Scheda Tecnica LED SMD LTW-C283DS5 - Package 2.8x3.5mm - Tensione Diretta 3.2V - Luce Bianca - Potenza 36mW - Documentazione Tecnica in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTW-C283DS5 è un LED a montaggio superficiale (SMD) progettato per l'assemblaggio automatizzato su circuito stampato (PCB). Il suo fattore di forma miniaturizzato lo rende adatto per applicazioni con vincoli di spazio in un'ampia gamma di apparecchiature elettroniche.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

Questo LED presenta un chip bianco InGaN (Nitruro di Indio e Gallio) ultrasottile da 0.2 mm, che garantisce un'elevata luminosità. È conforme alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose). Il dispositivo è confezionato su nastro da 8mm avvolto su bobine da 7 pollici di diametro, conforme agli standard EIA (Electronic Industries Alliance), garantendo compatibilità con le attrezzature automatiche pick-and-place ad alta velocità. Il suo design è inoltre compatibile con i processi di saldatura a rifusione a infrarossi (IR), standard per le moderne linee di assemblaggio PCB.

I mercati principali includono apparecchiature per telecomunicazioni, dispositivi per l'automazione d'ufficio, elettrodomestici e apparecchiature industriali. Le applicazioni specifiche comprendono retroilluminazione per tastiere e keypad, indicatori di stato, micro-display e varie applicazioni di illuminazione per segnali e simboli.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

La sezione seguente fornisce una suddivisione dettagliata delle specifiche elettriche, ottiche e termiche per il LED LTW-C283DS5.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Sono specificati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C.

• Dissipazione di Potenza (Pd):36 mW. Questa è la massima quantità di potenza che il LED può dissipare sotto forma di calore.
• Corrente Diretta di Picco (I_F(PEAK)):50 mA. Questa è la massima corrente impulsiva ammissibile, tipicamente specificata in condizioni di ciclo di lavoro 1/10 e larghezza d'impulso di 0.1ms. Non deve essere utilizzata per funzionamento continuo.
• Corrente Diretta Continua (I_F):10 mA. Questa è la massima corrente diretta continua raccomandata per un funzionamento affidabile a lungo termine.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento:-20°C a +80°C. Il dispositivo è garantito per funzionare entro questo intervallo di temperatura ambiente.
• Intervallo di Temperatura di Conservazione:-40°C a +85°C. Il LED può essere conservato senza danni entro questi limiti.
• Condizioni di Saldatura a Infrarossi:260°C per 10 secondi. Questo definisce il profilo di temperatura di picco e tempo che il package può sopportare durante la saldatura a rifusione.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

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

• Intensità Luminosa (I_V):Varia da un minimo di 112.0 mcd a un massimo di 280.0 mcd. Il valore effettivo è classificato (binning) come descritto nella Sezione 4. La misurazione viene eseguita con un sensore e un filtro che approssimano la curva di risposta fotopica dell'occhio CIE.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):130 gradi. Questo è l'angolo totale a cui l'intensità luminosa è la metà dell'intensità di picco misurata a 0 gradi (sull'asse).
• Coordinate di Cromaticità (x, y):I valori tipici sono x=0.304, y=0.301 sul diagramma di cromaticità CIE 1931. Queste coordinate definiscono il punto bianco della luce emessa e sono anch'esse soggette a un sistema di binning.
• Tensione Diretta (V_F):Varia da 2.5V a 3.2V a I_F=5mA. Il valore esatto è classificato.
• Corrente Inversa (I_R):Massimo di 10 µA quando viene applicata una tensione inversa (V_R) di 5V. È fondamentale notare che questo parametro è solo per scopi di test a infrarossi (IR); il LED non è progettato per funzionare in polarizzazione inversa.

