Scheda Tecnica LED SMD LTW-C193DS5 - Spessore 0.35mm - 3.15V Max - 70mW - Bianco - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche di un diodo a emissione luminosa (LED) a montaggio superficiale (SMD) ultra sottile. Il componente è progettato per applicazioni che richiedono un ingombro ridotto e un'uscita di luce bianca ad alta luminosità. La sua costruzione primaria utilizza la tecnologia a semiconduttore InGaN (Nitruro di Indio e Gallio), nota per la generazione efficiente di luce bianca. Il package è eccezionalmente sottile, rendendolo adatto per progetti con spazio limitato nell'elettronica moderna.

I vantaggi principali di questo LED includono la conformità alle normative ambientali, la compatibilità con i processi di assemblaggio automatizzati e l'idoneità per le tecniche standard di saldatura a rifusione a infrarossi. Ciò lo rende una scelta ideale per la produzione di grandi volumi. Il mercato target comprende un'ampia gamma di elettronica di consumo e industriale dove sono richiesti indicatori luminosi, retroilluminazione o illuminazione generale con un ingombro minimo.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Il funzionamento in queste condizioni non è garantito.

• Dissipazione di Potenza (Pd):70 mW. Questa è la massima quantità di potenza che il LED può dissipare come calore senza degradare le prestazioni o causare guasti. Superare questo limite rischia il fenomeno della fuga termica.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):100 mA. Questa è la massima corrente istantanea consentita in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza dell'impulso 0.1ms). 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. I progettisti dovrebbero tipicamente operare al di sotto di questo valore.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento (T_opr):-20°C a +80°C. Il dispositivo è garantito per funzionare entro questo intervallo di temperatura ambiente.
• Intervallo di Temperatura di Stoccaggio (T_stg):-55°C a +105°C. Il dispositivo può essere stoccato senza alimentazione applicata entro questo intervallo di temperatura più ampio.
• Condizione di Saldatura a Infrarossi:260°C per 10 secondi. Questo definisce il profilo di temperatura di picco e tempo che il package può sopportare durante la saldatura a rifusione.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi parametri sono misurati a una temperatura ambiente standard di 25°C e definiscono le prestazioni del dispositivo in condizioni operative normali.

• Intensità Luminosa (I_V):Varia da 45.0 mcd (minimo) a 180.0 mcd (tipico) a una corrente di test (I_F) di 5 mA. Questa misura la luminosità percepita dell'emissione luminosa dall'occhio umano, utilizzando un filtro che approssima la curva di risposta fotopica CIE.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):130 gradi (tipico). Questo è l'angolo totale a cui l'intensità luminosa scende alla metà del suo valore massimo (sull'asse). Un ampio angolo di visione come questo indica un pattern di emissione più diffuso, simile a Lambertiano, adatto per l'illuminazione d'area.
• Coordinate di Cromaticità (x, y):I valori tipici sono x=0.294, y=0.286 a I_F= 5mA. Queste coordinate tracciano il colore della luce bianca sul diagramma di cromaticità CIE 1931, definendo la sua specifica tonalità o "bianchezza". Si applica una tolleranza di ±0.01 a queste coordinate.
• Tensione Diretta (V_F):Varia da 2.70 V (minimo) a 3.15 V (massimo) a I_F= 5mA. Questa è la caduta di tensione ai capi del LED quando conduce corrente. È un parametro critico per la progettazione del circuito di pilotaggio (es. calcolo della resistenza limitatrice di corrente).
• Corrente Inversa (I_R):10 μA (massimo) a una Tensione Inversa (V_R) di 5V. Questo parametro è solo per scopi di test; il dispositivo non è progettato per operare in polarizzazione inversa. Applicare tensione inversa in circuito può causare un guasto immediato.

Note Importanti:La scheda tecnica enfatizza la sensibilità alle Scariche Elettrostatiche (ESD). È obbligatoria una manipolazione corretta con braccialetti e attrezzature messe a terra. Lo strumento di test specificato per cromaticità e intensità luminosa è un CAS140B.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nella produzione di massa, i LED vengono suddivisi in bin di prestazioni. Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti con caratteristiche strettamente controllate.

