Scheda Tecnica LED SMD LTW-110ZDS5 - Luce Bianca - 20mA - 70mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTW-110ZDS5 è un diodo a emissione luminosa (LED) a montaggio superficiale (SMD) progettato per assemblaggi elettronici moderni e con vincoli di spazio. Appartiene a una famiglia di componenti miniaturizzati ottimizzati per i processi automatizzati di pick-and-place e saldatura a rifusione. Questo modello specifico utilizza un chip semiconduttore InGaN (Indio Gallio Nitruro) per produrre luce bianca, alloggiato in una configurazione di package side-view. Questa orientazione è particolarmente vantaggiosa per applicazioni in cui la luce deve essere emessa parallelamente alla superficie del circuito stampato (PCB), come nei pannelli a illuminazione laterale o negli indicatori di stato visibili dal lato di un dispositivo.

La filosofia di progettazione alla base di questo componente è fornire una sorgente luminosa affidabile e brillante che si integri perfettamente nei flussi di produzione ad alto volume. Il suo package è conforme agli standard EIA (Electronic Industries Alliance), garantendo compatibilità con le attrezzature standard del settore per la movimentazione e il posizionamento. Il componente è fornito su nastro portatore da 8mm avvolto su bobine da 7 pollici di diametro, il formato standard per le linee di assemblaggio automatizzate, facilitando il caricamento efficiente nelle macchine di posizionamento.

1.1 Caratteristiche e Vantaggi Principali

• Conformità Ambientale:Il dispositivo è fabbricato per rispettare le direttive ROHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose), garantendo l'assenza di materiali pericolosi specifici come piombo, mercurio e cadmio.
• Tecnologia Semiconduttrice Avanzata:Impiega un chip InGaN Ultra Bright. La tecnologia InGaN è nota per la sua alta efficienza e capacità di produrre luce blu e bianca brillante, che viene tipicamente convertita in bianco utilizzando un rivestimento al fosforo.
• Pronto per la Produzione:Presenta terminali stagnati, che migliorano la saldabilità, specialmente con leghe di saldatura senza piombo (Pb-free). È pienamente compatibile con i processi di saldatura a rifusione a infrarossi (IR), il metodo dominante per l'assemblaggio SMD.
• Compatibilità di Progettazione:Il dispositivo è compatibile con i circuiti integrati (I.C.), il che significa che i suoi requisiti di pilotaggio (corrente, tensione) possono essere facilmente gestiti da uscite a livello logico standard o semplici circuiti di pilotaggio comunemente presenti insieme ad altri IC su una scheda.
• Adatto all'Automazione:Il package standardizzato EIA e l'imballaggio a nastro e bobina garantiscono prestazioni affidabili nelle attrezzature automatiche di posizionamento ad alta velocità, minimizzando gli errori di posizionamento e aumentando la produttività.

1.2 Mercato di Riferimento e Applicazioni

Questo LED è progettato per un'ampia gamma di apparecchiature elettroniche dove è richiesta un'indicazione affidabile, una retroilluminazione o un'illuminazione simbolica in un fattore di forma compatto. I suoi principali domini applicativi includono:

• Apparecchiature di Telecomunicazione:Indicatori di stato su router, modem, switch e stazioni base.
• Automazione d'Ufficio e Informatica:Retroilluminazione tastiere nei laptop, luci di stato su stampanti, scanner e dispositivi di archiviazione esterni.
• Elettronica di Consumo ed Elettrodomestici:Indicatori di alimentazione, modalità o funzione su apparecchi audio/video, elettrodomestici da cucina e dispositivi per la casa intelligente.
• Apparecchiature Industriali:Indicatori su pannelli per macchinari, sistemi di controllo e strumentazione.
• Display Specializzati:Retroilluminazione per tastierini, micro-display e illuminazione per simboli o icone su pannelli di controllo.