2.3 Considerazioni Termiche

La potenza dissipata nominale di 36 mW e l'intervallo di temperatura di funzionamento specificato sono parametri termici chiave. Superare la massima temperatura di giunzione, influenzata dalla temperatura ambiente e dalla corrente diretta, può portare a una riduzione dell'emissione luminosa, a un degrado accelerato e infine al guasto. Un corretto design termico del PCB, inclusa un'adeguata area delle piazzole di rame per lo smaltimento del calore, è essenziale per mantenere prestazioni e affidabilità, specialmente quando si opera vicino alla corrente massima nominale.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nella produzione di massa, i LED vengono suddivisi in bin in base a parametri chiave. Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfano requisiti specifici per la loro applicazione.

3.1 Binning della Tensione Diretta (V_F)

La tensione diretta è suddivisa in sette bin (da V1 a V7), ciascuno con un intervallo di 0.1V, da 2.5V-2.6V (V1) fino a 3.1V-3.2V (V7). A ciascun bin viene applicata una tolleranza di ±0.1V. Questo è importante per progettare i circuiti di pilotaggio e garantire una luminosità uniforme in array alimentati da una sorgente di tensione costante.

3.2 Binning dell'Intensità Luminosa (I_V)

L'emissione luminosa è suddivisa in due bin principali:

• Bin R:112.0 mcd a 180.0 mcd
• Bin S:180.0 mcd a 280.0 mcd

A ciascun bin viene applicata una tolleranza di ±15%. Il codice bin specifico è indicato sulla confezione del prodotto.

3.3 Binning della Tonalità (Cromaticità)

Il colore della luce bianca è definito dalle sue coordinate di cromaticità (x, y) sul diagramma CIE 1931. Il LTW-C283DS5 utilizza sei bin di tonalità (da S1 a S6), ciascuno dei quali rappresenta una specifica regione quadrilatera sul grafico di cromaticità. Questo binning garantisce la coerenza del colore tra più LED in un assemblaggio. Una tolleranza di ±0.01 è applicata alle coordinate (x, y) all'interno di ciascun bin.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene nel datasheet siano referenziate curve grafiche specifiche (ad es., corrente diretta tipica vs. tensione diretta, intensità luminosa relativa vs. corrente diretta, intensità luminosa relativa vs. temperatura ambiente), le loro tendenze possono essere descritte analiticamente.

La tensione diretta (V_F) di un LED ha un coefficiente di temperatura negativo; diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Al contrario, l'intensità luminosa tipicamente diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Per il chip bianco InGaN in questo prodotto, l'emissione luminosa può diminuire significativamente se viene superata la massima temperatura di funzionamento. La caratteristica dell'angolo di visione mostra una distribuzione lambertiana o quasi-lambertiana, con l'intensità massima a 0 gradi che diminuisce verso i bordi del cono di 130 gradi.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il LTW-C283DS5 utilizza un footprint standard per package 2835. Le dimensioni chiave sono circa 2.8mm di lunghezza e 3.5mm di larghezza, con un'altezza che include il chip ultrasottile da 0.2mm. Tutte le tolleranze dimensionali sono ±0.1mm salvo diversa specifica. Il colore della lente è giallo, mentre la sorgente luminosa è un chip bianco InGaN.

5.2 Piazzola PCB Raccomandata e Polarità

Viene fornito un land pattern (footprint) raccomandato per il PCB per garantire una corretta saldatura e stabilità meccanica. Il LED ha terminali anodo e catodo. Il datasheet include un diagramma che indica la marcatura del catodo, essenziale per il corretto orientamento durante l'assemblaggio per garantire che il dispositivo si illumini quando viene applicata la polarizzazione diretta.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Parametri di Saldatura a Rifusione IR

Per processi di saldatura senza piombo (Pb-free), è raccomandato un profilo di rifusione specifico:

• Temperatura di Pre-riscaldo:150°C a 200°C.
• Tempo di Pre-riscaldo:Massimo 120 secondi.
• Temperatura di Picco:Massimo 260°C.
• Tempo alla Temperatura di Picco:Massimo 10 secondi. Il LED non deve essere sottoposto a più di due cicli di rifusione.

Si sottolinea che il profilo ottimale dipende dal design specifico del PCB, dalla pasta saldante e dal forno utilizzato. Si consiglia una caratterizzazione per l'applicazione specifica.