3.1 Binning della Tensione Diretta (V_F)

I LED sono categorizzati in tre bin in base alla loro tensione diretta a 5mA:

- Bin A:2.70V - 2.85V

- Bin B:2.85V - 3.00V

- Bin C:3.00V - 3.15V

La tolleranza su ciascun bin è di ±0.1V. Selezionare un bin specifico garantisce uniformità di luminosità e assorbimento di corrente in array paralleli.

3.2 Binning dell'Intensità Luminosa (I_V)

I LED sono suddivisi in tre bin di luminosità a 5mA:

- Bin P:45.0 mcd - 71.0 mcd

- Bin Q:71.0 mcd - 112.0 mcd

- Bin R:112.0 mcd - 180.0 mcd

La tolleranza su ciascun bin è del ±15%. Ciò consente la selezione in base ai livelli di luminosità richiesti.

3.3 Binning della Tonalità (Colore)

Il punto di colore bianco è controllato con precisione utilizzando sei bin (da S1 a S6) definiti da quadrilateri sul diagramma di cromaticità CIE 1931. Ogni bin specifica una piccola regione di coppie di coordinate x e y consentite. Il valore tipico (x=0.294, y=0.286) rientra nelle regioni S1 e S3. Si applica una tolleranza di ±0.01 alle coordinate. Questo binning è cruciale per applicazioni che richiedono un colore bianco coerente tra più LED, come la retroilluminazione dei display.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene nel datasheet siano referenziate curve grafiche specifiche (es. Fig.6 per l'angolo di visione), i dati forniti consentono un'analisi concettuale delle relazioni chiave.

• Corrente vs. Intensità Luminosa (Curva I-I_V):L'intensità luminosa è direttamente proporzionale alla corrente diretta, tipicamente seguendo una relazione quasi lineare a correnti più basse prima di saturarsi a correnti più elevate. Operare al punto di test raccomandato di 5mA garantisce un controllo della luminosità lineare e prevedibile.
• Corrente vs. Tensione Diretta (Curva I-V):La caratteristica I-V di un LED è esponenziale. L'intervallo V_Fspecificato a 5mA è critico. Un piccolo aumento della tensione può portare a un grande aumento della corrente, motivo per cui i driver a corrente costante sono preferiti rispetto alle sorgenti a tensione costante.
• Dipendenza dalla Temperatura:L'intensità luminosa dei LED InGaN tipicamente diminuisce con l'aumentare della temperatura di giunzione (spegnimento termico). L'intervallo di temperatura operativa da -20°C a +80°C deve essere considerato, poiché l'output e il colore possono variare agli estremi di temperatura. Una corretta gestione termica del PCB è essenziale per mantenere le prestazioni.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il LED presenta un profilo del package standard del settore EIA. La caratteristica principale è il suo profilo super sottile di 0.35 mm. Tutte le dimensioni sono fornite in millimetri con una tolleranza standard di ±0.10 mm salvo diversa specifica. Disegni dimensionati dettagliati sono inclusi nella scheda tecnica per la progettazione dell'impronta PCB.

5.2 Layout dei Pads di Saldatura

Vengono fornite le dimensioni consigliate dei pad di saldatura per garantire una formazione affidabile del giunto saldato e un corretto allineamento durante la rifusione. Una nota suggerisce uno spessore massimo dello stencil di 0.10mm per l'applicazione della pasta saldante, fondamentale per controllare il volume di saldatura su un componente così piccolo.

5.3 Identificazione della Polarità

La scheda tecnica include marcature o diagrammi per identificare i terminali anodo e catodo. La polarità corretta è essenziale per il funzionamento del dispositivo. Applicare polarità inversa può distruggere istantaneamente il LED.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Parametri di Saldatura a Rifusione

È raccomandato un profilo dettagliato di saldatura a rifusione a infrarossi (IR), basato sugli standard JEDEC:

- Preriscaldamento:150–200°C

- Tempo di Preriscaldamento:120 secondi massimo

- Temperatura di Picco:260°C massimo

- Tempo Sopra il Liquido:10 secondi massimo (raccomandato per un massimo di due cicli di rifusione)

Questi parametri sono progettati per fondere correttamente la pasta saldante senza sottoporre il package del LED a stress termico eccessivo.

6.2 Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale, è richiesta estrema cautela:

- Temperatura del Saldatore:300°C massimo

- Tempo di Contatto:3 secondi massimo per pad

- Limite:Un solo ciclo di saldatura

Il calore prolungato di un saldatore può facilmente danneggiare il die del semiconduttore o il package in plastica.

