Scheda Tecnica LED Bianco LTW-020ZDCG - Pacchetto SMD - 3.2V Tipico - 20mA - 1000-1720mcd - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il componente è un LED (Diodo Emettitore di Luce) bianco a montaggio superficiale, progettato come sorgente luminosa compatta ed energeticamente efficiente. Combina la lunga durata e l'affidabilità intrinseche della tecnologia LED con livelli di luminosità competitivi, con l'obiettivo di offrire flessibilità progettuale per applicazioni di illuminazione a stato solido destinate a sostituire le soluzioni di illuminazione convenzionali.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

Le caratteristiche principali di questo LED includono la compatibilità con le attrezzature di posizionamento automatico, l'idoneità per i processi di saldatura a rifusione a infrarossi e a fase di vapore, e la conformità agli standard di prodotto ecologico (senza piombo e RoHS). È confezionato in nastro da 12mm su bobine di diametro 7 pollici.

Principali Aree di Applicazione:

• Luci di lettura per interni di automobili, autobus e aeromobili.
• Illuminazione portatile come torce e luci per biciclette.
• Illuminazione architettonica e decorativa: faretti, luci a incasso, luci sottopensile, illuminazione da lavoro.
• Illuminazione esterna e di sicurezza: dissuasori, luci da giardino.
• Segnaletica: insegne illuminate ai bordi per uscite o display punto vendita.
• Illuminazione di segnalazione: segnali stradali, fari, luci per attraversamenti ferroviari.

2. Parametri Tecnici: Interpretazione Oggettiva Approfondita

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Si sconsiglia specificamente il funzionamento in polarizzazione inversa.

• Dissipazione di Potenza:120 mW
• Corrente Diretta di Picco:100 mA (con ciclo di lavoro 1/10, larghezza di impulso 0.1ms)
• Corrente Diretta Continua:30 mA
• Tensione Inversa:5 V
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento:-30°C a +85°C
• Intervallo di Temperatura di Stoccaggio:-40°C a +100°C
• Condizione di Saldatura a Rifusione:Temperatura di picco di 260°C per un massimo di 10 secondi (processo senza piombo).

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Misurato a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C e una corrente diretta (IF) di 20 mA, salvo diversa indicazione.

• Intensità Luminosa (IV):Minimo 1000 mcd, Tipico 1720 mcd. Questo parametro è misurato utilizzando un sensore filtrato per corrispondere alla curva di risposta fotopica dell'occhio CIE.
• Angolo di Visione (2θ1/2):110 gradi. Questo definisce l'ampiezza angolare in cui l'intensità luminosa è almeno la metà dell'intensità di picco.
• Coordinate di Cromaticità (x, y):Basate sul diagramma di cromaticità CIE 1931. I valori tipici forniti sono x=0.300, y=0.290. A queste coordinate va applicata una tolleranza di ±0.01. Lo standard di prova di riferimento è CAS140B.
• Tensione Diretta (VF):Minimo 2.9 V, Massimo 3.6 V a IF=20mA.
• Tensione di Tenuta ESD:2 kV (Modello del Corpo Umano). Si raccomanda vivamente di adottare precauzioni di manipolazione ESD adeguate, inclusi l'uso di braccialetti e attrezzature collegati a terra.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Il prodotto è classificato in bin in base a parametri chiave per garantire la coerenza all'interno di un lotto di produzione. I progettisti devono considerare questi bin per l'abbinamento di colore e luminosità nelle loro applicazioni.

3.1 Binning della Tensione Diretta (VF)

I LED sono suddivisi in bin (da V0 a V6) in base alla loro caduta di tensione diretta a 20mA. Ogni bin ha un intervallo di 0.1V, con una tolleranza aggiuntiva di ±0.1V su ciascun bin.

• Esempio: Il bin V0 copre da 2.9V a 3.0V.

3.2 Binning dell'Intensità Luminosa (IV)

I LED sono suddivisi in bin (T, A, B, C, D) in base alla loro intensità luminosa a 20mA. A ciascun intervallo di bin si applica una tolleranza di ±10%.

• Esempio: Il bin D copre da 1580 mcd a 1720 mcd.

3.3 Classi di Colore (Binning della Cromaticità)

Una tabella dettagliata definisce specifiche classi di colore (es. A52, A53, BE1, BG3). Ogni classe è definita da un quadrilatero o triangolo sul diagramma di cromaticità CIE 1931, specificato da tre o quattro punti di coordinate (x, y). Ciò consente una selezione e un abbinamento preciso del colore per applicazioni che richiedono coordinate specifiche del punto di bianco.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento a tipiche curve caratteristiche elettriche e ottiche misurate a 25°C di temperatura ambiente. Sebbene i grafici specifici non siano dettagliati nel testo fornito, tali curve includono tipicamente:

• Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta:Mostra come l'emissione luminosa aumenti con la corrente, tipicamente in modo non lineare, saturando infine.
• Tensione Diretta vs. Corrente Diretta:La curva IV, che mostra la relazione esponenziale caratteristica di un diodo.
• Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Illustra la diminuzione dell'emissione luminosa all'aumentare della temperatura di giunzione, un fattore critico per la gestione termica.
• Distribuzione Spettrale di Potenza:Per un LED bianco (probabilmente un chip blu con fosforo), mostrerebbe il picco blu e lo spettro giallo più ampio convertito dal fosforo.

