Scheda Tecnica LED SMD LTW-482DS5 - Bianco InGaN, Lente Gialla - Specifiche Elettriche e Ottiche

1. Panoramica del Prodotto

Il LTW-482DS5 è un LED a montaggio superficiale (SMD) progettato per l'assemblaggio automatizzato su circuito stampato (PCB). Fa parte di una famiglia di componenti ingegnerizzati per applicazioni in cui lo spazio è un vincolo critico. Il dispositivo combina un chip semiconduttore bianco InGaN (Nitruro di Indio e Gallio) ultra-luminoso con una lente color giallo, ottenendo un'emissione cromatica specifica. Questo LED è costruito per essere compatibile con i processi standard di saldatura a rifusione a infrarossi (IR) comunemente utilizzati nella produzione elettronica di alto volume.

Il vantaggio principale di questo componente risiede nel suo fattore di forma miniaturizzato e nella sua idoneità per le attrezzature automatiche pick-and-place, che snelliscono la produzione. È classificato come un package standard EIA (Electronic Industries Alliance), garantendo un'ampia compatibilità con le linee di assemblaggio industriali. Il dispositivo è anche specificato come compatibile con I.C. (Circuiti Integrati), indicando che in molti casi può essere pilotato direttamente dalle tipiche tensioni a livello logico di microcontrollori o altri circuiti digitali senza richiedere complessi stadi driver intermedi.

Il mercato target per questo LED comprende un'ampia gamma di elettronica di consumo e industriale. Le applicazioni principali includono l'indicazione di stato, l'illuminazione di fondo per tastiere e keypad, e l'integrazione in microdisplay. Si trova anche in apparecchiature di telecomunicazioni, dispositivi per l'automazione d'ufficio, vari elettrodomestici e nell'illuminazione di segnaletica o simboli indoor dove è richiesta una sorgente luminosa compatta e affidabile.

2. Approfondimento delle Specifiche Tecniche

2.1 Valori Massimi Assoluti

I valori massimi assoluti definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al LED. Questi valori sono specificati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C. La massima corrente continua diretta (IF) è di 20 mA. È ammessa una corrente di picco diretta più alta di 100 mA, ma solo in condizioni pulsate con un rigoroso ciclo di lavoro di 1/10 e una larghezza di impulso non superiore a 0,1 millisecondi. La massima dissipazione di potenza è di 72 milliwatt (mW). Il dispositivo è classificato per funzionare entro un intervallo di temperatura da -20°C a +80°C e può essere conservato in ambienti da -40°C a +85°C. Un valore critico per l'assemblaggio è la condizione di saldatura a infrarossi, che non deve superare i 260°C per una durata di 10 secondi durante la rifusione.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Le caratteristiche operative tipiche sono misurate a Ta=25°C e una corrente diretta (IF) di 5 mA, che è una condizione di test comune. La tensione diretta (VF) varia da un minimo di 2,55 volt a un massimo di 3,15 volt, con un valore tipico implicito all'interno di questa banda. L'intensità luminosa (Iv), una misura della luminosità percepita, ha un ampio intervallo da 71,0 millicandele (mcd) a 280,0 mcd. Questa variazione è gestita attraverso un sistema di binning. L'angolo di visione (2θ1/2), definito come l'angolo in cui l'intensità luminosa scende alla metà del valore sull'asse, è di 130 gradi, indicando un fascio molto ampio. Le coordinate di cromaticità, che definiscono il punto colore nello spazio colore CIE 1931, sono specificate come x=0,304 e y=0,301 in condizioni di test. La corrente inversa (IR) è garantita inferiore a 10 microampere a una tensione inversa (VR) di 5V, sebbene il dispositivo non sia progettato per il funzionamento inverso.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nella produzione di massa, i LED vengono suddivisi in bin di prestazioni. Il LTW-482DS5 utilizza un sistema di binning tridimensionale per la Tensione Diretta (VF), l'Intensità Luminosa (Iv) e la Tonalità (punto colore).