6.3 Condizioni di Stoccaggio e Manipolazione

• Confezione Sigillata:Conservare a ≤30°C e ≤90% UR. Utilizzare entro un anno dall'apertura della busta barriera all'umidità.
• Confezione Aperta:Per i componenti rimossi dalla confezione asciutta, l'ambiente non deve superare 30°C / 60% UR. Si raccomanda di completare la rifusione IR entro 672 ore (28 giorni).
• Stoccaggio Prolungato:I componenti esposti oltre le 672 ore dovrebbero essere "baked" (essiccati) a circa 60°C per almeno 20 ore prima della saldatura per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire il "popcorning" durante la rifusione.

6.4 Pulizia

Dovrebbero essere utilizzati solo agenti di pulizia specificati. I solventi raccomandati sono alcol etilico o isopropilico a temperatura ambiente. Il LED dovrebbe essere immerso per meno di un minuto. Prodotti chimici non specificati potrebbero danneggiare il materiale del package o la lente ottica.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

I LED sono forniti in nastro portacomponenti standard del settore da 8mm avvolto su bobine da 7 pollici (178mm) di diametro. Questo imballaggio è compatibile con le macchine automatiche pick-and-place.

• Quantità per Bobina:5000 pezzi per bobina piena.
• Quantità Minima d'Ordine (MOQ):500 pezzi per quantità residue.
• Qualità:Il nastro ha una copertura superiore e il numero massimo di componenti mancanti consecutivi (tasche vuote) è due, in conformità con gli standard ANSI/EIA 481-1-A-1994.

7.2 Interpretazione del Codice Articolo

Il codice articolo LTW-C193DS5 contiene informazioni codificate:

- LTW:Probabilmente denota la serie del prodotto (Lite-On White).

- C193:Identificatore specifico del dispositivo all'interno della serie.

- DS5:Potrebbe indicare il tipo di package, il codice di bin o altre informazioni di variante. La suddivisione esatta dovrebbe essere confermata con la guida completa di numerazione del produttore.

8. Raccomandazioni Applicative

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Indicatori di Stato:Luci di alimentazione, connettività o attività nell'elettronica di consumo (router, TV, elettrodomestici).
• Retroilluminazione:Illuminazione laterale per piccoli display LCD, illuminazione tastiera.
• Illuminazione Decorativa:Luci di accento in dispositivi dal profilo sottile.
• Cartellonistica Generale:Illuminazione di basso livello dove lo spazio è prezioso.

8.2 Considerazioni Critiche di Progettazione

• Limitazione di Corrente:Utilizzare sempre una resistenza in serie o un driver a corrente costante. Calcolare il valore della resistenza usando R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Utilizzare la V_Fmassima dal datasheet (3.15V) per garantire che la corrente non superi i limiti anche con un LED a bassa V_F device.
• Gestione Termica:Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa (70mW), assicurarsi che il PCB fornisca un adeguato rilievo termico, specialmente se vengono utilizzati più LED o se le temperature ambiente sono elevate. Pads in rame e via termiche possono aiutare.
• Protezione ESD:Incorpora diodi di protezione ESD sulle linee di segnale collegate al LED, o assicurati che il circuito di pilotaggio abbia una protezione intrinseca. Seguire protocolli ESD rigorosi durante la manipolazione e l'assemblaggio.
• Progettazione Ottica:Considerare l'angolo di visione di 130 gradi. Per luce focalizzata, potrebbe essere richiesta un'ottica secondaria (lente). La lente gialla del package aiuta a diffondere la luce e a raggiungere le coordinate di colore specificate.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

Rispetto ai LED SMD standard (es. package 0603, 0805), il differenziatore primario di questo dispositivo è il suospessore di 0.35mm. Questo è significativamente più sottile dei package convenzionali, consentendo il design in prodotti ultra sottili. L'uso dellatecnologia InGaNper la luce bianca offre vantaggi in efficienza e stabilità del colore rispetto a tecnologie più vecchie come i LED blu convertiti con fosfori con strutture diverse. La sua compatibilità con i processi standard dirifusione IRe l'imballaggio automatizzato a nastro e bobinalo allineano con le moderne linee di assemblaggio SMT ad alto volume, riducendo la complessità di produzione rispetto a componenti a foro passante o posizionati manualmente.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

1. D: Posso pilotare questo LED direttamente da un'alimentazione a 5V?
   
   R: No. Con una V_Ftipica di ~3V, collegarlo direttamente a 5V causerebbe una corrente eccessiva e un guasto immediato. Devi usare una resistenza limitatrice di corrente. Ad esempio, puntando a I_F=5mA: R = (5V - 3.15V) / 0.005A = 370Ω. Usa il valore standard successivo, es. 390Ω.
2. D: Qual è la differenza tra Corrente Diretta di Picco e Corrente Diretta Continua?
   
