LTW-S225DSKF-F Scheda Tecnica LED SMD - Doppio Colore Laterale (Bianco/Arancione) - 20mA - 74mW/48mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTW-S225DSKF-F è una lampada LED SMD compatta, laterale e a doppio colore. È progettata per l'assemblaggio automatizzato su circuito stampato (PCB), rendendolo ideale per applicazioni con spazio limitato nei dispositivi elettronici moderni. Il package presenta una lente gialla e ospita due chip LED distinti: uno che emette luce bianca (basato su InGaN) e l'altro che emette luce arancione (basato su AlInGaP). Questa configurazione consente funzioni versatili di indicazione e retroilluminazione all'interno di un singolo ingombro miniaturizzato.

1.1 Vantaggi Principali

• Funzionalità a Doppio Colore:Integra sorgenti di luce bianca e arancione in un unico package, risparmiando spazio sulla scheda e semplificando il progetto.
• Alta Luminosità:Utilizza la tecnologia a semiconduttore ultra-luminosa AlInGaP e InGaN per un'eccellente intensità luminosa.
• Compatibilità Produttiva:Progettato per la compatibilità con apparecchiature di posizionamento automatico e processi di saldatura a rifusione a infrarossi (IR), facilitando la produzione di grandi volumi.
• Imballaggio Standardizzato:Fornito su nastro da 8mm avvolto su bobine da 7 pollici, conforme agli standard EIA per una manipolazione efficiente.
• Conformità Ambientale:Il prodotto è conforme alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose).

1.2 Mercati e Applicazioni Target

Questo componente è adatto a un'ampia gamma di apparecchiature elettroniche dove sono richiesti indicatori compatti e affidabili. Le principali aree di applicazione includono:

• Dispositivi di Telecomunicazione:Indicatori di stato in telefoni cordless, cellulari e apparecchiature di rete.
• Informatica Portatile:Retroilluminazione di tastiere o keypad in notebook e altri dispositivi mobili.
• Elettronica di Consumo e Industriale:Luci indicatrici in elettrodomestici, apparecchiature per l'automazione d'ufficio e pannelli di controllo industriali.
• Tecnologia dei Display:Adatto per micro-display e apparecchi di illuminazione simbolica che richiedono un'indicazione colorata e nitida.

2. Parametri Tecnici: Interpretazione Oggettiva Approfondita

Questa sezione fornisce un'analisi dettagliata dei limiti operativi e delle caratteristiche prestazionali del LED in condizioni di test standard (Ta=25°C).

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Il funzionamento a questi limiti non è garantito.

Parametro	Chip Bianco	Chip Arancione	Unità
Dissipazione di Potenza (Pd)	74	48	mW
Corrente Diretta di Picco (1/10 Duty, 0.1ms Impulso)	100	40	mA
Corrente Diretta Continua DC (IF)	20	20	mA
Tensione Inversa (VR)	5	5	V
Intervallo di Temperatura Operativa	-20°C a +80°C		°C
Intervallo di Temperatura di Conservazione	-30°C a +85°C		°C

Interpretazione:Il chip bianco ha una dissipazione di potenza ammissibile più alta (74mW vs. 48mW), indicando potenzialmente caratteristiche termiche o efficienza del chip diverse. Entrambi i chip condividono la stessa corrente continua massima di 20mA, che è la corrente di pilotaggio standard per test e funzionamento tipico. La tensione inversa nominale di 5V è relativamente bassa, sottolineando la necessità di un corretto progetto del circuito per evitare polarizzazione inversa accidentale, che è intesa solo per test a infrarossi.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Misurato alla condizione di test standard di IF = 20mA e Ta = 25°C.

Parametro	Simbolo	Bianco (Min/Tip/Max)	Arancione (Min/Tip/Max)	Unità	Condizione/Nota
Intensità Luminosa	Iv	112 / - / 450	45 / - / 180	mcd	Nota 1,2,5
Angolo di Visione (2θ1/2)	-	130 (Tipico)		gradi	Fig.5
Lunghezza d'Onda di Picco	λP	-	611 (Tipico)	nm	-
Lunghezza d'Onda Dominante	λd	-	605 (Tipico)	nm	Nota 3,5
Tensione Diretta	VF	2.5 / - / 3.7	1.7 / - / 2.4	V	IF=20mA

Interpretazione:

• Luminosità e Binning:L'ampio intervallo di Iv (es. 112-450 mcd per il bianco) rende necessario un sistema di binning per garantire la coerenza nei lotti di produzione. La lunghezza d'onda dominante tipica del chip arancione di 605nm e il picco a 611nm confermano il suo colore nello spettro arancione/ambra.
• Angolo di Visione:Un angolo di visione di 130 gradi classifica questo LED come ad ampio angolo, adatto per applicazioni in cui la visibilità da posizioni fuori asse è importante.
• Tensione Diretta:Il chip arancione AlInGaP presenta una tensione diretta tipica inferiore (VF ~1.7-2.4V) rispetto al chip bianco InGaN (VF ~2.5-3.7V). Questo è un parametro critico per il progetto del circuito di pilotaggio, poiché i requisiti di alimentazione differiscono tra i due colori.