3.1 Binning della Tensione Diretta (VF)

La VF è suddivisa in passi di 0,1V da V1 (2,55V - 2,65V) a V6 (3,05V - 3,15V). A ogni bin viene applicata una tolleranza di ±0,1V. Ciò consente ai progettisti di selezionare LED con intervalli di tensione più stretti per applicazioni che richiedono una luminosità uniforme quando pilotati da una sorgente di tensione costante o per meglio adattarsi ai calcoli della resistenza limitatrice di corrente.

3.2 Binning dell'Intensità Luminosa (Iv)

L'intensità luminosa è suddivisa in tre codici principali: Q (71,0 - 112,0 mcd), R (112,0 - 180,0 mcd) e S (180,0 - 280,0 mcd). A ogni intervallo di bin viene applicata una tolleranza del ±15%. Questo binning è cruciale per applicazioni in cui è importante una luminosità percepita coerente tra più LED, come in array di retroilluminazione o cluster di indicatori di stato.

3.3 Binning della Tonalità (Colore)

Le coordinate di cromaticità (x, y) sono suddivise in sei regioni etichettate da S1 a S6. Ogni bin definisce un'area quadrilatera sul diagramma di cromaticità CIE 1931. I bin sono organizzati per raggruppare LED con temperature di colore bianco e tonalità simili. A ogni coordinata all'interno del suo bin viene applicata una tolleranza di ±0,01. Ciò garantisce l'uniformità del colore quando più LED sono utilizzati affiancati. Il diagramma fornito mappa visivamente queste regioni S1-S6 sulla carta delle cromaticità.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento a curve di prestazione tipiche che rappresentano graficamente la relazione tra parametri chiave. Sebbene i grafici specifici non siano dettagliati nel testo fornito, le curve standard per un tale LED includerebbero tipicamente:

• Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V):Questa curva non lineare mostra come la tensione aumenti con la corrente. È essenziale per progettare il circuito di pilotaggio, specialmente quando si utilizza un'alimentazione a tensione costante con una resistenza in serie.
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta:Questa curva mostra come l'emissione luminosa aumenti con la corrente di pilotaggio. È tipicamente lineare in un intervallo ma satura a correnti più elevate.
• Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Questa curva dimostra la derating termico dell'emissione luminosa. All'aumentare della temperatura di giunzione del LED, la sua efficienza luminosa diminuisce. Comprendere ciò è fondamentale per la gestione termica nell'applicazione.
• Distribuzione Spettrale di Potenza Relativa:Per un LED bianco, questo grafico mostra l'intensità della luce emessa a ogni lunghezza d'onda. Un LED bianco come il tipo InGaN ha tipicamente un picco di emissione blu dal chip stesso, combinato con un'emissione gialla più ampia dal rivestimento al fosforo, risultando nella luce bianca percepita.

5. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

5.1 Dimensioni del Package

Il LED è conforme a un package SMD standard. Tutte le dimensioni critiche come lunghezza, larghezza, altezza e passo dei terminali sono fornite in millimetri con una tolleranza standard di ±0,1 mm salvo diversa indicazione. Il colore della lente è giallo e il colore della sorgente (chip) è bianco. Disegni dimensionati dettagliati sono inclusi nella scheda tecnica per la progettazione dell'impronta PCB.

5.2 Identificazione della Polarità e Progetto dei Pad

Il componente include segni o caratteristiche strutturali (come un angolo smussato o un punto) per indicare il terminale catodico (negativo). Viene fornito un layout consigliato per il pattern di saldatura PCB (pad di attacco) per garantire una corretta formazione del giunto di saldatura, una connessione elettrica affidabile e una stabilità meccanica ottimale durante e dopo il processo di rifusione. Può anche essere specificata la direzione di saldatura rispetto all'orientamento del package per prevenire l'effetto "tombstoning" (dove un'estremità si solleva dal pad).

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione IR

Viene fornito un profilo di rifusione suggerito per processi di saldatura senza piombo (Pb-free). I parametri chiave includono una fase di pre-riscaldamento, un tempo definito sopra il liquidus, una temperatura di picco non superiore a 260°C e un tempo a quella temperatura di picco limitato a un massimo di 10 secondi. Il profilo è progettato per minimizzare lo stress termico sul package del LED garantendo al contempo un giunto di saldatura affidabile. Si sottolinea che il profilo ottimale può variare in base al design specifico del PCB, alla pasta saldante e alle caratteristiche del forno.

