LTW-C191DS5 Scheda Tecnica LED SMD - Altezza 0.55mm - Tensione Max 3.15V - Potenza 72mW - Colore Bianco - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTW-C191DS5 è un diodo a emissione luminosa (LED) a montaggio superficiale (SMD) progettato per applicazioni elettroniche moderne con vincoli di spazio. La sua caratteristica principale è un profilo eccezionalmente basso, con un'altezza del package di soli 0,55 millimetri. Questo fattore di forma super-sottile lo rende ideale per l'integrazione in elettronica di consumo slim, unità di retroilluminazione per display e applicazioni indicatrici dove lo spazio verticale è limitato.

Utilizzando un materiale semiconduttore InGaN (Indio Gallio Nitruro), questo LED emette luce bianca. Il package è conforme agli standard di outline EIA (Electronic Industries Alliance), garantendo compatibilità con le macchine automatiche standard di pick-and-place e i sistemi di imballaggio a nastro e bobina. Il prodotto è specificato come Prodotto Verde ed è conforme alla direttiva RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose), il che significa che è fabbricato senza l'uso di determinati materiali pericolosi come piombo, mercurio e cadmio.

I vantaggi principali di questo componente includono l'ingombro miniaturizzato, la compatibilità con i processi di assemblaggio automatizzato ad alto volume e l'idoneità per la saldatura a rifusione a infrarossi (IR), che è il metodo di saldatura standard utilizzato nelle linee di assemblaggio della tecnologia a montaggio superficiale (SMT).

2. Approfondimento delle Specifiche Tecniche

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 in un progetto affidabile.

• Dissipazione di Potenza (Pd):72 mW. Questa è la massima quantità di potenza che il package del LED può dissipare come calore senza superare la sua massima temperatura di giunzione.
• Corrente Diretta Continua (IF):20 mA. La massima corrente diretta continua che può essere applicata.
• Corrente Diretta di Picco:100 mA, ma solo in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza dell'impulso 0,1ms). Ciò consente brevi lampi ad alta intensità.
• Tensione Inversa (VR):5 V. Superare questa tensione in polarizzazione inversa può causare un guasto immediato. La scheda tecnica nota esplicitamente che il funzionamento con tensione inversa non può essere continuo.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento (Topr):-30°C a +85°C. L'intervallo di temperatura ambiente entro il quale il dispositivo è progettato per funzionare.
• Intervallo di Temperatura di Conservazione (Tstg):-55°C a +105°C.
• Condizione di Saldatura a Infrarossi:Resiste a una temperatura di picco di 260°C per 10 secondi, allineandosi ai tipici profili di rifusione senza piombo.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi sono i parametri di prestazione tipici misurati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C. La progettazione dovrebbe basarsi sui limiti minimi e massimi, non solo sui valori tipici.

• Intensità Luminosa (Iv):Varia da un minimo di 71,0 mcd a un tipico 180,0 mcd a una corrente diretta (IF) di 5 mA. L'intensità è misurata utilizzando un sensore filtrato per corrispondere alla curva di risposta fotopica dell'occhio CIE.
• Angolo di Visione (2θ1/2):130 gradi. Questo ampio angolo di visione indica un pattern di emissione Lambertiano o quasi-Lambertiano, adatto per l'illuminazione d'area piuttosto che per fasci focalizzati.
• Coordinate di Cromaticità (x, y):I valori tipici sono x=0,304, y=0,301 a IF=5mA, posizionando il punto bianco all'interno di una regione specifica dello spazio colore CIE 1931. Si applica una tolleranza di ±0,01 a queste coordinate.
• Tensione Diretta (VF):Tra 2,70 V (min) e 3,15 V (max) a IF=5mA. Questo intervallo è critico per la progettazione del circuito di pilotaggio.
• Corrente Inversa (IR):Massimo di 10 µA quando viene applicata una tensione inversa (VR) di 5V.

