Scheda Tecnica LED SMD LTW-C181DS5-GE2 - Spessore Ultra Ridotto 0,55mm - Bianco InGaN - 20mA - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento fornisce le specifiche tecniche complete per un Diodo Emettitore di Luce (LED) a montaggio superficiale (SMD). Questo componente appartiene a una famiglia di LED miniaturizzati progettati specificamente per processi di assemblaggio automatizzato su circuito stampato (PCB) e applicazioni in cui lo spazio è un vincolo critico. Il LED utilizza un materiale semiconduttore InGaN (Nitruro di Indio e Gallio) per produrre luce bianca, offrendo un'elevata luminosità in un fattore di forma compatto.

La filosofia progettuale alla base di questo prodotto è fornire una soluzione di illuminazione affidabile e ad alte prestazioni che si integri perfettamente nei moderni flussi di lavoro di produzione elettronica. La sua compatibilità con i processi di saldatura a rifusione a infrarossi (IR) e con le attrezzature automatiche pick-and-place lo rende adatto ad ambienti di produzione ad alto volume. L'altezza del package ultra sottile è una caratteristica chiave, che ne consente l'uso in dispositivi elettronici consumer e industriali sempre più sottili.

1.1 Caratteristiche

• Conforme alla direttiva sulla restrizione delle sostanze pericolose (RoHS).
• Profilo estremamente basso con un'altezza del package di soli 0,55 millimetri.
• Utilizza un chip a luce bianca InGaN ad altissima luminosità.
• Fornito in confezionamento standard del settore: nastro da 8 mm su bobine da 7 pollici di diametro.
• Conforme agli standard di outline del package dell'Electronic Industries Alliance (EIA).
• Compatibile elettricamente con i livelli logici dei circuiti integrati (IC).
• Progettato per la compatibilità con i sistemi automatici di posizionamento dei componenti.
• Resiste ai profili standard di saldatura a rifusione a infrarossi.

1.2 Applicazioni

This LED is engineered for a broad spectrum of electronic equipment. Its key application areas include:

• Apparecchiature di Telecomunicazione:Indicatori di stato su router, modem e terminali.
• Automazione d'Ufficio:Retroilluminazione per tastiere, pannelli di controllo in stampanti, scanner e fotocopiatrici.
• Elettronica di Consumo & Elettrodomestici:Indicatori di alimentazione, modalità o funzione in dispositivi come altoparlanti intelligenti, televisori ed elettrodomestici da cucina.
• Apparecchiature Industriali:Indicatori di stato macchina, guasto o modalità operativa nei sistemi di controllo.
• Segnaletica Interna & Micro-Display:Illuminazione per simboli, icone o piccoli display informativi.

2. Parametri Tecnici: Interpretazione Oggettiva Approfondita

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. Tutti i valori sono specificati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C.

• Dissipazione di Potenza (Pd):76 mW. Questa è la massima quantità di potenza che il package del LED può dissipare come calore senza superare i suoi limiti termici.
• Corrente Diretta di Picco (I_F(PEAK)):100 mA. Questa è la corrente massima ammissibile in condizioni pulsate, specificata con un ciclo di lavoro 1/10 e una larghezza di impulso di 0,1 ms. È significativamente superiore alla corrente continua nominale.
• Corrente Diretta Continua (I_F):20 mA. Questa è la massima corrente diretta continua raccomandata per un funzionamento affidabile a lungo termine.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento (T_opr):-20°C a +105°C. L'intervallo di temperatura ambiente entro il quale il LED è progettato per funzionare correttamente.
• Intervallo di Temperatura di Conservazione (T_stg):-40°C a +105°C. L'intervallo di temperatura per la conservazione in condizioni di non funzionamento.
• Condizioni di Saldatura a Infrarossi:260°C per 10 secondi. Il profilo termico massimo che il package può sopportare durante la saldatura a rifusione.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi sono i parametri di prestazione tipici misurati in condizioni di test standard (Ta=25°C, I_F=5mA salvo diversa indicazione).

