Scheda Tecnica LED SMD LTW-S225DSKS-PH - Doppio Colore Laterale (Bianco/Giallo) - Dimensioni Package - Tensione 2.5-3.7V/1.6-2.4V - Potenza 72/62.5mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento fornisce le specifiche tecniche complete per il LTW-S225DSKS-PH, un LED SMD (Surface Mount Device) laterale a doppio colore. Questo componente integra due chip emettitori distinti all'interno di un unico package compatto, progettato per processi di montaggio automatizzati. L'applicazione principale è focalizzata su dispositivi elettronici con vincoli di spazio che richiedono un'indicazione di stato affidabile o funzionalità di retroilluminazione.

1.1 Caratteristiche Principali e Mercato di Riferimento

Il LTW-S225DSKS-PH è progettato con diverse caratteristiche chiave che lo rendono adatto alla moderna produzione elettronica. È conforme alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose), garantendo l'aderenza alle normative ambientali. Il dispositivo utilizza un lead frame stagnato per una migliore saldabilità. Incorpora chip semiconduttori ultra-luminosi: uno basato sulla tecnologia InGaN per l'emissione di luce bianca e un altro basato sulla tecnologia AlInGaP per l'emissione di luce gialla.

Il package è fornito in un formato standard a nastro da 8 mm su bobine da 7 pollici di diametro, conforme agli standard EIA (Electronic Industries Alliance), il che facilita la compatibilità con le attrezzature automatiche pick-and-place ad alta velocità comunemente utilizzate nella produzione di massa. Il dispositivo è inoltre progettato per essere compatibile con i processi di saldatura a rifusione a infrarossi (IR), che sono lo standard per l'assemblaggio di PCB senza piombo (Pb-free).

Le sue principali applicazioni di riferimento spaziano dalle apparecchiature di telecomunicazione (come telefoni cellulari e cordless), dispositivi per l'automazione d'ufficio (come computer portatili), sistemi di rete, vari elettrodomestici e applicazioni di segnaletica o display interni. Usi specifici includono la retroilluminazione di tastiere o pulsantieri, indicatori di stato per alimentazione, connettività o stato del sistema, micro-display e illuminazione generale di segnali o simboli.

2. Parametri Tecnici: Interpretazione Oggettiva Approfondita

Le prestazioni del LTW-S225DSKS-PH sono definite da un insieme completo di parametri elettrici, ottici e termici misurati in condizioni standard (Ta=25°C salvo diversa indicazione). Comprendere questi parametri è fondamentale per un corretto progetto del circuito e un funzionamento affidabile.

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 o oltre non è garantito e dovrebbe essere evitato per prestazioni affidabili a lungo termine.

• Dissipazione di Potenza (Pd):72 mW per il chip bianco, 62.5 mW per il chip giallo. Questa è la massima quantità di potenza che il LED può dissipare sotto forma di calore.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):100 mA per il bianco, 60 mA per il giallo. Questa è la massima corrente istantanea consentita in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza dell'impulso 0.1 ms).
• Corrente Diretta Continua (I_F):20 mA per il bianco, 25 mA per il giallo. Questa è la massima corrente diretta continua consigliata per il funzionamento normale.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento:-20°C a +80°C. L'intervallo di temperatura ambiente entro il quale il LED è progettato per funzionare.
• Intervallo di Temperatura di Conservazione:-30°C a +85°C. L'intervallo di temperatura per conservare il dispositivo quando non alimentato.
• Condizione di Saldatura a Infrarossi:Resiste a 260°C per 10 secondi, che è un profilo tipico per la saldatura a rifusione senza piombo.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi sono i parametri di prestazione tipici misurati alla corrente di test standard di I_F= 20mA.