6.2 Conservazione e Manipolazione

Precauzioni contro le Scariche Elettrostatiche (ESD):Il dispositivo è sensibile alle ESD. La manipolazione deve essere eseguita utilizzando braccialetti e guanti antistatici, con tutte le apparecchiature correttamente messe a terra.

Sensibilità all'Umidità:I LED sono confezionati in una busta barriera all'umidità con essiccante. Quando sigillata, deve essere conservata a ≤30°C e ≤90% di umidità relativa (UR) e utilizzata entro un anno. Una volta aperta la busta, i componenti sono classificati al Livello di Sensibilità all'Umidità (MSL) 3. Devono essere conservati a ≤30°C e ≤60% UR e devono subire la rifusione IR entro una settimana. Se conservati più a lungo fuori dalla busta originale, è necessario un trattamento di "baking" a 60°C per almeno 20 ore prima della saldatura per prevenire danni da "popcorning" durante la rifusione.

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 ambiente per meno di un minuto. Prodotti chimici non specificati potrebbero danneggiare il materiale del package.

7. Confezionamento e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

I LED sono forniti su nastro portante goffrato con una larghezza di 8mm. Il nastro è avvolto su bobine standard da 7 pollici (178mm) di diametro. Ogni bobina contiene 5000 pezzi. Per quantità inferiori a una bobina intera, si applica una quantità minima di confezionamento di 500 pezzi per i lotti rimanenti. Il confezionamento è conforme alle specifiche ANSI/EIA-481.

8. Note Applicative e Considerazioni di Progetto

8.1 Circuiti Applicativi Tipici

Il LED è tipicamente pilotato da una sorgente di corrente costante per una stabilità e longevità ottimali. Una semplice resistenza in serie può essere utilizzata con un'alimentazione a tensione costante, dove il valore della resistenza R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. La I_Fscelta non deve superare la massima corrente diretta continua di 10mA. Per array in parallelo, si raccomanda vivamente l'uso di resistenze limitatrici di corrente individuali per ciascun LED per compensare le variazioni di V_Fdovute al binning e prevenire l'"accaparramento" di corrente.

8.2 Gestione Termica nel Progetto

Per mantenere l'emissione luminosa e la durata di vita, un'effettiva dissipazione del calore è cruciale. I progettisti dovrebbero utilizzare il layout delle piazzole PCB raccomandato, che spesso include connessioni di alleggerimento termico a piani di rame più grandi. Evitare di operare ai valori massimi assoluti di corrente e temperatura fornisce un margine di affidabilità.

8.3 Limitazioni Applicative

Il datasheet specifica che questi LED sono destinati a apparecchiature elettroniche ordinarie. Per applicazioni che richiedono un'affidabilità eccezionale, o in cui un guasto potrebbe compromettere la sicurezza (ad es., aviazione, supporto vitale medico, controllo dei trasporti), è necessaria una consultazione con il produttore prima dell'uso.

9. Confronto e Posizionamento Tecnologico

Il LTW-C283DS5 si posiziona con diversi fattori distintivi chiave: il suo chip ultrasottile da 0.2mm consente design più bassi rispetto ad alcuni LED standard. L'uso di un chip bianco InGaN offre tipicamente un'efficienza più elevata e una migliore resa cromatica rispetto a tecnologie più datate come i LED blu convertiti al fosforo con substrati diversi. L'ampio angolo di visione di 130 gradi lo rende adatto per applicazioni che richiedono un'illuminazione ampia piuttosto che un fascio focalizzato. La sua piena compatibilità con l'assemblaggio SMT automatizzato e i processi standard di rifusione IR lo allinea con i moderni flussi di lavoro di produzione economicamente vantaggiosi.

10. Domande Frequenti (FAQ)

D1: Qual è la differenza tra i bin di intensità luminosa R e S?
R1: Il Bin R copre l'intervallo da 112 a 180 mcd, mentre il Bin S copre da 180 a 280 mcd a 5mA. Scegliere il Bin S garantisce una luminosità minima più elevata.