• Intensità Luminosa (I_V):Varia da 112,0 mcd (millicandela) a 224,0 mcd. Misurata utilizzando un sensore filtrato per corrispondere alla curva di risposta fotopica dell'occhio CIE. Il valore effettivo è suddiviso in bin (vedi Sezione 3).
• Angolo di Visione (2θ_1/2):130 gradi. Questo è l'angolo totale a cui l'intensità luminosa è la metà di quella misurata a 0 gradi (sull'asse). Un ampio angolo di visione come questo fornisce un'illuminazione diffusa e ampia, adatta per retroilluminazione e indicatori di stato.
• Coordinate di Cromaticità (x, y):I valori tipici sono x=0,304, y=0,3005 sul diagramma di cromaticità CIE 1931. Queste coordinate definiscono il punto di colore percepito della luce bianca. Si applicano tolleranza e binning (vedi Sezione 3).
• Tensione Diretta (V_F):Varia da 2,70V a 3,15V a 5mA. Questa è la caduta di tensione ai capi del LED quando conduce corrente. È suddivisa in intervalli specifici (vedi Sezione 3).
• Corrente Inversa (I_R):Massimo di 2 μA a una Tensione Inversa (V_R) di 5V. Questo parametro è principalmente per scopi di test IR; il dispositivo non è destinato a funzionare in polarizzazione inversa.

3. Spiegazione del Sistema di Classificazione in Bin

Per garantire la coerenza nella produzione di massa, i LED vengono selezionati (binnati) in base a parametri chiave. Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfino specifiche finestre di prestazione per la loro applicazione.

3.1 Classe della Tensione Diretta (V_F)

Binning a I_F= 5mA. Ogni bin ha una tolleranza di ±0,1V.

• Codice Bin A: V_F= 2,70V a 2,85V
• Codice Bin B: V_F= 2,85V a 3,00V
• Codice Bin C: V_F= 3,00V a 3,15V

3.2 Classe dell'Intensità Luminosa (I_V)

Binning a I_F= 5mA. Ogni bin ha una tolleranza di ±15%.

• Codice Bin R1: I_V= 112,0 mcd a 146,0 mcd
• Codice Bin R2: I_V= 146,0 mcd a 180,0 mcd
• Codice Bin S1: I_V= 180,0 mcd a 224,0 mcd

3.3 Classe della Tonalità (Cromaticità)

Definita dai confini sul diagramma di cromaticità CIE 1931 (x, y) a I_F= 5mA. Ogni bin ha una tolleranza di ±0,01 in entrambe le coordinate x e y. La scheda tecnica elenca specifici confini quadrilateri per bin come S1-2, S2-2, S3-1 e S4-1. Questo binning garantisce la coerenza del colore tra più LED in un assemblaggio.

4. Informazioni Meccaniche e sul Package

4.1 Dimensioni del Package

Il LED presenta un design del package super sottile. La dimensione chiave è l'altezza, che è di 0,55 mm. Tutte le altre dimensioni del package sono fornite nel disegno meccanico dettagliato all'interno del documento sorgente, con una tolleranza standard di ±0,1 mm salvo diversa specificazione. Il colore della lente è giallo, mentre la sorgente luminosa stessa è un chip bianco InGaN.

4.2 Layout Consigliato dei Pad di Montaggio su PCB

Viene fornito un land pattern (impronta) suggerito per il circuito stampato per garantire una corretta saldatura e stabilità meccanica. Rispettare questo layout raccomandato aiuta a ottenere filetti di saldatura affidabili e previene l'effetto "tombstone" o il disallineamento durante la rifusione.

4.3 Identificazione della Polarità

La polarità corretta è cruciale per il funzionamento del LED. La scheda tecnica include un diagramma che identifica i terminali anodo e catodo sul package. Tipicamente, questo è indicato da una marcatura sul corpo del componente o da un'asimmetria nell'impronta del package.

5. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

5.1 Parametri di Saldatura a Rifusione a Infrarossi

Per i processi di saldatura senza piombo (Pb-free), è raccomandato un profilo termico specifico. Il parametro critico è una temperatura di picco del corpo di 260°C, che non dovrebbe essere superata per più di 10 secondi. Il profilo include una fase di pre-riscaldamento. Si sottolinea che il profilo ottimale dipende dal design specifico del PCB, dai componenti e dalla pasta saldante utilizzati, e dovrebbe essere caratterizzato per ogni applicazione.

5.2 Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale, deve essere eseguita con estrema cura. La raccomandazione è di utilizzare una punta del saldatore a una temperatura massima di 300°C, limitando il tempo di saldatura a 3 secondi per pad. Questo dovrebbe essere fatto una sola volta per prevenire danni termici al chip LED e al package.

5.3 Pulizia

Se è richiesta la pulizia dopo la saldatura, devono essere utilizzati solo solventi specificati. I metodi accettabili includono l'immersione del LED in alcol etilico o isopropilico a temperatura ambiente normale per meno di un minuto. L'uso di prodotti chimici non specificati può danneggiare il materiale del package del LED.

6. Confezionamento e Manipolazione

6.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

I componenti sono forniti in un nastro portante goffrato da 8 mm di larghezza avvolto su bobine da 7 pollici (178 mm) di diametro. Le quantità standard per bobina sono di 5000 pezzi. Il confezionamento è conforme alle specifiche ANSI/EIA-481. Le note chiave per la manipolazione includono: sono consentiti al massimo due componenti mancanti consecutivi e la quantità minima ordinabile per i residui è di 500 pezzi.

6.2 Condizioni di Conservazione

Confezione Sigillata:I LED nella loro busta originale, non aperta, a prova di umidità (con essiccante) devono essere conservati a ≤30°C e ≤90% di Umidità Relativa (UR). La durata di conservazione raccomandata in queste condizioni è di un anno.
Confezione Aperta:Una volta aperta la busta barriera all'umidità, i componenti sono esposti all'umidità ambientale. Dovrebbero essere conservati a ≤30°C e ≤60% UR. Per i componenti che soddisfano il Livello di Sensibilità all'Umidità (MSL) 2a, si raccomanda di completare il processo di rifusione IR entro 672 ore (28 giorni) dall'esposizione. I componenti esposti per periodi più lunghi dovrebbero essere sottoposti a "baking" a circa 60°C per almeno 20 ore prima della saldatura per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire danni da "popcorning" durante la rifusione.

6.3 Precauzioni contro le Scariche Elettrostatiche (ESD)

Il LED è sensibile alle scariche elettrostatiche e ai sovratensioni. Devono essere impiegate adeguate misure di controllo ESD durante la manipolazione e l'assemblaggio. Ciò include l'uso di braccialetti collegati a terra, guanti antistatici e garantire che tutte le attrezzature e le superfici di lavoro siano correttamente messe a terra.

7. Note Applicative e Considerazioni di Progettazione

7.1 Limitazione di Corrente

Una resistenza di limitazione della corrente esterna è obbligatoria quando si alimenta il LED da una sorgente di tensione. Il valore della resistenza (R_limit) può essere calcolato utilizzando la Legge di Ohm: R_limit= (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Utilizzando il V_Fmassimo dalla scheda tecnica (es. 3,15V) nel calcolo si garantisce che la corrente non superi il limite anche con una parte di bin a tensione più alta. Per un funzionamento affidabile, è consigliabile pilotare il LED alla tipica corrente di test di 5mA o inferiore, a meno che non sia specificamente richiesta un'elevata luminosità.

7.2 Gestione Termica

Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa, un corretto design termico prolunga la durata del LED e mantiene l'output luminoso. Assicurarsi che il design dei pad sul PCB fornisca un adeguato rilievo termico secondo il layout raccomandato. In applicazioni ad alta temperatura ambiente, potrebbe essere necessario deratare la corrente diretta per rimanere entro i limiti di temperatura di giunzione.

