Scheda Tecnica LED SMD LTW-C19DZDS5-NB - Chip Bianco InGaN - 10mA - 36mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTW-C19DZDS5-NB è un LED a montaggio superficiale (SMD) progettato per applicazioni elettroniche moderne che richiedono miniaturizzazione ed elevata affidabilità. Appartiene a una famiglia di componenti specificamente ingegnerizzata per i processi di assemblaggio automatizzato su circuito stampato (PCB), rendendolo ideale per la produzione di grandi volumi. Il suo fattore di forma compatto risponde alle esigenze dei design con vincoli di spazio, prevalenti nell'elettronica portatile e embedded contemporanea.

1.1 Vantaggi e Caratteristiche Principali

Questo LED offre diversi vantaggi chiave che contribuiscono alla sua ampia applicabilità. È pienamente conforme alla direttiva sulla restrizione delle sostanze pericolose (RoHS), garantendo il rispetto degli standard ambientali internazionali. Il dispositivo utilizza un materiale semiconduttore ultra-luminoso a Nitruro di Gallio e Indio (InGaN) per produrre luce bianca, offrendo un'elevata efficienza luminosa. Il suo package è compatibile con i profili standard di settore EIA, facilitando l'integrazione nelle librerie di design e nelle linee di assemblaggio esistenti. Inoltre, è progettato per essere compatibile con i processi di saldatura a rifusione a infrarossi (IR), standard per l'assemblaggio a montaggio superficiale. I componenti sono forniti su nastro da 8mm avvolto su bobine da 7 pollici di diametro, imballaggio standard per le attrezzature di pick-and-place automatizzate.

1.2 Mercato di Riferimento e Applicazioni

La versatilità di questo LED SMD lo rende adatto a un ampio spettro di apparecchiature elettroniche. Le principali aree di applicazione includono dispositivi di telecomunicazione come telefoni cordless e cellulari, piattaforme informatiche come notebook e sistemi di infrastruttura di rete. È comunemente utilizzato anche in vari elettrodomestici ed elettronica di consumo per indicazione di stato e retroilluminazione. Gli usi funzionali specifici comprendono la retroilluminazione di tastiere o keypad, indicatori di stato e alimentazione, illuminazione per micro-display e, in generale, segnaletica luminosa per simboli in ambienti interni.

2. Dimensioni del Package e Specifiche Meccaniche

Il LED presenta una lente gialla con cappuccio nero. Le dimensioni meccaniche precise sono fornite nei disegni originali della scheda tecnica, con tutte le misure specificate in millimetri. La tolleranza standard per queste dimensioni è di ±0,1 mm, salvo diversa indicazione sul disegno. Questo livello di precisione garantisce un posizionamento e una saldatura consistenti durante l'assemblaggio automatizzato. Il package è progettato come un chip LED super-sottile, contribuendo al profilo ridotto dei prodotti finali.

3. Parametri Tecnici: Interpretazione Oggettiva Approfondita

Tutte le specifiche e le caratteristiche sono indicate a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C, condizione di riferimento standard per i test sui dispositivi a semiconduttore.

3.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Non sono destinati al funzionamento continuo. I valori massimi assoluti per il LTW-C19DZDS5-NB sono i seguenti: La massima dissipazione di potenza è di 36 milliwatt (mW). La corrente diretta di picco, quando impulsata con un ciclo di lavoro 1/10 e una larghezza di impulso di 0,1ms, non deve superare i 50 mA. La massima corrente diretta continua in DC è di 10 mA. Il dispositivo può sopportare una soglia di scarica elettrostatica (ESD) di 2000 Volt utilizzando il modello del corpo umano (HBM). L'intervallo di temperatura operativa consentito è da -20°C a +80°C, mentre l'intervallo di temperatura di stoccaggio è più ampio, da -40°C a +85°C. Il componente può resistere a una condizione di saldatura a infrarossi con una temperatura di picco di 260°C per un massimo di 10 secondi.

3.2 Profilo di Rifusione IR Consigliato per Processo Senza Piombo

Viene fornito un profilo di saldatura a rifusione consigliato per garantire giunzioni saldate affidabili senza danneggiare il LED. Il profilo include tipicamente una fase di pre-riscaldamento, una stabilizzazione termica, una zona di rifusione con una temperatura di picco controllata e un periodo di raffreddamento. Il rispetto di questo profilo, in particolare della temperatura di picco massima di 260°C e del tempo sopra il liquidus, è fondamentale per mantenere l'integrità del dispositivo e l'affidabilità a lungo termine.

