LTW-C191TLA SMD LED Scheda Tecnica - Altezza 0.55mm - Tensione Diretta 3.4V - Colore Bianco - Potenza 70mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTW-C191TLA è un LED a montaggio superficiale (SMD) progettato per applicazioni elettroniche moderne che richiedono fattori di forma compatti e alta luminosità. Questo prodotto appartiene alla categoria dei LED chip ultra-sottili, caratterizzati da un profilo notevolmente basso di 0.55mm. Utilizza la tecnologia InGaN (Nitruro di Indio e Gallio) per produrre luce bianca, offrendo un equilibrio tra prestazioni e miniaturizzazione adatto a design con vincoli di spazio.

I vantaggi principali di questo LED includono la sua conformità alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose), che lo rende un "Prodotto Verde" ecologico. Il suo profilo super-sottile consente l'integrazione in elettronica di consumo sempre più sottile, retroilluminazione di display e applicazioni indicatori. Il package è fornito su nastro da 8mm avvolto su bobine da 7 pollici di diametro, garantendo compatibilità con le attrezzature di assemblaggio pick-and-place automatiche ad alta velocità, comunemente utilizzate nella produzione di massa. Inoltre, è progettato per resistere ai processi standard di saldatura a rifusione a infrarossi (IR), facilitando un fissaggio affidabile al PCB.

Il mercato target comprende un'ampia gamma di settori, inclusi l'elettronica di consumo (es. smartphone, tablet, dispositivi indossabili), l'illuminazione interna automobilistica, la segnaletica generale e gli indicatori dei pannelli di controllo dove sono essenziali sorgenti luminose affidabili, luminose e compatte.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

L'utilizzo del dispositivo oltre questi limiti può causare danni permanenti. I valori chiave sono specificati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C.

• Dissipazione di Potenza (Pd):70 mW. Questa è la massima quantità di potenza che il LED può dissipare come calore senza degradarsi.
• Corrente Diretta di Picco (I_F(PEAK)):100 mA. Questa è la massima corrente istantanea ammissibile, tipicamente in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza 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.
• Fattore di Derating:0.25 mA/°C. Per temperature ambiente superiori a 25°C, la massima corrente diretta continua ammissibile deve essere ridotta linearmente di questo fattore per prevenire il surriscaldamento.
• Tensione Inversa (V_R):5 V. L'applicazione di una tensione di polarizzazione inversa superiore a questo valore può danneggiare la giunzione del LED.
• Intervallo di Temperatura Operativa:-20°C a +80°C. L'intervallo di temperatura ambiente entro il quale il LED è progettato per funzionare correttamente.
• Intervallo di Temperatura di Conservazione:-40°C a +85°C. L'intervallo di temperatura per la conservazione non operativa.
• Condizione di Saldatura a Infrarossi:260°C per 10 secondi. La temperatura di picco e il tempo massimi raccomandati per il profilo di rifusione.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi parametri definiscono le prestazioni del LED in condizioni operative tipiche (Ta=25°C, I_F=10mA).

• Intensità Luminosa (I_V):112.0 - 300.0 mcd (millicandela). Questa è una misura della luminosità percepita del LED dall'occhio umano. L'ampio intervallo indica l'uso di un sistema di classificazione (vedi Sezione 3). La misurazione segue la curva di risposta dell'occhio CIE.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):130 gradi. Questo è l'angolo totale a cui l'intensità luminosa scende alla metà del suo valore massimo (sull'asse). Un angolo di 130 gradi indica un pattern di emissione della luce ampio e diffuso.
• Coordinate di Cromaticità (x, y):x=0.31, y=0.32. Queste coordinate sul diagramma di cromaticità CIE 1931 definiscono il punto bianco (colore) della luce emessa. Si applica una tolleranza di ±0.01.
• Tensione Diretta (V_F):2.80 - 3.40 V. La caduta di tensione ai capi del LED quando alimentato a 10mA. Anche questo intervallo è soggetto a classificazione.
• Corrente Inversa (I_R):10 µA (max). La piccola corrente di dispersione che scorre quando viene applicata la tensione inversa massima (5V).

Attenzione alle Scariche Elettrostatiche (ESD):Il LED è sensibile all'elettricità statica e ai sovratensioni. Procedure di manipolazione ESD adeguate, inclusi l'uso di braccialetti collegati a terra, tappetini antistatici e messa a terra delle apparecchiature, sono obbligatorie durante la manipolazione e l'assemblaggio per prevenire guasti latenti o catastrofici.