• Intensità Luminosa (I_V):Per il LED bianco, l'intensità varia da un minimo di 112.0 mcd a un massimo di 450.0 mcd. Per il LED giallo, l'intervallo è da 45.0 mcd a 180.0 mcd. Il valore effettivo per un'unità specifica dipende dal suo rango di bin (vedi Sezione 4). La misurazione utilizza un sensore filtrato per approssimare la curva di risposta fotopica dell'occhio CIE.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):Tipicamente 130 gradi per entrambi i colori. Questo è l'angolo completo a cui l'intensità luminosa è la metà di quella misurata sull'asse centrale (0°). Un ampio angolo di visione come questo è caratteristico dei LED laterali.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):Si applica solo al LED giallo, con un intervallo da 584.0 nm a 596.0 nm. Questa è la singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano che definisce il colore.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_P):Tipicamente 591.0 nm per il LED giallo, rappresenta il picco nella sua distribuzione di potenza spettrale.
• Coordinate Cromatiche (x, y):Per il LED bianco, le coordinate tipiche sono x=0.31, y=0.31, collocandolo nella regione del "bianco freddo" del diagramma cromatico CIE 1931. Il colore del LED giallo è definito dal suo bin di lunghezza d'onda dominante.
• Larghezza a Metà Altezza della Linea Spettrale (Δλ):Tipicamente 15 nm per il LED giallo, indica la purezza spettrale o la larghezza di banda della luce emessa.
• Tensione Diretta (V_F):Per il LED bianco: Min 2.5V, Max 3.7V. Per il LED giallo: Min 1.6V, Max 2.4V. Questa è la caduta di tensione ai capi del LED quando alimentato a 20mA. La differenza in V_Ftra i due colori è significativa e deve essere considerata nella progettazione del circuito, specialmente se devono essere pilotati da una sorgente di corrente comune.
• Corrente Inversa (I_R):Massimo 10.0 μA per entrambi i colori a una tensione inversa (V_R) di 5V.Nota Importante:La scheda tecnica dichiara esplicitamente che la condizione di tensione inversa è applicata solo per i test a infrarossi (IR) e che il dispositivo non è progettato per il funzionamento in inversa. Non è consigliabile applicare una polarizzazione inversa in un circuito applicativo.

2.3 Considerazioni Termiche

I valori di dissipazione di potenza (72mW/62.5mW) sono direttamente correlati alla gestione termica. Superare questi limiti aumenta la temperatura di giunzione, il che può portare a un'accelerazione del decadimento del flusso luminoso (diminuzione dell'output luminoso nel tempo), a uno spostamento delle coordinate cromatiche e, infine, al guasto del dispositivo. L'intervallo di temperatura di funzionamento da -20°C a +80°C definisce le condizioni ambientali. I progettisti devono garantire che gli effetti combinati della temperatura ambiente e dell'autoriscaldamento dovuto alla dissipazione di potenza mantengano la temperatura di giunzione del LED entro limiti sicuri.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nella produzione di massa, i LED vengono suddivisi in "bin" in base a parametri di prestazione chiave. Il LTW-S225DSKS-PH utilizza un sistema di binning multidimensionale.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa (I_V)

I LED sono categorizzati in base alla loro emissione luminosa misurata a 20mA.

Bin del LED Bianco:

• Bin R:112.0 – 180.0 mcd
• Bin S:180.0 – 280.0 mcd
• Bin T:280.0 – 450.0 mcd

Tolleranza all'interno di ogni bin: +/- 15%.

Bin del LED Giallo:

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

Tolleranza all'interno di ogni bin: +/- 15%.

3.2 Binning della Tonalità / Cromaticità

Per il LED bianco, la coerenza del colore è gestita attraverso bin di coordinate cromatiche (x, y) definiti da quadrilateri specifici sul diagramma CIE 1931 (es. S1-1, S1-2, S2-1, ecc.). La tolleranza per ogni bin di tonalità è di +/- 0.01 in entrambe le coordinate x e y. Per il LED giallo, viene utilizzato un binning più semplice della lunghezza d'onda dominante:

• Bin H:584.0 – 590.0 nm
• Bin J:590.0 – 596.0 nm

Tolleranza per ogni bin di lunghezza d'onda: +/- 1 nm.

Questo sistema di binning consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfano requisiti specifici di luminosità e coerenza del colore per la loro applicazione, il che è cruciale per applicazioni come retroilluminazioni multi-LED o array di stato dove l'uniformità è importante.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene i grafici specifici non siano dettagliati nel testo fornito, le curve tipiche per tali LED includerebbero le seguenti, tutte misurate a 25°C ambiente salvo diversa indicazione:

4.1 Curva Corrente vs. Tensione (I-V)

Questo grafico mostra la relazione tra corrente diretta (I_F) e tensione diretta (V_F). È non lineare, caratteristica di un diodo. La curva per il chip AlInGaP (giallo) avrebbe tipicamente una tensione di ginocchio inferiore (~1.8V) rispetto al chip InGaN (bianco) (~3.0V). Questa curva è essenziale per progettare il circuito di limitazione della corrente, sia che si utilizzi una semplice resistenza o un driver a corrente costante.