3.3 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi parametri definiscono le prestazioni tipiche del LED in condizioni operative normali. L'intensità luminosa (Iv) varia da un minimo di 18,0 millicandele (mcd) a un massimo di 45,0 mcd quando pilotato con una corrente diretta (IF) di 5 mA. L'angolo di visione (2θ1/2), definito come l'angolo in cui l'intensità scende alla metà del suo valore di picco, è di 50 gradi. Le coordinate di cromaticità sul diagramma CIE 1931 sono tipicamente x=0,270 e y=0,260 a 5mA. La tensione diretta (VF) varia da 2,40V (min) a 3,20V (max), con un valore tipico di 2,70V a IF=5mA. La corrente inversa (IR) è specificata con un massimo di 10 microampere (µA) quando viene applicata una tensione inversa (VR) di 5V. È importante notare che questa condizione di tensione inversa è solo a scopo di test; il LED non è progettato per funzionare in polarizzazione inversa.

4. Spiegazione del Sistema di Classificazione (Bin Rank)

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

4.1 Classe della Tensione Diretta (VF Rank)

I LED vengono classificati in base alla loro caduta di tensione diretta a una corrente di test di 5mA. I codici di classe e i corrispondenti intervalli di tensione sono: A10 (2,40V - 2,60V), A11 (2,60V - 2,80V), B10 (2,80V - 3,00V) e B11 (3,00V - 3,20V). A ogni classe viene applicata una tolleranza di ±0,1V.

4.2 Classe dell'Intensità Luminosa (IV Rank)

I componenti sono classificati in base alla loro emissione luminosa a 5mA. Le classi definite sono: M (18,0 mcd - 28,0 mcd) e N (28,0 mcd - 45,0 mcd). A ogni classe di intensità luminosa è applicabile una tolleranza del ±15%.

4.3 Classe della Tonalità (Cromaticità) (Hue Rank)

Il punto colore, definito dalle coordinate CIE 1931 (x, y), viene anch'esso classificato per controllare la coerenza del colore. La scheda tecnica definisce diverse classi di tonalità (es. C01, C1, C2) con specifici confini di coordinate che formano quadrilateri sul diagramma di cromaticità. A ogni coordinata all'interno di una classe viene applicata una tolleranza di ±0,01.

5. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica originale include curve caratteristiche tipiche che forniscono preziose informazioni sul comportamento del dispositivo in condizioni variabili. Queste curve illustrano tipicamente la relazione tra tensione diretta e corrente diretta (curva IV), mostrando la natura esponenziale del diodo. Possono anche rappresentare la variazione dell'intensità luminosa con la corrente diretta e la dipendenza della tensione diretta dalla temperatura ambiente. L'analisi di queste curve aiuta i progettisti a comprendere i compromessi; ad esempio, pilotare il LED a una corrente più alta aumenta l'emissione luminosa ma aumenta anche la dissipazione di potenza e la temperatura di giunzione, il che può influire sulla longevità e sullo spostamento del colore.

6. Linee Guida Meccaniche, di Assemblaggio e di Manipolazione

6.1 Layout Consigliato dei Pads di Attacco sul PCB

Viene fornito un land pattern (impronta) consigliato per il PCB per garantire la corretta formazione del filetto di saldatura e la stabilità meccanica. Seguire questa raccomandazione è cruciale per ottenere giunzioni saldate affidabili durante la rifusione.

6.2 Pulizia

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

6.3 Condizioni di Stoccaggio

Uno stoccaggio corretto è essenziale per prevenire l'assorbimento di umidità, che può causare il fenomeno del "popcorning" (crepe nel package) durante la saldatura a rifusione. Quando la busta a barriera anti-umidità è sigillata, i LED devono essere stoccati a ≤ 30°C e ≤ 90% di Umidità Relativa (UR), con un periodo di utilizzo consigliato di un anno. Una volta aperta la confezione originale, l'ambiente di stoccaggio non deve superare i 30°C o il 60% di UR. Per i componenti rimossi dalla confezione originale (Livello di Sensibilità all'Umidità 3, MSL 3), si consiglia di completare la rifusione IR entro una settimana. Per uno stoccaggio più lungo al di fuori della busta originale, devono essere conservati in un contenitore sigillato con essiccante. Se stoccati per più di una settimana, è necessario un trattamento di "bake-out" a circa 60°C per almeno 20 ore prima della saldatura.