3. Spiegazione del Sistema di Classificazione (Binning)

Per garantire prestazioni consistenti nella produzione, i LED vengono suddivisi in "bin" in base a parametri chiave. Il LTW-C191TLA utilizza un sistema di classificazione tridimensionale.

3.1 Classificazione della Tensione Diretta (V_F)

I LED sono categorizzati in base alla loro caduta di tensione diretta a 10mA. Questo aiuta nella progettazione di circuiti di pilotaggio a corrente costante, specialmente quando più LED sono utilizzati in serie.

• Bin 2: V_F= 2.8V a 3.0V
• Bin 3: V_F= 3.0V a 3.2V
• Bin 4: V_F= 3.2V a 3.4V

La tolleranza su ogni bin è ±0.1V.

3.2 Classificazione dell'Intensità Luminosa (I_V)

I LED sono ordinati in base alla loro luminosità in uscita. Il codice del bin è marcato sul confezionamento.

• Bin R1:112 mcd a 146 mcd
• Bin R2:146 mcd a 180 mcd
• Bin S1:180 mcd a 240 mcd
• Bin S2:240 mcd a 300 mcd

La tolleranza su ogni bin è ±15%.

3.3 Classificazione della Tonalità (Colore)

I LED bianchi possono avere lievi variazioni nella temperatura di colore (bianco caldo, bianco freddo, ecc.). Questo è definito dalle coordinate di cromaticità (x, y) sul diagramma CIE 1931. La scheda tecnica definisce diversi bin di tonalità (A0, B3, B4, B5, B6, C0) con specifici confini di coordinate. Una rappresentazione grafica sul diagramma di cromaticità mostra le aree coperte da questi bin. La tolleranza per la tonalità è ±0.01 in entrambe le coordinate x e y. Questa classificazione è cruciale per applicazioni che richiedono un aspetto del colore uniforme tra più LED.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene nel datasheet siano referenziate curve grafiche specifiche (es. Fig.6 per l'angolo di visione, Fig.1 per la cromaticità), le tendenze di prestazione tipiche possono essere dedotte dai parametri.

• Corrente vs. Intensità Luminosa (Curva I-V):Per i LED InGaN, l'intensità luminosa generalmente aumenta con la corrente diretta ma non in modo lineare. Operare al di sopra della corrente continua raccomandata (20mA) può portare a un maggiore decadimento dell'efficienza, una temperatura di giunzione più alta e una ridotta durata di vita.
• Dipendenza dalla Temperatura:L'emissione luminosa e la tensione diretta dei LED sono sensibili alla temperatura. All'aumentare della temperatura di giunzione, l'intensità luminosa tipicamente diminuisce e la tensione diretta può calare leggermente. Il fattore di derating di 0.25 mA/°C è una misura diretta per gestire questo effetto termico.
• Caratteristiche Spettrali:Essendo un LED bianco basato su InGaN, probabilmente utilizza un chip che emette luce blu combinato con un rivestimento di fosforo per produrre luce bianca. Le coordinate di cromaticità (x=0.31, y=0.32) suggeriscono un punto bianco che è probabilmente nella regione del "bianco freddo" o "bianco neutro".

5. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

5.1 Dimensioni del Package

Il LED presenta un footprint di package standard EIA (Electronic Industries Alliance). La caratteristica meccanica chiave è la sua altezza ultra-sottile di 0.55mm. Disegni dimensionati dettagliati sono forniti nella scheda tecnica, con tutte le unità in millimetri (pollici indicati tra parentesi). Si applica una tolleranza standard di ±0.10mm (.004") salvo diversa specifica. Queste dimensioni precise sono critiche per il layout del PCB e per garantire un posizionamento corretto da parte delle macchine automatiche.

5.2 Layout dei Pad e Polarità

La scheda tecnica include un layout suggerito per i pad di saldatura (land pattern) per il design del PCB. Rispettare questo pattern garantisce la formazione affidabile dei giunti di saldatura e un corretto allineamento durante la rifusione. Il package del LED avrà marcature per anodo e catodo; la polarità corretta deve essere osservata durante l'assemblaggio per garantire il funzionamento del dispositivo. Il design dei pad aiuta anche nella dissipazione del calore dal die del LED.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Parametri di Saldatura a Rifusione (Reflow)

Il LED è compatibile con i processi di rifusione a infrarossi (IR). La condizione massima raccomandata è una temperatura di picco di 260°C per una durata non superiore a 10 secondi. Un profilo suggerito include una fase di pre-riscaldamento a 150-200°C per un massimo di 120 secondi. È fondamentale notare che il LED non deve essere sottoposto a più di due cicli di rifusione in queste condizioni. Per la saldatura manuale con saldatore, la temperatura della punta non deve superare i 300°C e il tempo di contatto deve essere limitato a 3 secondi, una sola volta.