2. Parametri Tecnici: Interpretazione Oggettiva Approfondita

Le prestazioni del LTW-110ZDS5 sono definite da un insieme completo di parametri elettrici, ottici e termici. Comprendere queste specifiche è cruciale per una corretta progettazione del circuito e per garantire l'affidabilità a lungo termine.

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 e dovrebbe essere evitato nell'uso normale.

• Dissipazione di Potenza (Pd):70 mW. Questa è la massima quantità di potenza elettrica che il dispositivo può dissipare come calore senza degradarsi. Superare questo valore può portare a una temperatura di giunzione eccessiva, ridotta emissione luminosa e durata di vita abbreviata.
• Corrente Diretta (DC):20 mA. Questa è la massima corrente continua diretta consigliata per un funzionamento affidabile. La condizione operativa tipica specificata nella scheda tecnica è 5mA.
• Corrente Diretta di Picco:100 mA, ma solo in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms). Ciò consente brevi momenti di luminosità più elevata, come negli indicatori lampeggianti, senza surriscaldamento.
• Intervallo di Temperatura Operativa:-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 dispositivo può essere conservato senza funzionamento entro questo intervallo più ampio.
• Condizione di Saldatura a Infrarossi:Resiste a una temperatura di picco di 260°C per 10 secondi. Questo è un parametro critico per i processi di assemblaggio senza piombo, definendo il profilo termico che il componente può sopportare durante la saldatura a rifusione.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche (a Ta=25°C)

Questi sono i parametri di prestazione tipici misurati in condizioni di test standard.

• Intensità Luminosa (Iv):Varia da un minimo di 28.0 mcd (millicandela) a un massimo di 112.0 mcd a una corrente di test (IF) di 5mA. Il valore effettivo per un'unità specifica rientra in un rango di bin (N, P, Q). L'intensità è misurata con un filtro che simula la risposta fotopica dell'occhio umano (curva CIE).
• Angolo di Visione (2θ1/2):130 gradi. Questo è l'angolo totale a cui l'intensità luminosa scende alla metà del suo valore di picco (misurato a 0 gradi, direttamente perpendicolare al chip). Un ampio angolo di visione come questo è caratteristico dei LED side-view e fornisce un'illuminazione ampia e uniforme.
• Coordinate di Cromaticità (x, y):I valori tipici sono x=0.304, y=0.301 a 5mA. Queste coordinate sul diagramma di cromaticità CIE 1931 definiscono il colore percepito della luce bianca. Le unità specifiche sono classificate in bin di tonalità (S1-S6). A queste coordinate si applica una tolleranza di ±0.01.
• Tensione Diretta (VF):Tra 2.70V e 3.15V a 5mA. Questa è la caduta di tensione ai capi del LED quando conduce la corrente specificata. Le unità sono classificate in gruppi (L7, L8, L9) in base a questo parametro. Una VF più bassa indica generalmente una maggiore efficienza elettrica.
• Corrente Inversa (IR):0.6 a 1.2 μA a una tensione inversa (VR) di 10mA.Nota Critica:La scheda tecnica dichiara esplicitamente che questa condizione di test è solo per il test IR (Infrarossi) e che il dispositivonon è progettato per il funzionamento inverso. Applicare una polarizzazione inversa nel circuito potrebbe danneggiare il LED.

2.3 Caratteristiche Termiche

Sebbene non sia fornita esplicitamente una cifra di resistenza termica (RθJA), le prestazioni termiche sono implicite attraverso il rating di dissipazione di potenza (70mW) e l'intervallo di temperatura operativa. La massima temperatura di giunzione è un fattore chiave per la longevità del LED. Far funzionare il LED a correnti inferiori al massimo, garantire un'adeguata area di rame sul PCB per lo smaltimento del calore (come mostrato nel layout consigliato dei pad) e mantenere la temperatura ambiente entro le specifiche sono tutti elementi essenziali per gestire le prestazioni termiche.