Attenzione alle Scariche Elettrostatiche (ESD):Il LED è sensibile all'elettricità statica e ai sovratensioni. Controlli ESD adeguati, come postazioni di lavoro messe a terra, braccialetti e imballaggi antistatici, sono obbligatori durante la manipolazione.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

A causa delle variazioni intrinseche nella produzione dei semiconduttori, i LED vengono suddivisi in bin di prestazione. Il LTW-C191DS5 utilizza un sistema di binning tridimensionale:

3.1 Binning della Tensione Diretta (VF)

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

- Bin A: 2,70V - 2,85V

- Bin B: 2,85V - 3,00V

- Bin C: 3,00V - 3,15V

Tolleranza: ±0,1V per bin.

3.2 Binning dell'Intensità Luminosa (Iv)

I LED sono suddivisi in base alla loro emissione luminosa a 5 mA.

- Bin Q: 71,0 mcd - 112,0 mcd

- Bin R: 112,0 mcd - 180,0 mcd

Tolleranza: ±15% per bin.

3.3 Binning della Tonalità (Colore)

Questo è il bin più complesso, che definisce le coordinate del colore sul diagramma CIE 1931. Sei bin (da S1 a S6) sono definiti da quadrilateri che specificano i confini delle coordinate (x,y). Il diagramma fornito mappa visivamente questi bin. Il tipico punto di cromaticità (x=0,304, y=0,301) rientra nella regione S3/S4. La tolleranza sulla tonalità è di ±0,01 in entrambe le coordinate x e y.

Questo sistema di binning consente ai progettisti di selezionare LED con proprietà elettriche e ottiche strettamente controllate per prestazioni coerenti nella loro applicazione, particolarmente importante in array multi-LED dove l'uniformità di colore e luminosità è critica.

4. Informazioni Meccaniche e di Imballaggio

4.1 Dimensioni del Package

La scheda tecnica include disegni dettagliati con dimensioni del package del LED. Le caratteristiche principali includono l'altezza massima di 0,55mm e l'impronta standard EIA per la manipolazione automatizzata. Tutte le dimensioni sono in millimetri con una tolleranza standard di ±0,10mm se non diversamente specificato.

4.2 Layout Consigliato per le Piazzole di Saldatura

Viene fornito un land pattern (impronta) consigliato per il PCB. Seguire questo progetto è cruciale per ottenere giunzioni saldate affidabili, prevenire l'effetto "tombstone" (sollevamento di un'estremità) e garantire un corretto allineamento durante la rifusione.

4.3 Imballaggio a Nastro e Bobina

I LED sono forniti in nastro portante goffrato, sigillato con nastro di copertura e avvolto su bobine da 7 pollici (178mm) di diametro. La quantità standard per bobina è di 5.000 pezzi. L'imballaggio è conforme agli standard ANSI/EIA 481-1-A-1994. Vengono fornite le dimensioni chiave del nastro e della bobina per la configurazione degli alimentatori nelle macchine di assemblaggio.

5. Linee Guida per Assemblaggio, Manipolazione e Affidabilità

5.1 Processo di Saldatura

Il componente è completamente compatibile con i processi di saldatura a rifusione a infrarossi. Viene fornito un profilo di rifusione suggerito, con i seguenti parametri chiave:

- Preriscaldamento:150-200°C

- Tempo di Preriscaldamento:Max 120 secondi

- Temperatura di Picco:Max 260°C

- Tempo sopra i 260°C:Max 10 secondi

- Numero di cicli di rifusione:Massimo due volte.

La scheda tecnica fa riferimento agli standard JEDEC per lo sviluppo del profilo e sottolinea che il profilo finale deve essere caratterizzato per il design specifico del PCB, i componenti e la pasta saldante utilizzati.

Per la riparazione manuale con saldatore, la temperatura della punta non deve superare i 300°C e il tempo di contatto dovrebbe essere limitato a 3 secondi, una sola volta.