6.2 Conservazione e Manipolazione

Sensibilità all'Umidità:I LED sono confezionati in una busta barriera all'umidità con essiccante. Mentre sono sigillati, dovrebbero essere conservati a ≤ 30°C e ≤ 90% UR e utilizzati entro un anno. Una volta aperta la busta, l'ambiente di conservazione dovrebbe essere ≤ 30°C e ≤ 60% UR. I componenti esposti alle condizioni ambientali per più di 672 ore (28 giorni) dovrebbero essere sottoposti a baking a circa 60°C per almeno 20 ore prima della saldatura per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire il "popcorning" durante la rifusione.

6.3 Pulizia

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

7. Confezionamento e Informazioni per l'Ordine

Il formato di confezionamento standard è nastro portante goffrato da 8mm su bobine da 7 pollici (178mm) di diametro. Ogni bobina contiene 5000 pezzi del LED LTW-C191TLA. Per quantità inferiori a una bobina intera, è disponibile una quantità minima di imballaggio di 500 pezzi. Le specifiche del nastro e della bobina sono conformi a ANSI/EIA 481-1-A-1994. Il nastro utilizza una copertura superiore per sigillare le tasche vuote. La gerarchia di confezionamento tipicamente prevede buste barriera all'umidità all'interno di cartoni interni, che vengono poi imballati in un cartone master.

8. Raccomandazioni Applicative

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Retroilluminazione:Ideale per retroilluminazione edge-lit o direct-lit in display ultra-sottili, tastiere e pannelli di controllo.
• Indicatori di Stato:Indicatori di alimentazione, connettività e stato in elettronica di consumo, apparecchiature di rete e controlli industriali.
• Illuminazione Decorativa:Illuminazione di accento in elettrodomestici, interni automobilistici e caratteristiche architettoniche dove un profilo basso è critico.
• Illuminazione Generale:Può essere utilizzato in array per illuminazione ambientale o di lavoro a basso livello.

8.2 Considerazioni di Progettazione

• Limitazione di Corrente:Utilizzare sempre una resistenza in serie o un driver a corrente costante per limitare la corrente diretta a 20mA CC o meno. Il circuito deve tenere conto del bin di tensione diretta dei LED utilizzati.
• Gestione Termica:Nonostante la sua bassa potenza, assicurarsi che il PCB fornisca un adeguato sollievo termico, specialmente se più LED sono raggruppati o operati ad alte temperature ambiente. Seguire le linee guida di derating della corrente.
• Design Ottico:L'angolo di visione di 130 gradi fornisce una dispersione ampia. Per luce focalizzata, saranno necessarie ottiche secondarie (lenti, guide luminose).
• Protezione ESD:Incorpora diodi di protezione ESD sulle linee sensibili se il LED si trova in un'area accessibile all'utente, oltre a una corretta manipolazione durante l'assemblaggio.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

Il principale fattore di differenziazione del LTW-C191TLA è la suaaltezza di 0.55mm. Rispetto ai LED in package standard 0603 o 0402 che sono spesso alti 0.8-1.0mm, questo rappresenta una significativa riduzione dell'altezza Z, consentendo prodotti finali più sottili. La combinazione di questo profilo ultra-sottile con un'intensità luminosa relativamente alta (fino a 300 mcd) è un vantaggio chiave. Inoltre, la sua compatibilità con la rifusione IR standard e il confezionamento a nastro e bobina lo rende facile da assemblare quanto le controparti più spesse, senza richiedere processi a bassa temperatura speciali che potrebbero compromettere altri componenti sulla scheda.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D1: Posso pilotare questo LED a 30mA per una maggiore luminosità?

R: No. Il Valore Massimo Assoluto per la corrente diretta continua è 20mA. Superare questo valore aumenta la temperatura di giunzione, accelera il decadimento del lumen e può portare a un guasto prematuro. Per una luminosità maggiore, selezionare un LED da un bin di intensità luminosa più alto (es. S2) o utilizzare più LED.