3. Spiegazione del Sistema di Classificazione in Bin

Per tenere conto delle variazioni naturali nella produzione dei semiconduttori, i LED vengono suddivisi in bin di prestazioni. Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti con caratteristiche strettamente controllate per la loro applicazione.

3.1 Rango della Tensione Diretta (VF)

I LED sono classificati in base alla loro caduta di tensione diretta a 5mA.

- Bin L7:VF = 2.70V a 2.85V

- Bin L8:VF = 2.85V a 3.00V

- Bin L9:VF = 3.00V a 3.15V

La tolleranza su ciascun bin è di ±0.1V. Selezionare LED dallo stesso bin VF garantisce una luminosità costante quando pilotati da una sorgente di tensione costante o semplifica il calcolo della resistenza limitatrice di corrente per stringhe in serie.

3.2 Rango dell'Intensità Luminosa (Iv)

I LED sono classificati in base alla loro intensità di emissione luminosa a 5mA.

- Bin N:Iv = 28.0 mcd a 45.0 mcd

- Bin P:Iv = 45.0 mcd a 71.0 mcd

- Bin Q:Iv = 71.0 mcd a 112.0 mcd

La tolleranza su ciascun bin è del ±15%. Questa classificazione è cruciale per applicazioni che richiedono una luminosità uniforme tra più LED, come in array di retroilluminazione o pannelli multi-indicatore.

3.3 Rango della Tonalità (Cromaticità)

Questa è la classificazione più complessa, definisce il punto colore della luce bianca sul diagramma CIE 1931. Sono definiti sei bin (da S1 a S6), ciascuno rappresentante una piccola area quadrilatera sul piano delle coordinate (x,y). Ad esempio, il Bin S3 copre coordinate approssimativamente da (0.294, 0.254) a (0.314, 0.315). Si applica una tolleranza di ±0.01. Questa classificazione è essenziale per applicazioni in cui la coerenza del colore è critica, prevenendo differenze percettibili nella tonalità del bianco (es. bianco freddo vs. bianco caldo) tra LED adiacenti.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica include curve caratteristiche tipiche che forniscono informazioni preziose oltre i punti dati tabulati.

4.1 Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta

Questa curva mostra come l'emissione luminosa aumenti con la corrente di pilotaggio. È tipicamente non lineare. Mentre l'output aumenta con la corrente, l'efficienza (lumen per watt) spesso raggiunge il picco a una corrente inferiore al massimo assoluto. Il funzionamento alla condizione tipica di 5mA rappresenta probabilmente un buon equilibrio tra luminosità ed efficienza per questo dispositivo.

4.2 Tensione Diretta vs. Corrente Diretta

Questa curva illustra la caratteristica I-V del diodo. La tensione diretta aumenta con la corrente ma non linearmente. Comprendere questa curva è importante per progettare circuiti di pilotaggio, specialmente quando si utilizzano alimentatori a tensione costante, poiché una piccola variazione di tensione può portare a una grande variazione di corrente e, di conseguenza, di luminosità.

4.3 Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

Questa curva è fondamentale per comprendere gli effetti termici. All'aumentare della temperatura ambiente, l'intensità luminosa di un LED generalmente diminuisce. La pendenza di questa curva indica la sensibilità termica del dispositivo. I progettisti devono deratare l'emissione luminosa attesa se il LED opererà in un ambiente ad alta temperatura.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

La scheda tecnica fornisce un disegno meccanico dettagliato del LED. Le dimensioni chiave includono la lunghezza, larghezza e altezza complessive, la dimensione e la posizione della cavità del chip semiconduttore e la posizione e dimensione dei terminali saldabili. Tutte le dimensioni sono in millimetri con una tolleranza standard di ±0.1mm salvo diversa indicazione. Il design side-view significa che la superficie di emissione luminosa principale è sul lato lungo del package.