7.3 Design Ottico

L'angolo di visione di 130 gradi produce un pattern di emissione ampio, simile a Lambertiano. Per applicazioni che richiedono un fascio più focalizzato, sarebbero necessarie ottiche secondarie (lenti o guide luminose). La lente gialla funge da fosforo convertitore di colore per il chip blu InGaN per creare luce bianca, e le sue proprietà sono parte integrante della cromaticità finale.

8. Confronto Tecnico e Differenziazione

La caratteristica differenziante primaria di questo LED è il suospessore ultra ridotto di 0,55mm. Ciò lo rende una scelta convincente per dispositivi moderni ultra sottili come smartphone, tablet ed elettronica indossabile dove l'altezza (z-height) è severamente limitata. Rispetto ai package LED standard che possono essere di 0,6 mm o più alti, questo componente offre una riduzione diretta dello spessore dell'assemblaggio. Inoltre, la combinazione di alta luminosità (fino a 224 mcd a 5mA) e ampio angolo di visione in un package così sottile è un significativo risultato ingegneristico, bilanciando prestazioni ottiche con minimalismo meccanico.

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Posso pilotare questo LED a 20mA in modo continuo?
R: Sì, 20mA è la massima corrente diretta continua nominale. Per la massima durata e prestazioni stabili, si raccomanda di operare a una corrente inferiore, come 5-10mA.

D: Qual è la differenza tra i bin di intensità R1, R2 e S1?
R: Questi bin rappresentano diversi intervalli di output luminoso. S1 è il bin più luminoso (180-224 mcd), R2 è di medio livello (146-180 mcd) e R1 è il bin standard (112-146 mcd). Selezionare un bin più alto garantisce una maggiore emissione luminosa per una data corrente.

D: Quanto è critica la "floor life" di 672 ore dopo l'apertura della busta?
R: È molto importante per l'affidabilità. Superare questo tempo di esposizione senza un ciclo di "bake" prima della rifusione può portare a delaminazione interna del package o crepe a causa della rapida vaporizzazione dell'umidità assorbita durante la saldatura (effetto "popcorn").

D: Perché la corrente inversa nominale è solo per scopi di test?
R: Il LED è un diodo e non è progettato per funzionare in polarizzazione inversa in un circuito. La tensione inversa nominale di 5V è una condizione di test per verificare la corrente di dispersione, non una linea guida operativa. Assicurarsi sempre della polarità corretta nel circuito.

10. Principi Operativi

Questo LED opera sul principio dell'elettroluminescenza in una giunzione p-n semiconduttrice. La regione attiva è composta da InGaN. Quando viene applicata una tensione diretta che supera la tensione di soglia del diodo (V_F), elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva dove si ricombinano. In un LED bianco, questa ricombinazione nello strato InGaN produce tipicamente luce blu. Un rivestimento di fosforo (contenuto all'interno della lente gialla) assorbe una parte di questa luce blu e la riemette come luce gialla. La miscela della luce blu residua e della luce gialla convertita è percepita dall'occhio umano come luce bianca. I rapporti specifici e la composizione del fosforo determinano le esatte coordinate di cromaticità (x, y) sul diagramma CIE.

11. Tendenze del Settore

Lo sviluppo di questo componente riflette diverse tendenze chiave nell'optoelettronica:Miniaturizzazionecontinua a essere un driver dominante, spingendo le altezze dei package sotto i 0,5 mm.Aumento dell'Efficienzaè perpetuo, con nuovi design di chip e fosfori che forniscono più lumen per watt (lm/W).Coerenza del Colore e Binningsono diventati più sofisticati, con bin più stretti (come i quadrilateri di tonalità definiti) che consentono una migliore corrispondenza del colore in array multi-LED per display e illuminazione. Infine,compatibilità produttivarimane essenziale, con componenti ottimizzati per linee SMT completamente automatizzate e ad alta velocità e abbastanza robusti per i profili di rifusione senza piombo, come evidenziato dalle dettagliate linee guida di saldatura fornite.