4.2 Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta

Questo grafico illustra come l'output luminoso aumenti con la corrente di pilotaggio. È generalmente lineare in un certo intervallo ma saturerà a correnti più elevate a causa del calo di efficienza e degli effetti termici. Non è consigliabile operare vicino o sopra la corrente continua massima assoluta (20/25mA), poiché riduce l'efficienza e la durata.

4.3 Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

L'output luminoso del LED diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Questa curva quantifica tale relazione. Per i LED AlInGaP (gialli), la diminuzione è tipicamente più pronunciata rispetto ai LED InGaN (bianchi). Questa è una considerazione critica per applicazioni con alte temperature ambiente o una scarsa gestione termica sul PCB.

4.4 Distribuzione Spettrale

Per il LED giallo AlInGaP, questo mostrerebbe un picco relativamente stretto centrato intorno a 591 nm. Per il LED bianco InGaN, lo spettro sarebbe molto più ampio, costituito dall'emissione di un chip InGaN blu combinata con la luce di uno strato di fosforo, risultando in uno spettro continuo attraverso le lunghezze d'onda visibili.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package e Assegnazione dei Pin

Il LTW-S225DSKS-PH è un package SMD laterale. Note dimensionali chiave: tutte le dimensioni sono in millimetri, con una tolleranza standard di ±0.1 mm salvo diversa indicazione. L'assegnazione dei pin è cruciale per il corretto orientamento:

• I pin 1 e 2 sono assegnati al chip AlInGaP Giallo.
• I pin 3 e 4 sono assegnati al chip InGaN Bianco.

Il layout fisico garantisce che l'emissione luminosa principale avvenga dal lato del package, non dall'alto.

5.2 Progetto Consigliato dei Pad PCB e Polarità

La scheda tecnica include un diagramma per l'impronta consigliata dei pad di saldatura sul circuito stampato. Rispettare questo progetto promuove una saldatura affidabile, un corretto allineamento e una buona resistenza meccanica. Il pattern dei pad fornisce anche il necessario rilievo termico e volume di saldatura. La polarità è indicata dalla numerazione dei pin; collegare correttamente anodo e catodo è essenziale. Applicare una tensione inversa può danneggiare il LED.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

6.1 Processo di Saldatura a Rifusione a Infrarossi

Il dispositivo è compatibile con la saldatura a rifusione a infrarossi (IR), che è lo standard per l'assemblaggio senza piombo. La condizione massima nominale è 260°C per 10 secondi. In pratica, dovrebbe essere utilizzato un profilo di rifusione senza piombo standard con una temperatura di picco tra 240°C e 260°C e un tempo sopra il liquidus (TAL) appropriato per la pasta saldante. Il profilo suggerito nella scheda tecnica dovrebbe essere seguito per evitare shock termici o danni al package del LED o ai fili di connessione interni.

6.2 Pulizia

La pulizia post-saldatura deve essere eseguita con cura. Dovrebbero 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 se la pulizia è necessaria. L'uso di liquidi chimici non specificati o aggressivi può danneggiare la lente in epossidica del LED o i materiali del package, portando a una ridotta emissione luminosa o a un guasto prematuro.

6.3 Conservazione e Manipolazione

Attenzione alle Scariche Elettrostatiche (ESD):I LED sono sensibili all'elettricità statica e ai sovratensioni. Si raccomanda di utilizzare un braccialetto o guanti antistatici durante la manipolazione. Tutte le apparecchiature e le postazioni di lavoro devono essere correttamente messe a terra.