2.3 Caratteristiche Termiche e Saldatura

Il dispositivo è classificato per la saldatura a rifusione IR con una temperatura di picco di 260°C per un massimo di 10 secondi. Questo è compatibile con i profili di processo standard per saldatura senza piombo (Pb-free). Gli intervalli di temperatura operativa e di conservazione sono standard per LED SMD di grado commerciale.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per gestire le variazioni naturali nella produzione dei semiconduttori, i LED vengono suddivisi in bin di prestazione. Il LTW-S225DSKF-F utilizza due criteri principali di binning.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa (Iv)

I LED vengono suddivisi in base alla loro intensità luminosa misurata a 20mA.

Bin del Chip Bianco:

• Bin R:112.0 mcd (Min) a 180.0 mcd (Max)
• Bin S:180.0 mcd a 280.0 mcd
• Bin T:280.0 mcd a 450.0 mcd

Tolleranza all'interno di ciascun bin: ±15%.

Bin del Chip Arancione:

• Bin P:45.0 mcd a 71.0 mcd
• Bin Q:71.0 mcd a 112.0 mcd
• Bin R:112.0 mcd a 180.0 mcd

Tolleranza all'interno di ciascun bin: ±15%.

3.2 Binning della Tonalità (Coordinate di Colore)

Per il LED bianco, la coerenza del colore è garantita dal binning basato sulle coordinate cromatiche CIE 1931 (x, y). La scheda tecnica definisce diversi bin (es. S1-1, S1-2, S2-1, ecc.), ciascuno dei quali specifica una piccola area quadrilatera sul diagramma di colore. La tolleranza per le coordinate (x, y) all'interno di qualsiasi bin di tonalità è ±0.01. Questo controllo rigoroso è essenziale per applicazioni che richiedono un aspetto del bianco uniforme su più LED.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene nel datasheet siano referenziate curve grafiche specifiche (es. Fig.5 per l'angolo di visione), le relazioni tipiche possono essere descritte in base alla fisica del LED:

• Corrente vs. Intensità Luminosa (Curva I-Iv):L'intensità luminosa generalmente aumenta con la corrente diretta in modo sub-lineare. Pilotare il LED oltre 20mA può produrre una maggiore emissione luminosa ma aumenterà la dissipazione di potenza e la temperatura di giunzione, influenzando potenzialmente la longevità e lo spostamento del colore.
• Tensione Diretta vs. Corrente (Curva V-I):La caratteristica V-I è esponenziale, tipica di un diodo. La tensione diretta (VF) aumenta con la corrente e diminuisce con l'aumentare della temperatura di giunzione.
• Dipendenza dalla Temperatura:L'intensità luminosa dei LED tipicamente diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Il chip AlInGaP (arancione) può mostrare un minore quenching termico rispetto al chip InGaN (bianco) a temperature più elevate, ma entrambi vedranno una riduzione dell'output. Anche la tensione diretta ha un coefficiente di temperatura negativo.

5. Informazioni Meccaniche e di Package

5.1 Dimensioni del Package e Assegnazione dei Pin

Il package SMD ha un ingombro specifico. Le dimensioni critiche includono lunghezza, larghezza e altezza, tutte con una tolleranza standard di ±0.1mm salvo diversa indicazione. L'assegnazione dei pin è cruciale per una corretta connessione del circuito:

• Pin 1 & 2:Anodo e Catodo per ilchip LEDArancione AlInGaP.
• Pin 3 & 4:Anodo e Catodo per ilchip LEDBianco InGaN.

Durante l'assemblaggio deve essere osservata la corretta polarità.

5.2 Progetto Consigliato dei Pad PCB e Orientamento di Saldatura

La scheda tecnica include un land pattern suggerito (layout dei pad di rame) per il PCB. Seguire questa raccomandazione garantisce la formazione affidabile dei giunti di saldatura, una corretta stabilità meccanica e un allineamento preciso durante la rifusione. Il diagramma indica anche l'orientamento consigliato del LED sul nastro rispetto alla direzione di saldatura per minimizzare l'effetto "tombstoning" o disallineamenti.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Parametri di Saldatura a Rifusione IR

Per processi di saldatura senza piombo, si suggerisce la seguente condizione:

• Temperatura di Picco:Massimo 260°C.
• Tempo al Picco:Massimo 10 secondi.
• Preriscaldamento:Da 150°C a 200°C.
• Tempo di Preriscaldamento:Massimo 120 secondi.

