici.
• Indicazione di Stato:La capacità bicolore consente indicazioni multi-stato (es. bianco per \"acceso\", giallo per \"standby/allarme\", o entrambi per un terzo stato).
• Illuminazione Decorativa:Può essere utilizzato in spazi compatti dove sono richieste emissione laterale e miscelazione di colori.

8.2 Considerazioni di Progettazione

• Pilotaggio della Corrente:Utilizzare sempre un driver a corrente costante o una resistenza limitatrice di corrente in serie con il LED. La tensione diretta varia, quindi non è consigliato pilotare per tensione. Non superare la massima corrente diretta continua (10mA per il bianco, 20mA per il giallo).
• Gestione Termica:Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa, garantire un'adeguata area di rame sul PCB o l'uso di via termiche aiuta a mantenere una temperatura di giunzione più bassa, preservando l'uscita luminosa e prolungando la durata operativa.
• Progettazione Ottica:L'angolo di visione di 130 gradi fornisce un pattern di emissione ampio. Per la retroilluminazione, vengono tipicamente utilizzati guide luminose e diffusori per distribuire la luce in modo uniforme sull'area del display.
• Protezione del Circuito:Considerare l'implementazione di una protezione da polarità inversa se esiste il rischio di installazione errata, poiché il LED non è progettato per funzionare in polarizzazione inversa.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

Rispetto ai LED a vista laterale monocromatici, il LTW-S115KSDS-5A offre significativi risparmi di spazio e flessibilità di progettazione integrando due colori. L'uso di AlInGaP per il giallo fornisce alta efficienza e buona saturazione del colore per quella lunghezza d'onda. La combinazione di InGaN per il bianco e AlInGaP per il giallo in un unico package rappresenta una soluzione su misura per applicazioni che richiedono sorgenti di colore distinte e affidabili da un ingombro minimo, differenziandosi da alternative monocromatiche più semplici o soluzioni discrete più grandi.

10. Domande Frequenti (FAQ)

10.1 Posso pilotare i chip bianco e giallo in modo indipendente?

Sì. I due chip hanno connessioni anodo/catodo separate (Pin C1 e C2). Devono essere pilotati da circuiti limitatori di corrente separati per controllare ciascun colore in modo indipendente.

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

La lunghezza d'onda di picco (λ_P) è la lunghezza d'onda fisica dove lo spettro di emissione è più forte. La lunghezza d'onda dominante (λ_d) è un valore calcolato che rappresenta il colore percepito come una singola lunghezza d'onda sul diagramma CIE. Per LED monocromatici come quello giallo qui, sono spesso molto vicine.

10.3 Perché è necessario un processo di cottura prima della saldatura se la busta è stata aperta?

I package plastici SMD possono assorbire umidità dall'aria. Durante il processo di saldatura a 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 guasto noto come \"popcorning\". La cottura rimuove questa umidità assorbita.

11. Studio di Caso Pratico di Progettazione

Si consideri la progettazione di una retroilluminazione per un piccolo display di strumento industriale. Il progetto richiede sia una retroilluminazione bianca brillante per il funzionamento normale, sia un indicatore giallo distinto per le condizioni di allarme. Utilizzando il LTW-S115KSDS-5A, il progettista può posizionare un singolo componente sul bordo della guida luminosa. Il chip bianco è pilotato a 5mA tramite un circuito a corrente costante per la retroilluminazione principale. Il chip giallo è collegato a un circuito driver separato controllato dalla logica di allarme dello strumento. Questo approccio semplifica il progetto meccanico (un componente invece di due), riduce l'ingombro sul PCB e garantisce un perfetto allineamento delle due sorgenti luminose rispetto alla guida luminosa.

12. Principio di Funzionamento

L'emissione di luce nei LED si basa sull'elettroluminescenza in una giunzione p-n di un semiconduttore. Quando viene applicata una tensione diretta, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva dove si ricombinano, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). Il colore (lunghezza d'onda) della luce emessa è determinato dall'energia del bandgap del materiale semiconduttore. Il chip InGaN ha un bandgap più ampio, consentendo l'emissione di luce a lunghezza d'onda più corta (blu), che viene parzialmente convertita in uno spettro più ampio (apparentemente bianco) da un rivestimento di fosforo all'interno del package. Il chip AlInGaP ha un bandgap più stretto, progettato per emettere fotoni direttamente nella parte gialla/arancione/rossa dello spettro, risultando nella pura luce gialla osservata.

13. Tendenze Tecnologiche

L'industria dei LED continua a evolversi verso una maggiore efficienza (più lumen per watt), un miglioramento della resa cromatica (specialmente per i LED bianchi) e una maggiore miniaturizzazione. Per applicazioni a vista laterale e retroilluminazione, le tendenze includono package ancora più sottili, una maggiore densità di luminosità e l'integrazione di array multi-chip più complessi (RGB, RGBW) in package singoli per il controllo dinamico del colore. Inoltre, i progressi nei materiali di packaging e nella tecnologia dei fosfori mirano a migliorare l'affidabilità, le prestazioni termiche e la coerenza del colore in funzione della temperatura e della durata.