Sensibilità all'Umidità:I LED sono imballati in una busta barriera all'umidità con essiccante. Mentre sono sigillati, dovrebbero essere conservati a 30°C o meno e al 90% di umidità relativa (UR) o meno, con una durata di conservazione consigliata di un anno. Una volta aperta la confezione originale, l'ambiente di conservazione non dovrebbe superare i 30°C o il 60% di UR. I componenti rimossi dalla confezione asciutta dovrebbero essere sottoposti a saldatura a rifusione IR entro una settimana (Livello di Sensibilità all'Umidità 3, MSL-3). Per una conservazione più lunga al di fuori della busta originale, dovrebbero essere conservati in un contenitore sigillato con essiccante. Se conservati aperti per più di una settimana, è richiesta una cottura a circa 60°C per almeno 20 ore prima della saldatura per prevenire il fenomeno del "popcorning" durante la rifusione.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

Il LTW-S225DSKS-PH è fornito in nastro portatore goffrato standard del settore, largo 8 mm, avvolto su bobine da 7 pollici (178 mm) di diametro. Ogni bobina contiene 4000 pezzi. Le tasche del nastro sono sigillate con un nastro di copertura superiore per proteggere i componenti durante la spedizione e la manipolazione. L'imballaggio è conforme alle specifiche ANSI/EIA-481. Per quantità inferiori a una bobina intera, è specificata una quantità minima di imballaggio di 500 pezzi per i residui. Il nastro è progettato per consentire un massimo di due componenti mancanti consecutivi (tasche vuote).

8. Suggerimenti per l'Applicazione e Considerazioni di Progetto

8.1 Circuiti di Applicazione Tipici

Ogni chip di colore all'interno del LTW-S225DSKS-PH deve essere pilotato indipendentemente a causa delle loro diverse caratteristiche di tensione diretta. Il metodo di pilotaggio più semplice è utilizzare una resistenza di limitazione della corrente in serie per ogni chip. Il valore della resistenza è calcolato come R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F, dove I_Fè la corrente di pilotaggio desiderata (es. 20mA) e V_Fè la tensione diretta tipica o massima dalla scheda tecnica, a seconda del margine di progetto. Per una migliore coerenza e stabilità, specialmente con variazioni di temperatura o tensione di alimentazione, è consigliato un circuito driver a corrente costante.

8.2 Gestione Termica nel Progetto

Sebbene i LED SMD siano piccoli, una gestione termica efficace è vitale per le prestazioni e la longevità. Il PCB funge da dissipatore di calore primario. Utilizzare il progetto di pad consigliato con un'adeguata area di rame collegata ai pad termici del LED aiuta a dissipare il calore. Per applicazioni ad alta potenza o ad alta temperatura ambiente, potrebbero essere necessari ulteriori via termici sotto il package o un'area di rame più ampia per trasferire il calore lontano dalla giunzione del LED.

8.3 Considerazioni di Progetto Ottico

Essendo un LED laterale, l'emissione luminosa principale è parallela alla superficie del PCB. Questo è ideale per guide luminose per illuminazione laterale, indicatori laterali o retroilluminazione di tasti dal lato. I progettisti dovrebbero considerare l'angolo di visione di 130 gradi quando progettano tubi di luce, lenti o diffusori per garantire un'illuminazione uniforme e l'effetto visivo desiderato.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

Il fattore di differenziazione chiave del LTW-S225DSKS-PH è la sua configurazione a doppio colore laterale in un unico package SMD. Questo risparmia spazio sul PCB rispetto all'uso di due LED laterali separati. L'uso di AlInGaP per il giallo offre alta efficienza e buona purezza del colore, mentre il bianco basato su InGaN fornisce una sorgente moderna di bianco freddo. La combinazione di un ampio angolo di visione di 130 gradi e la compatibilità con processi di assemblaggio e rifusione automatizzati lo rende una scelta versatile per una produzione di massa economica ed efficiente.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Posso pilotare sia il chip bianco che quello giallo dalla stessa resistenza di limitazione della corrente?
R: No. A causa della significativa differenza di tensione diretta (V_F~3.2V per il bianco vs. ~2.0V per il giallo a 20mA), collegarli in parallelo con una singola resistenza comporterebbe un grave squilibrio di corrente, potenzialmente sovraccaricando un chip e sottoalimentando l'altro. Ogni chip richiede il proprio controllo di corrente indipendente.