   R: La Corrente Diretta Continua (20mA) è per il funzionamento continuo. La Corrente Diretta di Picco (100mA) è un valore nominale a impulsi di breve durata utilizzato per il multiplexing o i test. Operare continuamente a 100mA distruggerà il LED.
3. D: Perché la condizione di stoccaggio per le confezioni aperte è così rigorosa (672 ore)?
   
   R: I package SMD possono assorbire umidità dall'aria. Durante l'alto calore della saldatura a rifusione, questa umidità può vaporizzarsi rapidamente, causando delaminazione interna o crepe ("popcorning"). Il limite di 672 ore e la procedura di baking mitigano questo rischio.
4. D: Come interpreto i codici del Bin della Tonalità (S1-S6)?
   
   R: Questi codici definiscono una piccola area sul diagramma dei colori CIE. Per un colore coerente su un pannello, specifica e utilizza LED dello stesso bin di tonalità. Mescolare bin può risultare in sfumature di bianco visibilmente diverse.

11. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Scenario: Progettazione di un pannello indicatore di stato per un dispositivo indossabile.

Il dispositivo richiede quattro LED bianchi per indicare il livello della batteria. Lo spazio è estremamente limitato, con un'altezza massima del componente di 0.5mm.

Soluzione:Viene selezionato il LTW-C193DS5 spesso 0.35mm. Per garantire una luminosità uniforme, tutti e quattro i LED sono specificati dallo stesso bin di Intensità Luminosa (es. Bin Q). Per garantire un colore bianco identico, sono anche specificati dallo stesso bin di Tonalità (es. S3). Il circuito di pilotaggio utilizza un pin GPIO di un microcontrollore con una resistenza in serie da 390Ω per LED (calcolata per un'alimentazione a 3.3V). Il layout del PCB include pad di rilievo termico collegati a un piccolo piano di massa per la dissipazione del calore. I LED sono posizionati dopo tutti gli altri passaggi di rifusione per minimizzare l'esposizione termica, rispettando la regola delle 672 ore dopo l'apertura della busta.

12. Introduzione al Principio Tecnologico

Questo LED genera luce bianca utilizzando un chip semiconduttore InGaN (Nitruro di Indio e Gallio). I materiali InGaN sono in grado di emettere luce nello spettro dal blu all'ultravioletto. Per produrre luce bianca, il metodo principale prevede la combinazione di un chip InGaN che emette luce blu con un rivestimento di fosforo giallo (granato di alluminio e ittrio drogato con cerio, o YAG:Ce). La luce blu del chip eccita il fosforo, che poi emette luce gialla. La combinazione della luce blu residua e della luce gialla generata è percepita dall'occhio umano come bianca. Questo è noto come LED bianco convertito con fosforo. La miscela specifica di fosforo determina la temperatura di colore correlata (CCT) e le coordinate di cromaticità (x, y) sul diagramma CIE.

13. Tendenze e Sviluppi del Settore

La tendenza nei LED per indicatori e illuminazione miniaturizzata continua versoun'efficienza aumentata(più lumen per watt),fattori di forma più piccoli(impronta e spessore ridotti), euna resa cromatica migliorata(CRI più alto - Indice di Resa Cromatica, sebbene non specificato per questo LED di tipo indicatore). C'è anche una forte spinta versoun'affidabilità più elevataeuna durata di vita più lungain varie condizioni ambientali. I processi di produzione vengono perfezionati per ottenere tolleranze di binning più strette, fornendo prestazioni più coerenti per applicazioni impegnative come la retroilluminazione dei display. La spinta alla miniaturizzazione, esemplificata da questo componente da 0.35mm, è guidata dalla domanda dell'industria dell'elettronica di consumo per dispositivi più sottili e compatti.