Scheda Tecnica LED SMD LTW-C19BZDS2-NB - Chip InGaN Bianco - 2.5-3.0V - 70mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento fornisce le specifiche tecniche complete per il LTW-C19BZDS2-NB, un LED a montaggio superficiale (SMD). Questo componente è progettato per l'assemblaggio automatizzato su circuito stampato (PCB) ed è adatto per applicazioni in cui lo spazio è un vincolo critico. Il LED utilizza un chip bianco InGaN (Indio Gallio Nitruro) ultraluminoso come sorgente di luce, alloggiato in un package con lente gialla e cappuccio nero. È conforme alla direttiva sulla restrizione delle sostanze pericolose (RoHS).

1.1 Vantaggi Principali

I vantaggi principali di questo LED includono il suo profilo ultrasottile, che facilita l'integrazione in dispositivi slim. È confezionato su nastro da 8mm avvolto su bobine da 7 pollici di diametro, rendendolo pienamente compatibile con le attrezzature automatiche pick-and-place ad alta velocità utilizzate nella moderna produzione elettronica. Il dispositivo è inoltre progettato per essere compatibile con i processi di saldatura a rifusione a infrarossi (IR), standard per l'assemblaggio a montaggio superficiale. Le sue caratteristiche elettriche sono compatibili con i circuiti integrati (I.C.), semplificando la progettazione del circuito di pilotaggio.

1.2 Mercato di Riferimento e Applicazioni

Questo LED è rivolto a un ampio spettro di produttori di apparecchiature elettroniche. Le sue applicazioni chiave includono, ma non sono limitate a:

• Apparecchiature di Telecomunicazione:Indicatori di stato su router, modem e terminali.
• Automazione d'Ufficio:Retroilluminazione per tastiere e pannelli di controllo di laptop, calcolatrici e pannelli di comando.
• Elettronica di Consumo e Elettrodomestici:Spie di alimentazione, indicatori di funzione.
• Apparecchiature Industriali:Indicatori su pannelli e spie di stato macchina.
• Microdisplay e Illuminazione Simbolica:Illuminazione informativa su piccola scala.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

Questa sezione fornisce un'interpretazione dettagliata e oggettiva dei principali parametri di prestazione del LED in condizioni di test standard (Ta=25°C).

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Non sono destinati al funzionamento continuo.

• Dissipazione di Potenza (Pd):70 mW. Questa è la massima quantità di potenza che il package del LED può dissipare come calore.
• Corrente Diretta Continua (IF):20 mA DC. La massima corrente in regime stazionario che può essere applicata.
• Corrente Diretta di Picco:100 mA, ammissibile solo in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms) per prevenire il surriscaldamento.
• Soglia di Scarica Elettrostatica (ESD) (HBM):2000V. Questo valore secondo il modello del corpo umano indica un livello moderato di sensibilità ESD; sono richieste procedure di manipolazione appropriate.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento:-20°C a +80°C. L'intervallo di temperatura ambiente per un funzionamento affidabile.
• Intervallo di Temperatura di Conservazione:-30°C a +100°C.
• Condizione di Saldatura a Rifusione IR:Resiste a una temperatura di picco di 260°C per un massimo di 10 secondi, standard per i processi di saldatura senza piombo (Pb-free).

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi parametri sono garantiti nelle condizioni di test specificate (tipicamente IF = 2mA).

• Intensità Luminosa (Iv):Varia da un minimo di 11.0 mcd a un massimo di 45.0 mcd, con un valore tipico di 28.0 mcd. L'intensità è misurata utilizzando un sensore filtrato per corrispondere alla curva di risposta fotopica dell'occhio CIE.
• Angolo di Visione (2θ1/2):80 gradi. Questo è l'angolo totale a cui l'intensità luminosa scende alla metà del suo valore assiale di picco, definendo l'ampiezza del fascio.
• Coordinate di Cromaticità (x, y):Approssimativamente (0.31, 0.31) sul diagramma di cromaticità CIE 1931. Questo definisce il punto di bianco del LED. A queste coordinate si applica una tolleranza di ±0.01.
• Tensione Diretta (VF):Tra 2.50V e 3.00V a 2mA, con un valore tipico di 2.70V. Questa è la caduta di tensione ai capi del LED quando conduce corrente.
• Tensione Inversa (VR):5.0V a 9.0V.Nota Importante:Questo parametro è solo per la caratterizzazione del test IR. Il dispositivo non è progettato per funzionare in polarizzazione inversa.
• Corrente Inversa (IR):Massimo di 10 μA quando viene applicata una tensione inversa di 5V.

