Scheda Tecnica LED SMD Bianco LTW-C281DS5 - Dimensioni 2.8x1.0x0.35mm - Tensione 2.55-3.15V - Potenza 70mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento fornisce informazioni tecniche complete per un modello specifico di diodo a emissione luminosa (LED) a montaggio superficiale (SMD). Il prodotto è un LED bianco ad alta luminosità e ultra-sottile, progettato per i moderni processi di assemblaggio elettronico. Le sue applicazioni principali includono retroilluminazione, indicatori di stato e illuminazione generale in dispositivi elettronici compatti dove spazio ed efficienza sono critici.

I vantaggi principali di questo componente sono il suo profilo minimo, la compatibilità con le macchine automatiche pick-and-place e l'aderenza agli standard RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose) e ai prodotti ecologici. Il mercato di riferimento comprende l'elettronica di consumo, i dispositivi di comunicazione e vari sistemi embedded che richiedono un'illuminazione indicatrice affidabile e a basso profilo.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

I valori massimi assoluti definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Questi non sono condizioni per il funzionamento normale.

• Dissipazione di Potenza (Pd):70 mW. Questa è la quantità massima di potenza che il package LED può dissipare come calore senza degradare le prestazioni o causare guasti.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):100 mA. Questa è la corrente diretta istantanea massima consentita, tipicamente specificata in condizioni di impulso (ciclo di lavoro 1/10, larghezza dell'impulso 0.1ms) per prevenire il surriscaldamento della giunzione del semiconduttore.
• Corrente Diretta Continua (I_F):20 mA. Questa è la corrente diretta continua massima raccomandata per un funzionamento affidabile a lungo termine.
• Tensione Inversa (V_R):5 V. L'applicazione di una tensione inversa superiore a questo valore può causare un guasto immediato e catastrofico della giunzione LED.
• Temperatura di Funzionamento e Stoccaggio:Il dispositivo è classificato per un intervallo di temperatura ambiente di funzionamento da -30°C a +80°C e può essere stoccato a temperature da -55°C a +105°C.
• Saldatura a Riflusso a Infrarossi:Il componente può sopportare una temperatura di picco di 260°C per un massimo di 10 secondi durante il processo di saldatura a riflusso.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi parametri sono misurati in una condizione di test standard di temperatura ambiente (T_a) di 25°C e una corrente diretta (I_F) di 5 mA, salvo diversa indicazione.

• Intensità Luminosa (I_V):Varia da un minimo di 45.0 mcd a un massimo tipico di 180.0 mcd. Questa misura la luminosità percepita del LED dall'occhio umano, utilizzando un filtro che approssima la curva di risposta fotopica CIE.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):130 gradi. Questo è l'angolo completo in cui l'intensità luminosa è la metà di quella misurata a 0 gradi (sull'asse). Un ampio angolo di visione come questo indica un pattern di emissione Lambertiano o quasi-Lambertiano, adatto per l'illuminazione di aree.
• Coordinate di Cromaticità (x, y):I valori tipici sono x=0.294, y=0.286. Queste coordinate definiscono il punto di colore della luce bianca sul diagramma di cromaticità CIE 1931, indicando una temperatura di colore bianco freddo o neutro.
• Tensione Diretta (V_F):Varia da 2.55 V (min) a 3.15 V (max) a 5 mA. Questa è la caduta di tensione ai capi del LED quando è percorso da corrente. Il valore effettivo per un'unità specifica dipende dal suo codice di binning.
• Corrente Inversa (I_R):Massimo di 10 μA quando viene applicata una tensione inversa di 5V. È auspicabile una bassa corrente inversa.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nella produzione di massa, i LED vengono suddivisi in bin in base a parametri prestazionali chiave. Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfano requisiti specifici per colore, luminosità e caratteristiche elettriche.

3.1 Binning della Tensione Diretta (V_F)

La V_Fè suddivisa in sei bin (da V1 a V6), ciascuno con un intervallo di 0.1V da 2.55V a 3.15V a I_F= 5mA. A ciascun bin viene applicata una tolleranza di ±0.05V. Selezionare LED dallo stesso bin V_Faiuta a mantenere una distribuzione uniforme della corrente quando più LED sono collegati in parallelo.

3.2 Binning dell'Intensità Luminosa (I_V)

L'intensità luminosa è suddivisa in tre bin (P, Q, R) con valori minimi rispettivamente di 45.0, 71.0 e 112.0 mcd, tutti a I_F= 5mA. Il massimo per il bin R è 180.0 mcd. A ciascun bin viene applicata una tolleranza di ±15%. Questo binning è cruciale per applicazioni che richiedono livelli di luminosità consistenti tra più LED.