Il LED può sopportare questo profilo di rifusione un massimo di due volte.

6.2 Saldatura Manuale (Se Necessaria)

Se è necessaria la saldatura manuale:

• Temperatura del Saldatore:Massimo 300°C.
• Tempo di Saldatura:Massimo 3 secondi per terminale.
• Importante:La saldatura manuale deve essere eseguita una sola volta.

6.3 Pulizia

Se è necessaria la pulizia dopo la saldatura, devono essere utilizzati solo solventi specificati. Gli agenti raccomandati sono alcol etilico o alcol isopropilico a temperatura ambiente. Il LED deve essere immerso per meno di un minuto. Prodotti chimici non specificati potrebbero danneggiare il package in plastica o la lente.

6.4 Conservazione e Manipolazione

• Precauzioni ESD:I LED sono sensibili alle scariche elettrostatiche (ESD). Durante la manipolazione devono essere utilizzati adeguati controlli ESD (braccialetti, apparecchiature messe a terra).
• Sensibilità all'Umidità:Come da precauzioni standard MSL (Moisture Sensitivity Level) per i package SMD:
• Busta Sigillata:I LED nella busta originale a tenuta di umidità con essiccante devono essere conservati a ≤30°C e ≤90% UR. La "vita utile" dopo l'apertura della busta è di una settimana per la rifusione IR.
• Dispositivi Esposti:Se conservati al di fuori dell'imballaggio originale per oltre una settimana, si consiglia un trattamento di essiccamento a 60°C per almeno 20 ore prima della saldatura per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire il fenomeno del "popcorning" durante la rifusione.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

I LED sono forniti in nastro portacomponenti goffrato per l'assemblaggio automatizzato:

• Larghezza del Nastro:8 mm.
• Diametro della Bobina:7 pollici (178 mm).
• Quantità per Bobina:4000 pezzi.
• Quantità Minima d'Ordine (MOQ):500 pezzi per quantità residue.
• Standard di Imballaggio:Conforme alle specifiche ANSI/EIA-481.

Il nastro è sigillato con un nastro di copertura per proteggere i componenti. Il numero massimo consentito di componenti mancanti consecutivi nel nastro è due.

8. Suggerimenti Applicativi e Considerazioni di Progetto

8.1 Circuiti Applicativi Tipici

Ogni chip LED (bianco e arancione) richiede la propria resistenza limitatrice di corrente quando pilotato da una sorgente di tensione (es. linea a 3.3V o 5V). Il valore della resistenza (R) può essere calcolato usando la Legge di Ohm: R = (V_alimentazione - VF_LED) / I_LED.Esempio:Per il LED bianco con VF = 3.2V (tipico), pilotato a 20mA da un'alimentazione a 5V: R = (5V - 3.2V) / 0.02A = 90 Ohm. Una resistenza standard da 91 ohm sarebbe adatta. Questo calcolo deve essere eseguito separatamente per ciascun colore a causa dei loro diversi valori di VF.

8.2 Considerazioni di Progetto

• Gestione Termica:Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa, garantire un'adeguata area di rame sul PCB attorno ai pad aiuta a dissipare il calore, mantenendo le prestazioni e la longevità del LED, specialmente in ambienti ad alta temperatura.
• Pilotaggio della Corrente:Il pilotaggio a corrente costante è preferibile a quello a tensione costante per mantenere una luminosità e un colore consistenti, poiché VF varia con la temperatura e tra le singole unità.
• Progetto Ottico:Il profilo di emissione laterale è ideale per guide luminose a illuminazione laterale o per indicazioni dove il LED è montato perpendicolarmente alla superficie di visione. Considerare l'angolo di visione di 130 gradi quando si progettano light pipe o aperture.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

I principali fattori di differenziazione del LTW-S225DSKF-F sono:

1. Configurazione a Doppio Chip, Laterale:Questo è un package specializzato non presente nei LED standard a emissione superiore. Consente due colori di indicazione indipendenti da un singolo dispositivo montato sul bordo di un PCB.
2. Combinazione di Tecnologie di Chip:L'uso di AlInGaP per l'arancione e InGaN per il bianco rappresenta una scelta ottimizzata per efficienza e qualità del colore nei rispettivi spettri.
3. Prontezza Produttiva:La piena compatibilità con i processi SMT automatizzati (posizionamento, rifusione IR) e l'imballaggio standard a nastro e bobina lo rendono un componente adatto alla produzione.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D1: Posso pilotare i LED bianco e arancione simultaneamente a 20mA ciascuno?