5.2 Pad di Attacco PCB Consigliato e Polarità

Viene fornita una raccomandazione per il land pattern (impronta) per la progettazione del PCB. Questo mostra la dimensione e forma ottimale dei pad di rame per garantire una buona formazione del giunto di saldatura durante la rifusione. Il diagramma indica chiaramente le connessioni dell'anodo e del catodo, essenziale per l'orientamento corretto durante il posizionamento e per garantire che il LED si accenda quando viene applicata l'alimentazione. Il catodo è tipicamente identificato da un marcatore sul package stesso del LED, come una tacca, un punto o una marcatura verde.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

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

Viene fornito un profilo di rifusione suggerito per la saldatura senza piombo:

- Preriscaldamento:150-200°C.

- Tempo di Preriscaldamento:Massimo 120 secondi.

- Temperatura di Picco:Massimo 260°C.

- Tempo Sopra il Liquido (al picco):Massimo 10 secondi, e questo processo di rifusione non dovrebbe essere eseguito più di due volte.

La scheda tecnica nota correttamente che il profilo ottimale dipende dall'assemblaggio PCB specifico (spessore scheda, numero di componenti, pasta saldante). Il profilo dovrebbe essere caratterizzato per la specifica linea di produzione ma dovrebbe rimanere entro questi limiti a livello di componente.

6.2 Saldatura Manuale (Se Necessaria)

Per riparazioni o prototipazione:

- Temperatura del Saldatore:Massimo 300°C.

- Tempo di Saldatura:Massimo 3 secondi per giunto.

- Questa operazione dovrebbe essere eseguita una sola volta per minimizzare lo stress termico.

6.3 Pulizia

Se è necessaria la pulizia dopo la saldatura, utilizzare solo solventi specificati per evitare di danneggiare il package in plastica. La scheda tecnica raccomanda l'immersione in alcol etilico o isopropilico a temperatura normale per meno di un minuto. Evitare liquidi chimici non specificati.

7. Precauzioni per Conservazione e Movimentazione

7.1 Sensibilità alle Scariche Elettrostatiche (ESD)

Il LED può essere danneggiato dall'elettricità statica e da sovratensioni. Si raccomanda di utilizzare un braccialetto o guanti antistatici durante la movimentazione. Tutte le attrezzature, inclusi banchi di lavoro e saldatori, devono essere correttamente messe a terra.

7.2 Sensibilità all'Umidità e Conservazione

Il componente ha un Livello di Sensibilità all'Umidità (MSL) di 3.

- Confezione Sigillata:Può essere conservata a ≤30°C e ≤90% UR. La durata di conservazione nella busta originale a tenuta d'umidità con essiccante è di un anno.

- Confezione Aperta:L'ambiente non dovrebbe superare i 30°C / 60% UR. I componenti rimossi dalla confezione originale dovrebbero essere saldati a rifusione entro una settimana.

- Conservazione Prolungata (Fuori Busta):Devono essere conservati in un contenitore sigillato con essiccante o in un essiccatore a azoto.

- Ribaking:Se esposti per più di una settimana, i componenti devono essere sottoposti a baking a circa 60°C per almeno 20 ore prima della saldatura per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire l'effetto \"popcorn\" durante la rifusione.

8. Informazioni su Imballaggio e Ordine

8.1 Specifiche del Nastro e Bobina

Il dispositivo è fornito su nastro portatore goffrato da 8mm di larghezza. Le dimensioni chiave del nastro includono la spaziatura delle tasche (passo), la dimensione della tasca e le posizioni di sigillatura del nastro di copertura. Il nastro è avvolto su bobine standard da 7 pollici (178mm) di diametro.

8.2 Dettagli dell'Imballaggio a Bobina

• Quantità per Bobina:3000 pezzi.
• Quantità Minima di Imballaggio:500 pezzi per quantità residue.
• Nastro di Copertura:Le tasche vuote sono sigillate con nastro di copertura superiore.
• Componenti Mancanti:Sulla bobina è consentito un massimo di due lampade mancanti consecutive, secondo la pratica standard.
• Conformità agli Standard:L'imballaggio segue le specifiche ANSI/EIA-481.