3.3 Binning della Tonalità (Cromaticità)

Il punto di colore è definito all'interno di sei regioni (da S1 a S6) sul diagramma di cromaticità CIE 1931. Ogni bin è un quadrilatero definito da specifici confini di coordinate (x, y). Alle coordinate viene applicata una tolleranza di ±0.01. Questo sistema garantisce l'uniformità del colore, fondamentale per applicazioni di retroilluminazione e illuminazione estetica. Il diagramma fornito mappa visivamente queste regioni S1-S6.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene nel datasheet siano referenziate curve grafiche specifiche (ad es. Figura 6 per l'angolo di visione, Figura 1 per la cromaticità), il loro comportamento tipico può essere descritto in base alla fisica standard dei LED.

• Caratteristica I-V (Corrente-Tensione):La tensione diretta (V_F) presenta una relazione logaritmica con la corrente diretta (I_F). Un piccolo aumento di V_Fporta a un grande aumento di I_Funa volta superata la tensione di soglia. La V_Fha anche un coefficiente di temperatura negativo, il che significa che diminuisce leggermente all'aumentare della temperatura di giunzione.
• Intensità Luminosa vs. Corrente:L'emissione luminosa (I_V) è generalmente proporzionale alla corrente diretta nell'intervallo di funzionamento normale. Tuttavia, l'efficienza può diminuire a correnti molto elevate a causa dell'aumento del calore e degli effetti di droop nel materiale semiconduttore.
• Dipendenza dalla Temperatura:L'intensità luminosa dei LED bianchi basati su InGaN tipicamente diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Questo è un fattore critico per la gestione termica in applicazioni ad alta potenza o ad alta densità.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il LED presenta un footprint di package standard EIA (Electronic Industries Alliance). Una specifica chiave è il suo profilo ultra-sottile di 0.35 mm. Sono forniti disegni dimensionali dettagliati, che specificano lunghezza, larghezza, altezza, dimensioni dei pad e le loro tolleranze posizionali (tipicamente ±0.10 mm).

5.2 Design dei Pad e Polarità

Il datasheet include le dimensioni suggerite per i pad di saldatura nel layout del PCB (Printed Circuit Board). Un corretto design dei pad è essenziale per la formazione affidabile del giunto di saldatura e la resistenza meccanica. Il componente ha terminali anodo e catodo; la polarità corretta deve essere osservata durante l'assemblaggio per garantire il corretto funzionamento.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Parametri di Saldatura a Riflusso

Il componente è completamente compatibile con i processi di saldatura a riflusso a infrarossi (IR). Viene fornito un profilo raccomandato, con parametri chiave che includono una zona di pre-riscaldamento (150-200°C), una temperatura di picco massima di 260°C e un tempo sopra il liquidus non superiore a 10 secondi. Il profilo deve rispettare gli standard JEDEC per prevenire shock termici.

6.2 Stoccaggio e Manipolazione

• Sensibilità all'Umidità:I LED sono confezionati in sacchetti barriera all'umidità con essiccante. Una volta aperta la confezione originale, i componenti devono essere utilizzati entro 672 ore (28 giorni) o sottoposti a baking a 60°C per almeno 20 ore prima della saldatura se stoccati più a lungo.
• Precauzioni ESD (Scarica Elettrostatica):I LED sono sensibili all'elettricità statica. Controlli ESD adeguati, come postazioni di lavoro messe a terra, braccialetti e contenitori conduttivi, sono obbligatori durante la manipolazione.
• Pulizia:Se è necessaria la pulizia dopo la saldatura, devono essere utilizzati solo solventi specificati come alcol etilico o alcol isopropilico a temperatura ambiente per meno di un minuto. Prodotti chimici non specificati potrebbero danneggiare la lente in epossidico.

7. Confezionamento e Informazioni per l'Ordine

I LED sono forniti su nastro portacomponenti goffrato da 8 mm di larghezza avvolto su bobine da 7 pollici (178mm) di diametro. Ogni bobina contiene 5000 pezzi. Per quantità inferiori a una bobina intera, è disponibile una quantità minima di confezionamento di 500 pezzi. Le specifiche del nastro e della bobina sono conformi agli standard ANSI/EIA 481-1, garantendo la compatibilità con gli alimentatori automatici.

8. Note Applicative e Considerazioni di Progetto

8.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo LED è ideale per applicazioni con spazio limitato come retroilluminazione per tastiere di dispositivi mobili, indicatori di stato su laptop o tablet ultra-sottili, indicatori su pannelli nelle plance automobilistiche e illuminazione decorativa in dispositivi elettronici di consumo. Il suo ampio angolo di visione lo rende adatto per l'illuminazione uniforme di piccole aree o guide luminose.