R1: Elettricamente sì, poiché hanno anodi e catodi indipendenti. Tuttavia, è necessario considerare la dissipazione di potenza totale sul piccolo package. Il funzionamento simultaneo a piena corrente genera più calore, il che potrebbe influenzare prestazioni e affidabilità. Si consiglia di deratare la corrente o implementare una gestione termica per un funzionamento duale continuo.

D2: Perché la tensione inversa nominale è solo 5V?

R2: I LED non sono progettati per funzionare in polarizzazione inversa. Il valore nominale di 5V è una tensione di tenuta per test e protezione contro connessioni inverse accidentali. Nel progetto del circuito, assicurarsi che il LED non sia mai esposto a una tensione inversa superiore a questo limite, tipicamente ponendolo in serie con un diodo che consente solo il passaggio di corrente diretta.

D3: Cosa significano i codici di bin (R, S, T, P, Q) quando si ordina?

R3: Questi codici specificano l'intensità luminosa minima garantita dei LED in un lotto. Ad esempio, ordinare "Bianco, bin T" garantisce che ogni LED avrà un'intensità tra 280 e 450 mcd a 20mA. Specificare il bin garantisce la coerenza della luminosità nella propria produzione. Il bin della tonalità (es. S2-1) dovrebbe essere specificato anche per i LED bianchi se l'uniformità del colore è critica.

11. Esempio Pratico di Utilizzo

Scenario: Indicatore di Stato per un Router di Rete

Un progettista necessita di un'indicazione di doppio stato (es. "Alimentazione Accesa" e "Attività di Rete") sul pannello frontale di un router compatto. Lo spazio è limitato.

Implementazione:Un singolo LED LTW-S225DSKF-F è montato verticalmente sul PCB principale, posizionato sul bordo rivolto verso una guida luminosa che convoglia la luce verso il pannello frontale. Ilchiparancione è collegato al circuito di "Alimentazione" e si illumina costantemente quando alimentato. Ilchipbianco è collegato al processore di rete ed è programmato per lampeggiare al rilevamento di attività dati. Questa soluzione risparmia area sul PCB, riduce il numero di componenti e utilizza una singola guida luminosa per due segnali visivi distinti.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

I Diodi Emettitori di Luce (LED) sono dispositivi a semiconduttore che emettono luce attraverso l'elettroluminescenza. Quando una tensione diretta viene applicata attraverso la giunzione p-n, elettroni e lacune si ricombinano, rilasciando energia sotto forma di fotoni. Il colore della luce è determinato dal bandgap del materiale semiconduttore.

• InGaN (Indio Gallio Nitruro):Questo sistema di materiali è utilizzato per il LED bianco. Tipicamente, un chip InGaN che emette luce blu è ricoperto da uno strato di fosforo. La luce blu eccita il fosforo, che poi ri-emette uno spettro ampio di luce, combinando con la luce blu residua per produrre il bianco.
• AlInGaP (Alluminio Indio Gallio Fosfuro):Questo materiale è utilizzato per il LED arancione. È un semiconduttore a bandgap diretto ben adatto per produrre luce ad alta efficienza nelle lunghezze d'onda del rosso, arancione, ambra e giallo.

Il package laterale incorpora questi due distinti chip a semiconduttore all'interno di un unico involucro in plastica stampata con una lente condivisa di colore giallo.

13. Tendenze Tecnologiche

Lo sviluppo di LED SMD come il LTW-S225DSKF-F segue diverse tendenze chiave del settore:

1. Miniaturizzazione e Integrazione:La spinta verso componenti più piccoli e integrati continua. I package multi-chip (come questo LED a doppio colore) risparmiano spazio e semplificano l'assemblaggio rispetto all'uso di due LED discreti separati.
2. Aumento dell'Efficienza e della Luminosità:I continui miglioramenti nella crescita epitassiale e nel design dei chip producono una maggiore efficienza luminosa (più luce per watt elettrico) sia per le tecnologie InGaN che AlInGaP.
3. Affidabilità e Robustezza Migliorate:I progressi nei materiali di packaging, nella tecnologia dei fosfori e nella gestione termica contribuiscono a una maggiore durata operativa e a migliori prestazioni in condizioni difficili.
4. Standardizzazione per l'Automazione:I componenti sono sempre più progettati fin dall'inizio per la compatibilità con linee di assemblaggio SMT ad alta velocità e precisione, inclusi imballaggi standardizzati (nastro e bobina) e profili di rifusione.

Queste tendenze assicurano che i LED SMD rimangano componenti fondamentali e ad alte prestazioni per l'indicazione e l'illuminazione in tutta l'industria elettronica.