6.2 Conservazione e Manipolazione

I LED sono dispositivi sensibili all'umidità (MSL 3). Quando sigillati nella loro busta originale a prova di umidità con essiccante, hanno una durata di conservazione di un anno se conservati a ≤30°C e ≤90% di umidità relativa (UR). Una volta aperta la busta, i componenti devono essere conservati a ≤30°C e ≤60% UR. Si raccomanda di completare il processo di rifusione IR entro una settimana dall'apertura. Per la conservazione oltre una settimana al di fuori della confezione originale, è necessario un trattamento di 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 Pulizia

Se è necessaria la pulizia dopo la saldatura, devono essere utilizzati solo solventi specificati. Si raccomanda di immergere il LED in alcol etilico o isopropilico a temperatura ambiente per meno di un minuto. Detergenti chimici non specificati potrebbero danneggiare la lente in plastica o il materiale del package.

6.4 Precauzioni ESD (Scarica Elettrostatica)

Il LED è suscettibile ai danni da elettricità statica e sovratensioni. Devono essere implementati adeguati controlli ESD durante la manipolazione e l'assemblaggio. Ciò include l'uso di braccialetti a terra, guanti antistatici e garantire che tutte le attrezzature e le superfici di lavoro siano correttamente messe a terra.

7. Confezionamento e Informazioni per l'Ordine

Il LTW-482DS5 è fornito confezionato per l'assemblaggio automatizzato. I componenti sono posizionati in una nastro portacomponenti goffrato largo 8 mm. Questo nastro è avvolto su bobine standard da 7 pollici (circa 178 mm) di diametro. Ogni bobina piena contiene 3000 pezzi. Per quantità inferiori a una bobina intera, è disponibile una quantità minima di imballaggio di 500 pezzi per le rimanenze di magazzino. Il confezionamento a nastro e bobina è conforme alle specifiche ANSI/EIA-481. Il nastro ha una copertura sigillante per proteggere i componenti ed esiste un limite sul numero massimo di componenti mancanti consecutivi nel nastro.

8. Note Applicative e Considerazioni di Progetto

8.1 Pilotaggio del LED

Un LED è un dispositivo pilotato a corrente. Il metodo di funzionamento più comune e stabile è utilizzare una sorgente di corrente costante. Se si utilizza una sorgente di tensione costante (come un pin GPIO di un microcontrollore o un'alimentazione stabilizzata), una resistenza limitatrice di corrente deve essere posta in serie con il LED. Il valore della resistenza (R) può essere calcolato usando la Legge di Ohm: R = (V_alimentazione - VF_LED) / I_desiderata. Ad esempio, per pilotare il LED alla sua corrente di test tipica di 5mA da un'alimentazione di 5V, assumendo una VF di 2,8V: R = (5V - 2,8V) / 0,005A = 440 Ohm. Una resistenza standard da 470 Ohm sarebbe una scelta adatta. Anche la potenza nominale della resistenza dovrebbe essere verificata: P = I²R = (0,005)² * 470 = 0,01175W, quindi una resistenza standard da 1/8W (0,125W) è più che sufficiente.

8.2 Gestione Termica

Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa (72 mW max), un'efficace gestione termica è comunque importante per la longevità e il mantenimento dell'emissione luminosa. Le prestazioni del LED si degradano con l'aumentare della temperatura di giunzione. Il PCB stesso funge da dissipatore di calore. Garantire un'adeguata area di rame collegata al pad termico o ai terminali del LED e fornire ventilazione se racchiuso, aiuta a dissipare il calore. Evitare di far funzionare il LED alla sua corrente massima assoluta e alla sua temperatura massima simultaneamente per periodi prolungati.