D2: Posso pilotare questo LED con un'alimentazione da 3.3V?
R2: Possibilmente, ma dipende dal bin della tensione diretta (V_F). Per i bin V6 (3.0-3.1V) e V7 (3.1-3.2V), un'alimentazione da 3.3V potrebbe non fornire un sufficiente margine di tensione per far funzionare efficacemente una resistenza limitatrice di corrente in serie, specialmente considerando le tolleranze. Un driver LED a corrente costante dedicato o una tensione di alimentazione più elevata sono spesso più affidabili.

D3: Perché la specifica della corrente inversa è solo per test IR?
R3: Questa specifica viene utilizzata durante i test di produzione. La giunzione semiconduttrice del LED non è progettata per bloccare una tensione inversa significativa. Nei circuiti applicativi, dovrebbe essere utilizzata una protezione, come un diodo in parallelo, se sono possibili eventi di tensione inversa.

D4: Quanto è critica la "floor life" di 1 settimana dopo l'apertura della busta barriera all'umidità?
R4: Per componenti MSL 3, superare questo tempo senza un trattamento di "baking" prima della rifusione aumenta significativamente il rischio di danni interni al package dovuti alla pressione del vapore (popcorning) durante il processo di saldatura ad alta temperatura, che può portare a guasti immediati o latenti.

11. Studio di Caso di Progetto e Utilizzo

Scenario: Retroilluminazione di una Tastiera a Membrana.Un progettista deve illuminare uniformemente 12 tasti su un pannello. Piana di utilizzare un LED LTW-C283DS5 per tasto, posizionato sotto una guida luminosa. Seleziona LED dal Bin S per una luminosità elevata e uniforme e da un singolo bin di tonalità (ad es., S3) per garantire un colore bianco uniforme su tutti i tasti. I LED sono pilotati in parallelo da un'alimentazione a 5V, ciascuno con la propria resistenza in serie da 150Ω (risultando in I_F≈ (5V - 2.9V)/150Ω ≈ 14mA, che è superiore al massimo raccomandato di 10mA – evidenziando un errore di progettazione). Un design migliore utilizzerebbe una resistenza da 220Ω per ~9.5mA o implementerebbe un array di driver a corrente costante. Il layout del PCB segue il pattern di piazzole raccomandato con connessioni termiche a un piano di massa. La scheda assemblata passa attraverso un forno a rifusione senza piombo utilizzando il profilo specificato e la tastiera fornisce una retroilluminazione uniforme e luminosa.

12. Principio di Funzionamento

Il LTW-C283DS5 è basato su un chip semiconduttore InGaN (Nitruro di Indio e Gallio). Quando viene applicata una tensione diretta che supera la soglia del diodo, elettroni e lacune si ricombinano nella regione attiva del semiconduttore, rilasciando energia sotto forma di fotoni – un processo chiamato elettroluminescenza. La specifica composizione della lega InGaN le consente di emettere luce nello spettro blu/ultravioletto. Per creare luce bianca, questa emissione primaria viene tipicamente convertita utilizzando un rivestimento al fosforo (probabilmente contenuto all'interno della lente gialla) che assorbe parte della luce blu e la riemette come luce gialla. La combinazione della luce blu residua e della luce gialla generata dal fosforo è percepita dall'occhio umano come bianca.

13. Tendenze Tecnologiche

L'industria dell'illuminazione a stato solido continua a evolversi con diverse tendenze chiare. C'è una costante spinta verso un'efficacia luminosa più elevata (più lumen per watt), che migliora l'efficienza energetica. L'indice di resa cromatica (CRI) sta diventando sempre più importante, specialmente nell'illuminazione per display e architetturale, spingendo verso sistemi al fosforo che producono luce bianca più naturale. La miniaturizzazione rimane fondamentale per l'elettronica portatile e densa, supportando l'uso di chip ultrasottili come quello in questo prodotto. Inoltre, l'integrazione è una tendenza, con package LED che incorporano driver, sensori o chip multicolore in singoli moduli. Infine, l'affidabilità e la longevità sotto correnti e temperature di funzionamento più elevate sono aree di ricerca e sviluppo in corso.