8.2 Considerazioni sul Circuito

• Limitazione di Corrente:Un LED è un dispositivo pilotato a corrente. Una resistenza di limitazione in serie o un circuito driver a corrente costante sono essenziali per evitare di superare la corrente diretta continua massima, il che porterebbe a un rapido degrado.
• Gestione Termica:Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa, garantire un'adeguata area di rame sul PCB o via termiche sotto il pad termico del LED (se presente) aiuta a dissipare il calore, mantenendo l'output luminoso e la longevità.
• Connessioni in Parallelo:Collegare i LED direttamente in parallelo generalmente non è raccomandato a causa delle variazioni di V_F. Se necessario, utilizzare LED dallo stesso bin V_Fe includere piccole resistenze in serie individuali per ciascun LED può aiutare a bilanciare le correnti.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Il principale fattore di differenziazione di questo LED è il suo spessore di 0.35mm, che è eccezionalmente basso per un LED SMD standard. Rispetto a package più spessi (es. 0.6mm o 1.0mm), ciò consente la progettazione di prodotti finali ancora più sottili. La combinazione di alta luminosità (fino a 180 mcd a 5mA) all'interno di questo profilo sottile offre un rapporto favorevole tra luminosità e dimensioni. La struttura di binning definita per colore e intensità fornisce un livello di coerenza che potrebbe non essere garantito con LED commodity non binnati o con binning ampio.

10. Domande Frequenti (FAQ)

10.1 Qual è la differenza tra Corrente Diretta di Picco e Corrente Diretta Continua?

La Corrente Diretta Continua (20 mA) è il limite sicuro per il funzionamento continuo. La Corrente Diretta di Picco (100 mA) è un valore molto più alto consentito solo per impulsi molto brevi (0.1ms) a basso ciclo di lavoro (10%). Superare la corrente nominale continua, anche brevemente, può causare danni permanenti.

10.2 Come interpreto i codici di bin della cromaticità (S1-S6)?

I codici S definiscono regioni sul diagramma dei colori CIE. S1 e S2 rappresentano tonalità di bianco più fredde (maggiore contenuto di blu), mentre S5 e S6 rappresentano tonalità di bianco più calde (maggiore contenuto di giallo/rosso). S3 e S4 sono tipicamente nella regione del bianco neutro. I progettisti dovrebbero specificare il/i bin richiesti in base alle esigenze di temperatura di colore della loro applicazione.

10.3 Posso usare un saldatore a stagno invece del riflusso?

La saldatura manuale con saldatore è possibile ma non raccomandata per la produzione in volume. Se necessario, la temperatura della punta del saldatore non deve superare i 300°C e il tempo di saldatura per ogni terminale deve essere limitato a un massimo di 3 secondi. Bisogna prestare attenzione per evitare stress meccanici e calore localizzato eccessivo sul componente.

11. Esempi Pratici di Progetto e Utilizzo

Esempio 1: Indicatore di Stato per Dispositivo Mobile:Un progettista necessita di un singolo LED bianco luminoso per indicare lo stato di carica. Seleziona un LED dal bin di luminosità R per alta visibilità. Lo pilota a 10 mA utilizzando un pin GPIO di un microcontrollore con una resistenza in serie calcolata come (Tensione di Alimentazione - V_F) / 0.01A. Sceglie un LED dal bin di tensione V3 (2.75-2.85V) per un comportamento prevedibile. L'altezza di 0.35mm si adatta al bordo ultra-sottile del dispositivo.

Esempio 2: Retroilluminazione di un Piccolo LCD:Un ingegnere deve illuminare uniformemente un LCD monocromatico da 2 pollici lateralmente utilizzando una guida luminosa. Utilizza quattro LED posizionati lungo un bordo. Per garantire colore e luminosità uniformi, specifica che tutti i LED devono provenire dallo stesso bin di tonalità (es. S4) e dallo stesso bin di intensità luminosa (es. Q). Sono collegati in serie e pilotati da un driver a corrente costante impostato a 15 mA per garantire un'emissione costante e semplificare il circuito.

12. Introduzione al Principio Tecnico

Questo LED è basato sulla tecnologia dei semiconduttori InGaN (Indio Gallio Nitruro). Il cuore di un LED bianco è tipicamente un chip InGaN che emette luce blu. Uno strato di fosforo, spesso composto da granato di alluminio e ittrio (YAG) drogato con cerio, è depositato su questo chip. Quando la luce blu del chip eccita il fosforo, converte una parte dei fotoni blu in luce gialla. La combinazione della luce blu residua e della luce gialla emessa è percepita dall'occhio umano come bianca. La specifica miscela di fosfori determina la temperatura di colore correlata (CCT), risultando in luce bianca fredda, neutra o calda. Il package ultra-sottile è ottenuto attraverso tecniche avanzate di packaging e stampaggio a livello di wafer.

13. Tendenze e Sviluppi del Settore

La tendenza nei LED SMD per l'elettronica di consumo continua verso una maggiore efficienza (più lumen per watt), footprint più piccoli e profili più sottili, consentendo prodotti finali sempre più snelli. C'è anche una forte attenzione al miglioramento dell'indice di resa cromatica (CRI) per una migliore qualità della luce e tolleranze di binning più strette per ridurre le variazioni di colore e luminosità nei lotti di produzione. Inoltre, l'integrazione di circuiti integrati driver direttamente con i package LED ("moduli LED" o "LED intelligenti") sta diventando più comune per semplificare il progetto. La tecnologia InGaN sottostante viene inoltre perfezionata per una maggiore densità di potenza e affidabilità. Le normative ambientali continuano a guidare l'eliminazione delle sostanze pericolose, consolidando la conformità RoHS come requisito standard.