3. Spiegazione del Sistema di Classificazione (Bin)

I LED vengono selezionati (binnati) dopo la produzione in base a parametri chiave per garantire la coerenza. Il codice bin è marcato sulla confezione.

3.1 Classe di Tensione Diretta (VF)

Selezionata a IF=2mA. I codici bin (10, A10, B10, B11, 12) rappresentano intervalli di tensione crescenti da 2.50-2.60V a 2.90-3.00V, con una tolleranza di ±0.1V per bin.

3.2 Classe di Intensità Luminosa (Iv)

Selezionata a IF=2mA. I codici bin L, M, N rappresentano intervalli di intensità: rispettivamente 11.0-18.0 mcd, 18.0-28.0 mcd e 28.0-45.0 mcd, con una tolleranza di ±15% per bin.

3.3 Classe di Tonalità (Colore)

Definita dalle coordinate di cromaticità (x, y) sul diagramma CIE 1931 a IF=2mA. I codici bin S1, S2, S3, S5 definiscono specifiche regioni quadrilatere sulla carta dei colori, garantendo che i LED all'interno dello stesso bin abbiano un colore bianco visivamente simile. Alle coordinate si applica una tolleranza di ±0.01.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene nel datasheet siano referenziate curve grafiche specifiche (Fig.1, Fig.5), la seguente analisi si basa sui dati tabellari forniti e sul comportamento standard dei LED.

4.1 Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V)

La tensione diretta (VF) è specificata a una bassa corrente di test di 2mA. Per un tipico LED InGaN, la VF mostra una relazione logaritmica con la corrente. Operare alla massima corrente continua di 20mA risulterà in una VF più alta del valore tipico di 2.70V elencato a 2mA. I progettisti devono fare riferimento o derivare la curva I-V completa per calcolare la corretta resistenza in serie o la tensione di pilotaggio a corrente costante.

4.2 Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta

L'intensità luminosa (Iv) dipende fortemente dalla corrente diretta. I valori Iv specificati sono a 2mA. L'intensità tipicamente aumenta in modo super-lineare con la corrente prima di potenzialmente saturarsi a correnti più elevate a causa del droop termico e di efficienza. La valutazione di massima corrente continua di 20mA suggerisce che il dispositivo può essere pilotato più intensamente della condizione di test per un'uscita più alta, ma ciò aumenterà la dissipazione di potenza e la temperatura di giunzione, potenzialmente influenzando la durata e la stabilità del colore.

4.3 Dipendenza dalla Temperatura

L'intervallo di temperatura di funzionamento è -20°C a +80°C. Come tutti i LED, le prestazioni di questo dispositivo sono sensibili alla temperatura. Tipicamente, la tensione diretta (VF) diminuisce con l'aumentare della temperatura (coefficiente di temperatura negativo). Più criticamente, l'uscita luminosa (Iv) generalmente diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Per applicazioni che richiedono un'uscita luminosa stabile, la gestione termica del PCB e la considerazione dell'ambiente operativo del LED sono essenziali.

5. Informazioni Meccaniche e di Package

5.1 Dimensioni del Package

Il datasheet include un disegno dimensionale dettagliato. Note chiave: tutte le dimensioni sono in millimetri e la tolleranza standard è ±0.1 mm salvo diversa specificazione. L'impronta fisica è progettata per essere un package standard EIA per compatibilità.

5.2 Layout Consigliato dei Pad di Attacco PCB

Viene fornito un land pattern suggerito (geometria dei pad) per il PCB per garantire una saldatura affidabile e un corretto allineamento durante il processo di rifusione. Rispettare questa raccomandazione aiuta a ottenere buoni filetti di saldatura e resistenza meccanica.

5.3 Identificazione della Polarità

Il disegno nel datasheet indica le marcature del catodo e dell'anodo sul dispositivo. La polarità corretta deve essere osservata durante l'assemblaggio, poiché l'applicazione di tensione inversa può danneggiare il LED.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Parametri di Saldatura a Rifusione IR (Processo Senza Piombo)

Viene suggerito un profilo di rifusione dettagliato. I parametri chiave includono una zona di pre-riscaldamento (150-200°C), un tempo di pre-riscaldamento (max 120 secondi), una temperatura di picco non superiore a 260°C e un tempo sopra 260°C limitato a un massimo di 10 secondi. Il LED può resistere a questo profilo un massimo di due volte. È cruciale notare che il profilo ottimale dipende dall'assemblaggio specifico del PCB; si raccomanda una caratterizzazione a livello di scheda.