9. Note Applicative e Considerazioni di Progettazione

9.1 Circuiti Applicativi Tipici

Il LED richiede un meccanismo di limitazione della corrente. Il metodo più semplice è una resistenza in serie. Il valore è calcolato usando la Legge di Ohm: R = (Valimentazione - VF_LED) / IF. Ad esempio, con un'alimentazione di 5V, una VF di 3.0V (tipica) e una IF desiderata di 5mA: R = (5V - 3.0V) / 0.005A = 400 Ohm. Una resistenza standard da 390 Ohm o 430 Ohm sarebbe adatta. Per applicazioni che richiedono luminosità costante al variare della tensione di alimentazione o della temperatura, è consigliato un circuito di pilotaggio a corrente costante.

9.2 Progettazione per Affidabilità e Longevità

• Derating della Corrente:Far funzionare il LED alla corrente tipica di 5mA o inferiore, piuttosto che al massimo assoluto di 20mA, ne prolungherà significativamente la vita operativa e migliorerà il mantenimento della luminosità a lungo termine.
• Gestione Termica:Utilizzare il layout consigliato dei pad PCB, che include connessioni di sgravio termico. Per applicazioni ad alta potenza o ad alta temperatura ambiente, considerare l'aggiunta di ulteriore area di rame o via termiche sotto l'impronta del LED per condurre il calore lontano dalla giunzione.
• Protezione dalla Tensione Inversa:Poiché il dispositivo non è progettato per polarizzazione inversa, assicurarsi che il progetto del circuito prevenga questa condizione. In circuiti AC o bipolari, potrebbe essere necessario un diodo di protezione in parallelo.

10. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto alle tecnologie LED più datate come GaP (Fosfuro di Gallio) o dispositivi GaN standard, il chip InGaN nel LTW-110ZDS5 offre un'efficienza luminosa superiore, ovvero più luce emessa per unità di potenza elettrica consumata. Il package side-view lo differenzia dai LED top-view, risolvendo specifiche sfide di progettazione ottica dove è richiesta emissione luminosa laterale. La sua compatibilità con i profili di rifusione senza piombo ad alta temperatura lo rende un componente moderno adatto alle normative ambientali e agli standard di produzione attuali, a differenza dei componenti più vecchi che potrebbero essere adatti solo per saldatura con piombo o a onda.

11. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Posso pilotare questo LED direttamente da un pin di un microcontrollore a 3.3V?

R: Possibilmente, ma con cautela. La VF tipica è 3.0V, lasciando solo 0.3V per la resistenza limitatrice di corrente. A 5mA, ciò richiede una resistenza da 60 Ohm. Il basso margine di tensione significa che la luminosità potrebbe essere inconsistente a causa di piccole variazioni nella VF o nella tensione di alimentazione. Un driver LED dedicato o una tensione di alimentazione più alta sono più affidabili.

D: Cosa significa \"ZDS5\" nel numero di parte?

R: Sebbene la convenzione di denominazione completa non sia dettagliata qui, in molti sistemi dei produttori, tali suffissi indicano attributi specifici come colore (Bianco), stile del package (Side-view), classificazione in bin (rango intensità/colore) e placcatura dei terminali. Fare riferimento alla guida prodotti del produttore per la suddivisione esatta.

D: Come posso garantire la coerenza del colore nel mio progetto multi-LED?

R: Ordinare componenti dallo stesso bin di Tonalità (S1-S6) e dallo stesso bin di Intensità Luminosa (N, P, Q). Collaborare con il proprio distributore per specificare questi codici bin per l'ordine, garantendo prestazioni corrispondenti.

D: Questo LED è adatto per l'illuminazione interna automobilistica?