6.4 Istruzioni per la Saldatura

Per la saldatura a rifusione, si consiglia un profilo con una temperatura di pre-riscaldamento di 150-200°C, un tempo di pre-riscaldamento fino a 120 secondi, una temperatura di picco non superiore a 260°C e un tempo al picco fino a 10 secondi (massimo due cicli di rifusione). Per la saldatura manuale con saldatore, la temperatura della punta non deve superare i 300°C e il tempo di contatto deve essere limitato a un massimo di 3 secondi (una sola volta).

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

L'imballaggio standard consiste in LED posizionati su nastro portacomponenti goffrato da 8mm di larghezza. Questo nastro è avvolto su una bobina standard da 7 pollici (178mm) di diametro. Ogni bobina completa contiene 4000 pezzi. Per quantità inferiori a una bobina intera, si applica una quantità minima di imballo di 500 pezzi per i lotti rimanenti. L'imballaggio segue le specifiche ANSI/EIA 481. Il nastro utilizza un nastro di copertura per sigillare le tasche vuote dei componenti e il numero massimo consentito di lampade mancanti consecutive su una bobina è due.

8. Suggerimenti Applicativi e Considerazioni di Progetto

8.1 Circuiti Applicativi Tipici

In un'applicazione tipica, il LED è pilotato da una sorgente di corrente costante o attraverso una resistenza limitatrice di corrente collegata in serie a un'alimentazione di tensione. Il valore della resistenza limitatrice (R) può essere calcolato utilizzando la Legge di Ohm: R = (V_alimentazione - VF_LED) / IF, dove VF_LED è la tensione diretta del LED alla corrente desiderata IF. Utilizzando il VF massimo della scheda tecnica in questo calcolo si garantisce che la corrente non superi il limite anche con la variazione da componente a componente.

8.2 Considerazioni di Progetto

Pilotaggio della Corrente:Far funzionare il LED alla corrente diretta continua consigliata di 10mA o al di sotto è cruciale per l'affidabilità. Superare i valori massimi assoluti, anche solo brevemente, può degradare il materiale semiconduttore e ridurre la durata di vita.Gestione Termica:Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa, garantire un'adeguata area di rame sul PCB intorno ai pad di saldatura può aiutare a dissipare il calore, specialmente in ambienti ad alta temperatura o quando più LED sono posizionati vicini.Protezione ESD:Sebbene il dispositivo abbia una classificazione ESD HBM di 2000V, durante l'assemblaggio e la manipolazione devono essere sempre seguite le precauzioni standard per l'ESD (braccialetti, postazioni di lavoro messe a terra) per prevenire danni latenti.Progetto Ottico:L'angolo di visione di 50 gradi definisce il fascio luminoso. Per applicazioni che richiedono un diagramma di radiazione diverso, potrebbero essere necessarie ottiche secondarie (lenti, guide luminose).

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Il LTW-C19DZDS5-NB si differenzia grazie all'utilizzo della tecnologia InGaN per la luce bianca, che tipicamente offre un'efficienza più elevata e una migliore resa cromatica rispetto a tecnologie più datate come il chip blu con fosforo giallo (sebbene sia comunque un bianco a conversione di fosforo). Il suo profilo di package super-sottile è un vantaggio chiave per dispositivi ultra-sottili. Il sistema completo di classificazione per tensione, intensità e cromaticità fornisce ai progettisti un controllo preciso sulla coerenza delle prestazioni elettriche e ottiche del loro prodotto finale, aspetto critico in applicazioni come gli array di retroilluminazione dove l'uniformità è importante.

10. Domande Frequenti Basate sui Parametri Tecnici

D: Posso pilotare questo LED a 20mA per una luminosità maggiore?