6.2 Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale, deve essere eseguita con una temperatura della punta del saldatore non superiore a 300°C e il tempo di saldatura deve essere limitato a un massimo di 3 secondi. Questo dovrebbe essere fatto una sola volta.

6.3 Condizioni di Conservazione e Manipolazione

Precauzioni ESD:Il dispositivo ha una soglia ESD di 2000V (HBM). La manipolazione con braccialetti antistatici e su attrezzature correttamente messe a terra è obbligatoria per prevenire danni da scariche elettrostatiche.

Sensibilità all'Umidità:I LED sono confezionati in una busta barriera all'umidità con essiccante. Una volta aperta la busta sigillata originale, i componenti hanno una durata di vita limitata a scaffale (MSL 3). Si raccomanda di completare la rifusione IR entro una settimana dall'esposizione. Per una conservazione più lunga dopo l'apertura, eseguire il baking a 60°C per almeno 20 ore prima della saldatura, o conservare in un ambiente sigillato e asciutto (ad esempio, con essiccante o azoto).

Ambiente di Conservazione:Le confezioni non aperte devono essere conservate a ≤30°C e ≤90% UR. Le confezioni aperte o i componenti devono essere conservati a ≤30°C e ≤60% UR.

6.4 Pulizia

Se è richiesta 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 d'Ordine

7.1 Specifiche di Nastro e Bobina

I LED sono forniti su nastro portacomponenti goffrato da 8mm di larghezza avvolto su bobine da 7 pollici (178mm) di diametro. La quantità standard per bobina è di 4000 pezzi. È disponibile una quantità minima di imballaggio di 500 pezzi per ordini di rimanenza. Il confezionamento è conforme alle specifiche ANSI/EIA 481. Il nastro ha un nastro di copertura per sigillare le tasche dei componenti.

7.2 Interpretazione del Codice Articolo

Il codice articolo LTW-C19BZDS2-NB contiene informazioni codificate sulla famiglia di prodotto, il colore e le specifiche selezioni di bin (probabilmente per intensità e colore). La decodifica esatta è proprietaria, ma identifica questa specifica variante con lente gialla/cappuccio nero e chip bianco InGaN.

8. Suggerimenti Applicativi e Considerazioni di Progettazione

8.1 Circuiti Applicativi Tipici

Il metodo di pilotaggio più comune è una semplice resistenza in serie per limitare la corrente. Il valore della resistenza (R) è calcolato come R = (Valimentazione - VF) / IF, dove VF è la tensione diretta alla corrente operativa desiderata (IF). Per una corrente stabile al variare di VF o della tensione di alimentazione, è raccomandato un driver a corrente costante (lineare o switching), specialmente per applicazioni che richiedono una luminosità costante.

8.2 Gestione Termica

Con una massima dissipazione di potenza di 70mW, la progettazione termica è importante per l'affidabilità. Assicurarsi che il PCB abbia un'adeguata area di rame collegata ai pad del LED per fungere da dissipatore di calore. Evitare di operare alla corrente massima in alte temperature ambientali senza valutare la conseguente temperatura di giunzione.

8.3 Progettazione Ottica

L'angolo di visione di 80 gradi fornisce un fascio ampio e diffuso adatto per spie luminose e retroilluminazione dove è necessaria un'illuminazione uniforme su un'area. Per una luce più focalizzata, sarebbero necessarie ottiche secondarie (lenti).

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

I principali fattori di differenziazione di questo LED nella sua classe sono la combinazione di un chip bianco InGaN (che tipicamente offre maggiore efficienza e migliore resa cromatica rispetto alle vecchie tecnologie a fosforo su blu in alcuni aspetti), il suo specifico package con lente gialla/cappuccio nero per scopi estetici o di filtraggio ottico, e la sua dettagliata struttura di binning per la coerenza di colore e intensità. La potenza nominale di 70mW e la capacità di corrente di 20mA sono standard per i piccoli LED SMD, posizionandolo per un uso generico come indicatore.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Posso pilotare questo LED con logica a 3.3V?

R: Sì. Con una VF tipica di 2.7V a 2mA, può essere utilizzata una semplice resistenza in serie con un'alimentazione a 3.3V. Calcolare il valore della resistenza in base alla corrente operativa desiderata.