R: L'intervallo di temperatura operativa (-20°C a +80°C) può coprire alcune applicazioni interne, ma i gradi automobilistici richiedono tipicamente un intervallo più ampio (es. -40°C a +105°C o 125°C) e qualifiche di affidabilità più rigorose (AEC-Q102). Questa scheda tecnica non dichiara tale conformità, quindi è destinata a \"apparecchiature elettroniche ordinarie\" come definito nella sezione delle precauzioni.

12. Esempio di Caso d'Uso Pratico

Scenario: Progettazione di un pannello indicatori di stato per uno switch di rete.

Il pannello ha 10 LED di stato identici per link/attività. Requisiti: colore bianco uniforme, luminosità consistente e funzionamento affidabile 24/7.

Passaggi di Progettazione:

1. Progettazione del Circuito:Utilizzare un'alimentazione stabile a 5V. Calcolare una resistenza in serie per una corrente di pilotaggio di ~5mA per LED. Assumendo il bin VF L8 (2.85-3.00V), utilizzare la VF massima per il calcolo della luminosità nel caso peggiore: R = (5V - 3.0V) / 0.005A = 400 Ohm. 2.Selezione dei Componenti:Specificare al fornitore: Numero di Parte LTW-110ZDS5, con tutti i 10 pezzi dallo stesso bin di Tonalità (es. S3) e dallo stesso bin di Intensità Luminosa (es. P). Ciò garantisce coerenza visiva. 3.Layout PCB:Implementare l'impronta del pad di saldatura consigliata dalla scheda tecnica. Collegare i pad del catodo a un piano di massa comune per un buon smaltimento del calore. 4.Assemblaggio:Seguire le linee guida del profilo di rifusione senza piombo, assicurandosi che la temperatura di picco non superi i 260°C. 5.Risultato:Un pannello dall'aspetto professionale con dieci indicatori bianchi brillanti identici che manterranno le loro prestazioni a lungo termine grazie alla corrente di pilotaggio conservativa e al corretto design termico.

13. Introduzione al Principio Operativo

Un LED è un diodo semiconduttore. Quando viene applicata una tensione diretta che supera il suo bandgap, gli elettroni dal semiconduttore di tipo n si ricombinano con le lacune dal semiconduttore di tipo p nella regione attiva (il chip InGaN). Questa ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La lunghezza d'onda specifica (colore) della luce è determinata dall'energia del bandgap del materiale semiconduttore. L'InGaN ha un bandgap che produce luce nello spettro blu/ultravioletto. Per creare luce bianca, il chip LED è rivestito con un materiale al fosforo. La luce blu/UV del chip eccita il fosforo, che poi riemette luce su uno spettro più ampio, combinando per produrre la percezione di luce bianca. Il package side-view incorpora una lente in plastica modellata che dà forma all'emissione luminosa, creando l'ampio angolo di visione di 130 gradi.

14. Tendenze Tecnologiche e Contesto

Il LTW-110ZDS5 rappresenta una tecnologia matura e ampiamente adottata. Le tendenze attuali nei LED SMD si concentrano su diverse aree chiave:Aumento dell'Efficienza:Sviluppo continuo di design di chip e fosfori per ottenere più lumen per watt (lm/W), riducendo il consumo energetico a parità di emissione luminosa.Miglioramento della Qualità del Colore:Miglioramento dell'Indice di Resa Cromatica (CRI) dei LED bianchi, rendendoli adatti ad applicazioni dove la percezione accurata del colore è vitale, come l'illuminazione commerciale o la fotografia.Miniaturizzazione:Sviluppo di dimensioni di package ancora più piccole (es. 0402, 0201 metriche) per dispositivi ultra-compatti come indossabili e sensori miniaturizzati.Soluzioni Integrate:Crescita di LED con driver integrati, controller o chip multi-colore (RGB) in un unico package, semplificando la progettazione del circuito per l'illuminazione intelligente e effetti di colore dinamici. Mentre questo componente è un cavallo di battaglia per le funzioni standard di indicatore e retroilluminazione, queste tendenze guidano l'innovazione in segmenti di mercato più specializzati.