5.2 Pulizia

Se è necessaria la pulizia dopo la saldatura, dovrebbero essere utilizzati solo solventi specificati. È accettabile immergere il LED in alcol etilico o isopropilico a temperatura ambiente per meno di un minuto. L'uso di prodotti chimici non specificati può danneggiare il package del LED.

5.3 Conservazione e Sensibilità all'Umidità

I LED sono dispositivi sensibili all'umidità. Sono delineate condizioni di conservazione rigorose:

- Busta Sigillata:Conservare a ≤30°C e ≤90% UR. Utilizzare entro un anno dall'apertura della busta.

- Dopo l'Apertura della Busta:Conservare a ≤30°C e ≤60% UR. Si raccomanda di completare la rifusione IR entro 672 ore (28 giorni).

- Conservazione Prolungata (Aperta):Conservare in un contenitore sigillato con essiccante o in un essiccatore a azoto.

- Esposizione >672 ore:È richiesta una cottura a circa 60°C per almeno 20 ore prima della saldatura per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire l'effetto "popcorning" (crepe nel package durante la rifusione).

6. Note Applicative e Considerazioni di Progettazione

6.1 Applicazioni Tipiche

Il LTW-C191DS5 è destinato a equipaggiamenti elettronici ordinari, tra cui:

- Indicatori di stato su elettronica di consumo (telefoni, tablet, router).

- Retroilluminazione per display LCD, tastiere o pannelli in dispositivi sottili.

- Illuminazione decorativa in elettrodomestici.

- Luci indicatrici per uso generale.

Limitazione Applicativa Importante:La scheda tecnica dichiara esplicitamente che questo LED non è progettato per applicazioni in cui un guasto potrebbe mettere a rischio la vita o la salute (es. aviazione, supporto vitale medico, sistemi di sicurezza dei trasporti). Per tali applicazioni ad alta affidabilità, è necessaria la consultazione per un prodotto specializzato.

6.2 Progettazione del Circuito

1. Limitazione di Corrente:Un LED è un dispositivo pilotato a corrente. Una resistenza di limitazione in serie o un circuito di pilotaggio a corrente costante è essenziale per evitare di superare la massima corrente diretta continua (20 mA), anche se la tensione di alimentazione fluttua. La progettazione deve tenere conto del bin della tensione diretta (A, B o C).

2. Protezione dalla Tensione Inversa:Poiché la massima tensione inversa è di soli 5V, nella progettazione del circuito si deve fare attenzione a evitare di esporre il LED a polarizzazione inversa, specialmente in applicazioni a segnale AC o bipolare. Potrebbe essere necessario un diodo di protezione in parallelo (catodo a catodo).

3. Gestione Termica:Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa (72mW), garantire un'adeguata area di rame sul PCB o via termiche sotto il pad termico del LED (se applicabile) aiuta a mantenere una temperatura di giunzione più bassa, fondamentale per la stabilità dell'emissione luminosa a lungo termine e la durata.

6.3 Progettazione Ottica

L'ampio angolo di visione di 130 gradi fornisce un pattern di luce ampio e diffuso. Per applicazioni che richiedono un fascio più diretto, sarebbe necessario progettare e posizionare ottiche secondarie (lenti, guide luminose) sopra il LED. Il profilo super-sottile è vantaggioso quando integrato in assemblaggi ottici compatti o dietro sottili lastre guida luce (LGP).

7. Confronto Tecnico e Posizionamento

Il principale elemento di differenziazione del LTW-C191DS5 è la sua altezza di 0,55mm. Rispetto ai LED standard in package 0603 o 0402 che sono tipicamente alti 0,8-1,0mm, questo rappresenta una significativa riduzione dell'altezza Z. Ciò consente prodotti finali più sottili. La sua tecnologia InGaN fornisce una sorgente di luce bianca moderna ed efficiente rispetto alle tecnologie più vecchie. La struttura di binning completa offre una migliore coerenza per applicazioni sensibili alla qualità rispetto a LED non binnati o binnati in modo ampio. La sua compatibilità con i processi SMT standard lo rende un sostituto diretto per LED più spessi in molti progetti, offrendo un percorso semplice per la miniaturizzazione del prodotto.

8. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Posso pilotare questo LED a 20mA in modo continuo?

R: Sì, 20mA è la massimacorrente diretta continuanominale. Per una longevità ottimale e per tenere conto degli effetti termici, si raccomanda spesso di pilotarlo a una corrente inferiore (es. 10-15 mA).

D: Qual è la differenza tra i bin di intensità luminosa Q e R?

R: I LED del Bin R hanno un'intensità luminosa minima più alta (112 mcd vs. 71 mcd) alla stessa corrente di test di 5mA. Selezionare il Bin R garantisce un'emissione più luminosa ma può comportare un costo leggermente superiore.

D: Perché l'umidità di conservazione è così critica dopo l'apertura della busta?

R: Il package del LED può assorbire umidità dall'aria. Durante il processo di saldatura a rifusione ad alta temperatura, questa umidità intrappolata si trasforma rapidamente in vapore, potenzialmente causando delaminazione interna o crepe nel package plastico ("popcorning"). Le condizioni di conservazione specificate e i requisiti di cottura prevengono questa modalità di guasto.

D: Come interpreto il diagramma del binning della tonalità?

R: Il diagramma CIE 1931 traccia il colore. I sei quadrilateri etichettati (S1-S6) rappresentano le regioni accettabili delle coordinate del colore per i LED in quel bin di tonalità. Le coordinate (x,y) misurate di un LED devono rientrare nel poligono del suo bin assegnato. Ciò garantisce che tutti i LED etichettati con lo stesso bin di tonalità appariranno dello stesso colore all'occhio umano in condizioni standard.

9. Studio di Caso di Progettazione e Utilizzo

Scenario: Progettazione di un indicatore di stato per un localizzatore Bluetooth ultra-sottile.

Il design industriale del prodotto consente solo 0,6mm di altezza interna per l'assemblaggio del LED indicatore. Un LED standard non entrerebbe.

Soluzione:Viene selezionato il LTW-C191DS5, con la sua altezza di 0,55mm. Il progettista utilizza le dimensioni del package per creare un ritaglio nel PCB, consentendo al LED di essere a filo con la scheda, risparmiando decimi di millimetro cruciali. Viene utilizzato un driver a corrente costante impostato a 5mA per garantire una luminosità costante indipendentemente dal calo di tensione della batteria. I LED del Bin R e del Bin di Tonalità S3 sono specificati nella Distinta Base per garantire una luce bianca brillante e uniforme su tutte le unità prodotte. La ditta di assemblaggio segue il profilo di rifusione consigliato e la regola della vita utile di 672 ore, ottenendo un'alta resa produttiva e prestazioni affidabili sul campo.

10. Introduzione Tecnologica e Tendenze

Tecnologia InGaN:L'Indio Gallio Nitruro è il materiale semiconduttore utilizzato in questo LED bianco. Tipicamente, un chip InGaN che emette luce blu è combinato con un rivestimento di fosforo giallo all'interno del package. La luce blu eccita il fosforo, che riemette luce gialla; la miscela di blu e giallo è percepita dall'occhio umano come bianco. Questo è un metodo altamente efficiente per produrre luce bianca da dispositivi a stato solido.

Tendenze del Settore:La spinta alla miniaturizzazione nell'elettronica continua inarrestabile. Componenti come il LTW-C191DS5 rappresentano la tendenza in corso di ridurre l'altezza Z (spessore) dei componenti passivi e attivi per consentire smartphone, tablet, dispositivi indossabili e dispositivi IoT sempre più sottili. Inoltre, l'enfasi su un binning preciso riflette la domanda del mercato di una qualità superiore e una coerenza visiva nei prodotti di consumo. L'integrazione della conformità RoHS e della compatibilità con i processi di rifusione senza piombo ad alta temperatura è ormai un requisito di base, guidato dalle normative ambientali globali.