D: Qual è il significato del codice di bin dell'intensità luminosa (es. R, S, T)?
R: Il codice di bin indica l'intervallo garantito di output luminoso per quel LED specifico quando pilotato alla corrente di test standard (20mA). Ad esempio, un LED bianco del Bin T sarà più luminoso (280-450 mcd) di uno del Bin R (112-180 mcd). I progettisti specificano il bin richiesto per garantire la coerenza nella luminosità del loro prodotto.

D: Questo LED è adatto per applicazioni esterne?
R: La scheda tecnica specifica un intervallo di temperatura di funzionamento da -20°C a +80°C ed elenca applicazioni tipiche interne. Per l'uso esterno, fattori come temperature estreme più ampie, esposizione ai raggi UV che degrada l'epossidica e ingresso di umidità devono essere valutati. Il dispositivo non è specificamente classificato per ambienti ostili.

D: Quanto è critica la scadenza di una settimana per la rifusione dopo l'apertura della busta barriera all'umidità?
R: È molto importante per l'affidabilità. Se i componenti MSL-3 assorbono troppa umidità dall'aria e sono poi sottoposti al calore elevato della saldatura a rifusione, la rapida vaporizzazione dell'umidità può causare delaminazione interna o crepe ("popcorning"), portando a guasti immediati o latenti. Rispettare le linee guida di cottura se la scadenza viene superata.

11. Esempi Pratici di Applicazione

Esempio 1: Indicatore di Stato per Dispositivi Mobili:Un singolo LTW-S225DSKS-PH può fornire più stati. Il LED bianco potrebbe indicare "alimentazione accesa" o "carica completa", mentre il LED giallo potrebbe indicare "in carica" o "batteria scarica". L'emissione laterale consente alla luce di essere accoppiata in una guida luminosa che arriva al bordo del contenitore del dispositivo, creando un indicatore elegante.

Esempio 2: Retroilluminazione di Pannelli di Controllo Industriali:Un array di questi LED potrebbe essere posizionato lungo il bordo di un pannello a membrana. I LED bianchi forniscono una retroilluminazione generale per tutti i tasti in condizioni di scarsa illuminazione. I LED gialli potrebbero essere collegati a tasti funzione specifici (es. arresto di emergenza, avviso) per fornire un colore distinto e attirare l'attenzione quando attivati, tutto utilizzando la stessa impronta compatta del componente.

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 dalla banda proibita del materiale semiconduttore.

• AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio):Questo sistema di materiali è utilizzato per il LED giallo. Ha una banda proibita che corrisponde all'emissione di luce nelle regioni rossa, arancione, ambra e gialla dello spettro. È noto per la sua alta efficienza in questi colori.
• InGaN (Nitruro di Indio Gallio):Questo sistema di materiali è utilizzato per il LED bianco. Tipicamente, un chip InGaN che emette blu è combinato con un rivestimento di fosforo. La luce blu del chip eccita il fosforo, che poi riemette luce su uno spettro più ampio, risultando nella percezione di luce bianca. La miscela specifica di fosfori determina il punto di bianco (es. bianco freddo, bianco caldo).

La struttura del package laterale utilizza una cavità riflettente e una lente in epossidica modellata per dirigere l'output luminoso principale lateralmente dal corpo del componente.

13. Tendenze Tecnologiche

L'industria dell'optoelettronica continua ad avanzare in diverse aree chiave rilevanti per componenti come il LTW-S225DSKS-PH. C'è una costante spinta versoun'efficacia luminosa aumentata(più output luminoso per watt di input elettrico), che migliora l'efficienza energetica e consente correnti di pilotaggio più basse o output più luminosi.Un miglioramento della resa cromaticae una gamma più ampia di punti di bianco disponibili (CCT - Temperatura di Colore Correlata) sono tendenze, specialmente per i LED bianchi.La miniaturizzazionepersiste, consentendo dimensioni del package ancora più piccole con prestazioni comparabili o migliori. Inoltre,un'affidabilità e longevità miglioratein condizioni di temperatura e umidità più elevate sono obiettivi di sviluppo in corso, ampliando i potenziali ambienti di applicazione per i LED SMD. L'integrazione di più funzioni (come più colori o addirittura driver integrati) in singoli package rappresenta anche una tendenza significativa nella progettazione dei componenti.