D: Qual è la differenza tra i bin di Iv (L, M, N)?

R: Rappresentano diversi livelli minimi garantiti di emissione luminosa. Il bin N offre l'intensità più alta (28-45 mcd), mentre il bin L è il più basso (11-18 mcd). Selezionare in base al requisito di luminosità della propria applicazione.

D: È necessario un diodo di protezione inversa?

R: Sebbene il LED possa sopportare una piccola corrente inversa (10 μA max a 5V), non è progettato per il funzionamento inverso. In circuiti dove è possibile una tensione inversa (ad esempio, accoppiamento AC, carichi induttivi), è fortemente raccomandato un diodo di protezione esterno in parallelo al LED (catodo ad anodo).

D: Come interpreto le coordinate del bin di tonalità?

R: I bin S1, S2, S3, S5 definiscono regioni sulla carta dei colori CIE. I LED all'interno dello stesso bin avranno un colore bianco visivamente simile. Per applicazioni in cui l'abbinamento del colore tra più LED è critico, specificare un bin di tonalità stretto è essenziale.

11. Esempio Pratico di Utilizzo

Scenario: Progettazione di un indicatore di stato per un router consumer.

Il LED deve indicare "alimentazione accesa" e "attività di rete". Una luce verde fissa è spesso usata per l'alimentazione, ma questo LED bianco potrebbe essere utilizzato dietro un diffusore colorato o per un'estetica moderna a luce bianca.

Passaggi di Progettazione:

1. Circuito di Pilotaggio:Utilizzare la linea a 3.3V del router. Obiettivo: una corrente operativa di 10mA per una buona visibilità senza consumo eccessivo. Assumendo una VF di 2.8V (stima conservativa), calcolare la resistenza in serie: R = (3.3V - 2.8V) / 0.01A = 50 Ohm. Utilizzare una resistenza standard da 51 ohm.

2. Termica:Dissipazione di potenza: Pd = VF * IF = 2.8V * 0.01A = 28mW, ben al di sotto del massimo di 70mW.

3. Layout PCB:Seguire il layout dei pad consigliato dal datasheet. Aggiungere una piccola area di rame attorno ai pad per la dissipazione del calore.

4. Selezione del Componente:Ordinare dal bin M o N per una luminosità adeguata. Specificare un bin di tonalità consistente (ad esempio, S2) se vengono utilizzate più unità su diversi modelli di router per garantire l'abbinamento del colore.

12. Introduzione al Principio Operativo

Questo LED si basa su un chip semiconduttore realizzato in InGaN (Indio Gallio Nitruro). Quando una tensione diretta viene applicata attraverso la giunzione p-n di questo materiale, elettroni e lacune si ricombinano, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica composizione degli strati di InGaN è progettata per emettere luce nello spettro blu o vicino all'ultravioletto. Per creare luce bianca, questa emissione primaria è combinata con un rivestimento di fosforo all'interno del package. Il fosforo assorbe parte della luce blu e la riemette a lunghezze d'onda più lunghe (giallo, rosso), mescolandosi con la luce blu rimanente per produrre la percezione del bianco. La lente gialla può ulteriormente modificare l'output spettrale o fornire diffusione.

13. Tendenze Tecnologiche e Contesto

I LED bianchi basati su InGaN rappresentano un avanzamento significativo nell'illuminazione a stato solido. Le principali tendenze del settore rilevanti per questo componente includono:

Aumento dell'Efficienza:La ricerca in scienza dei materiali mira a migliorare l'efficienza quantica interna (IQE) del chip e l'efficienza di conversione del fosforo, portando a più lumen per watt (lm/W).

Qualità del Colore:Sviluppo di miscele multi-fosforo e nuovi materiali fosforescenti per migliorare l'Indice di Resa Cromatica (CRI), rendendo la luce bianca più naturale.

Miniaturizzazione:La spinta verso l'elettronica di consumo sempre più sottile e piccola continua a richiedere LED con impronte sempre più ridotte e profili più bassi, come la caratteristica "ultrasottile" di questo dispositivo.

Affidabilità e Durata:I miglioramenti nei materiali di packaging e nella gestione termica stanno estendendo la durata operativa dei LED SMD, rendendoli adatti ad applicazioni più impegnative. Le dettagliate linee guida di conservazione e manipolazione in questo datasheet riflettono l'attenzione del settore nel mantenere l'affidabilità lungo la catena di fornitura.