8.3 Progetto Ottico

L'angolo di visione di 130 gradi produce un fascio molto ampio e diffuso. Questo è ideale per l'illuminazione d'area o per indicatori di stato che devono essere visibili da un'ampia gamma di angoli. Per applicazioni che richiedono un fascio più focalizzato, sarebbe necessario aggiungere ottiche secondarie (come lenti o light pipe) esternamente. La lente gialla filtrerà la luce bianca emessa, spostando il colore finale dell'emissione verso tonalità più calde.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Il LTW-482DS5 si differenzia attraverso la sua specifica combinazione di chip bianco InGaN e lente gialla. Rispetto a un LED bianco standard con lente trasparente, questo prodotto offre un'emissione cromatica distinta e più calda, che può essere desiderabile per specifiche esigenze estetiche o funzionali (ad esempio, imitare le luci indicatrici a incandescenza). Il suo ampio angolo di visione è una caratteristica chiave rispetto ai LED con angolo più stretto utilizzati per l'illuminazione a fascio concentrato. Il sistema di binning completo per tensione, intensità e colore fornisce un livello di coerenza importante per applicazioni multi-LED, che potrebbe non essere definito altrettanto rigorosamente in offerte LED generiche o a basso costo. La sua conformità agli standard di posizionamento automatico e rifusione IR lo rende una scelta affidabile per la moderna produzione elettronica automatizzata.

10. Domande Frequenti (FAQ)

D: Posso pilotare questo LED direttamente da un pin di un microcontrollore a 3,3V?

R: Possibilmente, ma dipende dalla tensione diretta (VF) del LED. Se la VF del LED è all'estremità inferiore del suo intervallo (es. 2,6V), c'è una differenza di 0,7V. A una corrente desiderata di 5mA, ciò richiede una resistenza di R = 0,7V / 0,005A = 140 Ohm. Questo è fattibile. Tuttavia, se la VF del LED è 3,1V, la differenza è solo 0,2V, richiedendo una resistenza da 40 Ohm. A 5mA, la caduta di tensione attraverso il driver interno del MCU potrebbe diventare significativa, potenzialmente impedendo al LED di accendersi correttamente o causando una luminosità incoerente. Un circuito driver (come un transistor) è più affidabile per prestazioni coerenti su tutti i bin VF.

D: Qual è la differenza tra "Colore Lente" e "Colore Sorgente"?

R: Il "Colore Sorgente" si riferisce alla luce emessa dal chip semiconduttore stesso prima che attraversi la lente del package. Qui, è un chip bianco InGaN. Il "Colore Lente" è il colore dell'incapsulante in plastica che forma la cupola del LED. Una lente gialla agisce come un filtro, assorbendo alcune lunghezze d'onda (come il blu) e trasmettendone altre (giallo, rosso), risultando in una luce emessa finale che appare più calda (più gialla/ambrata) dell'emissione originale del chip bianco.

D: Perché la specifica della corrente inversa (IR) è importante se il dispositivo non è per il funzionamento inverso?

R: Il test IR è principalmente un test di qualità e affidabilità. Un'elevata corrente di dispersione inversa può indicare un difetto nella giunzione del semiconduttore. Inoltre, nei progetti di circuito in cui il LED potrebbe essere esposto a transitori di tensione inversa (anche brevemente), conoscere la massima dispersione aiuta a progettare circuiti di protezione per prevenire danni o comportamenti imprevisti del circuito.

D: Come interpreto il codice di bin sulla confezione?

R: L'etichetta della confezione dovrebbe includere codici per i bin VF, Iv e Tonalità (es. V3R-S4). Questo ti permette di conoscere l'intervallo di prestazioni specifico dei LED in quel lotto. Per applicazioni critiche che richiedono una coerenza stretta, puoi specificare i codici di bin esatti quando ordini.

11. Esempi di Applicazione Pratica

Esempio 1: Retroilluminazione Tastiera

In una tastiera di computer portatile, più LED LTW-482DS5 potrebbero essere posizionati sotto uno strato di tasto traslucido. Il loro ampio angolo di visione di 130 gradi garantisce un'illuminazione uniforme su tutta la tastiera. La lente gialla fornisce una retroilluminazione bianco caldo spesso considerata meno aggressiva del bianco freddo, specialmente in ambienti con poca luce. I progettisti selezionerebbero LED dagli stessi bin di intensità (Iv) e tonalità (Sx) per garantire colore e luminosità uniformi su tutta la tastiera.

Esempio 2: Pannello Indicatore di Stato Industriale

Su un pannello di controllo per apparecchiature industriali, questi LED possono essere utilizzati come indicatori di stato per "Accensione"