R: No. La corrente diretta continua massima assoluta è di 10 mA. Superare questo valore rischia di causare danni permanenti e di invalidare le specifiche di affidabilità. Per una maggiore emissione luminosa, selezionare un LED di una classe di intensità luminosa più alta o un prodotto classificato per una corrente maggiore.

D: La tensione diretta nel mio circuito misura 2,5V, ma la scheda tecnica indica un valore tipico di 2,7V. È normale?

R: Sì, rientra nella variazione attesa. La tensione diretta ha un intervallo specificato (da 2,4V a 3,2V) ed è anche classificata. Il valore da te misurato rientra nella classe di tensione A10 o A11. Progetta sempre il circuito limitatore di corrente per il caso peggiore del VF massimo per garantire che il limite di corrente non venga mai superato.

D: Devo preoccuparmi della sensibilità all'umidità per questo componente?

R: Sì. Il componente è classificato MSL 3. Una volta aperta la busta sigillata originale, hai una settimana di tempo per completare il processo di saldatura a rifusione in condizioni standard di reparto produzione (≤ 30°C/60% UR). Se questo termine viene superato, è necessario un trattamento di "bake-out" prima della saldatura.

D: Posso utilizzare questo LED per cartellonistica esterna?

R: La scheda tecnica specifica applicazioni che includono "applicazioni per cartellonistica interna". L'intervallo di temperatura operativa è da -20°C a +80°C. Per l'uso esterno, è necessario garantire che le condizioni ambientali (temperatura, umidità, esposizione ai raggi UV) non superino questi limiti e che l'assemblaggio sia adeguatamente sigillato contro l'ingresso di umidità, aspetto non coperto dalla scheda tecnica di questo componente.

11. Esempio Pratico di Caso d'Uso

Scenario: Progettazione di un indicatore di stato per un dispositivo medico portatile.Il dispositivo ha un'alimentazione a 3,3V e richiede un indicatore bianco, chiaro e luminoso. Il progetto prevede un singolo LED pilotato a circa 5mA per bilanciare visibilità e consumo energetico.Passaggi di Progetto:1. Selezionare il LTW-C19DZDS5-NB per luminosità, dimensioni ridotte e affidabilità. 2. Calcolare la resistenza limitatrice: Utilizzando il VF massimo di 3,2V, R = (3,3V - 3,2V) / 0,005A = 20 Ohm. Verrebbe utilizzata una resistenza standard da 20 ohm. 3. Nel layout del PCB, utilizzare il land pattern consigliato dalla scheda tecnica. 4. Specificare componenti della classe di intensità luminosa N e di una specifica classe di tonalità (es. C1) per garantire colore e luminosità consistenti in tutte le unità prodotte. 5. Nelle istruzioni di assemblaggio, enfatizzare la manipolazione MSL 3 e la durata di una settimana in reparto dopo l'apertura della busta.

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 alla giunzione p-n, elettroni e lacune si ricombinano nella regione attiva (tipicamente realizzata in InGaN per i LED blu/bianchi). Questa ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La lunghezza d'onda (colore) della luce emessa è determinata dall'energia del bandgap del materiale semiconduttore. Un LED bianco, come il LTW-C19DZDS5-NB, utilizza tipicamente un chip blu InGaN ricoperto da un fosforo giallo. Parte della luce blu viene convertita dal fosforo in luce gialla, e la miscela di luce blu e gialla viene percepita dall'occhio umano come bianca.

13. Tendenze Tecnologiche

Il campo dei LED SMD continua a evolversi verso una maggiore efficienza (più lumen per watt), un indice di resa cromatica (CRI) migliorato per una migliore qualità della luce e una maggiore densità di potenza in package più piccoli. C'è anche una tendenza verso tolleranze di classificazione più strette sia per il colore che per il flusso luminoso, per soddisfare le esigenze di applicazioni come la retroilluminazione di display di alta gamma e l'illuminazione architetturale dove l'uniformità è critica. Inoltre, i progressi nei materiali e nei design dei package mirano a migliorare le prestazioni termiche, consentendo correnti di pilotaggio più elevate e durate operative più lunghe. L'integrazione dell'elettronica di controllo (es. driver a corrente costante, indirizzabilità) direttamente nel package del LED è un'altra tendenza significativa, che semplifica la progettazione del sistema per applicazioni di illuminazione intelligente.