D2: 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 breve durata, pulsato (ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms) utilizzato per il multiplexing o brevi lampeggi di segnale. La corrente media nel tempo deve comunque rispettare i limiti di dissipazione di potenza e termici.

D3: Perché la classificazione (binning) è importante e quale bin dovrei specificare?

R: La classificazione garantisce uniformità di colore e luminosità nella tua applicazione. Per un singolo indicatore, qualsiasi bin può essere sufficiente. Per un array multi-LED (es. una retroilluminazione), devi specificare gli stessi bin per V_F, I_Ve Tonalità per evitare differenze visibili di luminosità o colore tra LED adiacenti. Consulta le tabelle dei codici bin per selezionare la finestra di prestazioni appropriata.

D4: Il datasheet menziona una rifusione a 260°C. È senza piombo?

R: Sì, una temperatura di picco di 260°C è tipica per i profili di rifusione senza piombo (conformi RoHS). La compatibilità del LED con questo processo conferma la sua idoneità per le moderne linee di assemblaggio senza piombo.

11. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Caso: Progettazione di una Barra Indicatori di Stato per Tablet Ultra-Sottile

Un progettista necessita di tre LED bianchi (alimentazione, wifi, batteria) lungo il bordo della cornice di un tablet. Il design meccanico consente solo 0.6mm di spazio sopra il PCB. Il LTW-C191TLA, con la sua altezza di 0.55mm, è una scelta perfetta. Il progettista crea un footprint PCB corrispondente al layout dei pad suggerito. Specifica il Bin 3 per V_F(3.0-3.2V), il Bin S1 per la luminosità (180-240 mcd) e il Bin di Tonalità B5 per un colore bianco neutro uniforme. Viene calcolata una singola resistenza limitatrice di corrente per un'alimentazione a 3.3V e una corrente di pilotaggio di 15mA (conservativamente al di sotto del massimo di 20mA) per garantire longevità e gestire il calore nello spazio ristretto. I LED sono posizionati utilizzando attrezzature automatiche dal nastro bobina da 8mm. L'assemblaggio subisce un profilo di rifusione senza piombo standard con un picco di 250°C, ben entro il rating del dispositivo. Il risultato è un set di indicatori luminoso, uniforme e affidabile che soddisfa il rigoroso requisito di spessore.

12. Introduzione al Principio Tecnologico

Il LTW-C191TLA è basato sulla tecnologia a semiconduttoreInGaN (Nitruro di Indio e Gallio). I LED InGaN sono rinomati per la loro capacità di emettere luce ad alta efficienza nelle regioni blu e verde dello spettro. Per produrre luce bianca, viene utilizzato un metodo comune: un chip LED InGaN blu è rivestito con uno strato di fosforo giallo (spesso YAG:Ce). Parte della luce blu del chip viene assorbita dal fosforo e riemessa come luce gialla. La combinazione della luce blu residua e della luce gialla convertita appare bianca all'occhio umano. Regolando la composizione e lo spessore del fosforo, si possono ottenere diverse sfumature di bianco (temperature di colore correlate), che si riflettono nel sistema di classificazione della tonalità. Questa tecnologia di LED bianco a conversione di fosforo offre un buon equilibrio tra efficienza, qualità del colore e producibilità.

13. Tendenze di Sviluppo Tecnologico

La tendenza nei LED SMD per l'elettronica di consumo è inequivocabilmente verso laminiaturizzazione e l'aumento dell'efficienza. L'altezza di 0.55mm di questo prodotto è una risposta diretta alla domanda di dispositivi più sottili. Gli sviluppi futuri potrebbero spingere questo valore ancora più in basso. Contemporaneamente, c'è una spinta ad aumentare l'efficienza luminosa (lumen per watt) per fornire più luce dalla stessa o meno potenza elettrica, migliorando l'autonomia della batteria nei dispositivi portatili. Un'altra tendenza è il miglioramento della resa cromatica e della consistenza, che porta a specifiche di classificazione più strette. Inoltre, l'integrazione è una tendenza chiave, con LED che incorporano driver integrati, controller o persino sensori nel package. Sebbene questa scheda tecnica descriva un componente discreto, le tecnologie sottostanti InGaN e dei fosfori continuano ad avanzare, consentendo questi miglioramenti nelle prestazioni e nell'integrazione.