5. Informazioni Meccaniche e sul Pacchetto

5.1 Dimensioni di Contorno

Tutte le dimensioni sono in millimetri con una tolleranza standard di ±0.1 mm salvo diversa specificazione. Il pacchetto è in formato SMD standard del settore. Il terminale dell'anodo è chiaramente indicato nel diagramma per un corretto orientamento della polarità durante l'assemblaggio.

5.2 Layout Consigliato dei Piazzole di Montaggio su PCB

Viene fornito un disegno del land pattern per il circuito stampato per garantire una saldatura affidabile durante il processo di rifusione a infrarossi o a fase di vapore. Rispettare questa impronta consigliata è cruciale per ottenere una corretta formazione del giunto di saldatura e stabilità meccanica.

6. Linee Guida per la Saldatura e l'Assemblaggio

6.1 Parametri di Saldatura a Rifusione

Il componente è classificato per la saldatura a rifusione senza piombo con una temperatura di picco di 260°C per un massimo di 10 secondi. Si suggerisce un profilo di rifusione conforme a J-STD-020D. Il profilo dovrebbe includere fasi appropriate di preriscaldamento, stabilizzazione, rifusione e raffreddamento per minimizzare lo shock termico e garantire giunti di saldatura affidabili.

6.2 Condizioni di Stoccaggio e Manipolazione

Il LED è classificato come Livello di Sensibilità all'Umidità (MSL) 3 secondo JEDEC J-STD-020.

• Confezione Sigillata:Conservare a ≤30°C e ≤90% UR. La durata di conservazione è di un anno nella busta anti-umidità con essiccante.
• Confezione Aperta:Conservare a ≤30°C e ≤60% UR. I componenti devono essere sottoposti a saldatura entro 168 ore (7 giorni) dall'esposizione. Se la carta indicatrice di umidità diventa rosa (≥10% UR) o se il tempo di esposizione viene superato, si consiglia di eseguire un'essiccazione a 60°C per almeno 48 ore prima dell'uso. Rispedire eventuali parti non utilizzate con essiccante.

6.3 Pulizia

Se è necessaria la pulizia dopo la saldatura, utilizzare solo solventi specificati. È accettabile immergere il LED in alcol etilico o isopropilico a temperatura normale per meno di un minuto. L'uso di detergenti chimici non specificati è vietato in quanto potrebbero danneggiare il pacchetto o l'ottica del LED.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

I componenti sono forniti in nastro portacomponenti goffrato con larghezza di 12mm, avvolto su bobine di diametro 7 pollici (178mm).

• Capacità della Bobina:Massimo 2000 pezzi per bobina.
• Nastro di Copertura:Le tasche vuote sono sigillate con un nastro di copertura superiore.
• Componenti Mancanti:È consentito un massimo di due componenti ("lampade") mancanti consecutivi secondo la specifica.
• Standard:L'imballaggio è conforme alle specifiche EIA-481-1-B.

Nella scheda tecnica sono forniti disegni dimensionali dettagliati sia per le tasche del nastro portacomponenti che per la bobina.

8. Suggerimenti Applicativi e Considerazioni di Progettazione

8.1 Considerazioni di Progettazione

• Limitazione di Corrente:Pilotare sempre il LED con una sorgente di corrente costante o una resistenza limitatrice di corrente. La corrente continua massima assoluta è 30mA; il funzionamento tipico è a 20mA.
• Gestione Termica:Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa (120mW max), garantire un'adeguata area di rame sul PCB o l'uso di via termiche aiuta a mantenere una temperatura di giunzione più bassa, preservando l'emissione luminosa e la longevità.
• Protezione ESD:Implementare misure di protezione ESD nel circuito e durante la manipolazione, poiché il dispositivo è classificato per soli 2kV HBM.
• Ottica:L'angolo di visione di 110 gradi è adatto per l'illuminazione di ampie aree. Per fasci focalizzati, sarebbero necessarie ottiche secondarie (lenti).

8.2 Limitazioni e Precauzioni Applicative

La scheda tecnica contiene un'avvertenza critica riguardo all'ambito di applicazione. Questi LED sono destinati all'elettronica commerciale e industriale standard. Non sono progettati o qualificati per applicazioni in cui un guasto potrebbe mettere direttamente a rischio la vita o la salute, come:

• Sistemi di controllo aeronautico
• Apparecchiature mediche di supporto vitale
• Segnali critici per la sicurezza dei trasporti (senza ulteriore qualifica)
• Altri sistemi ad alta affidabilità/critici per la sicurezza

Per tali applicazioni è necessaria la consultazione con il produttore.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Sebbene in questa singola scheda tecnica non venga fornito un confronto diretto con altri codici articolo, si possono dedurre i principali fattori di differenziazione di questo componente:

• Gamma di Luminosità:Offre un'intensità luminosa relativamente alta (fino a 1720 mcd a 20mA) per le sue dimensioni di pacchetto, rivolgendosi ad applicazioni che richiedono una buona luminosità di sorgente puntiforme.
• Binning del Colore:L'ampia tabella delle classi di colore consente una selezione precisa del colore, il che è vantaggioso per applicazioni che richiedono un aspetto del bianco uniforme tra più LED.
• Compatibilità:La piena compatibilità con i processi di assemblaggio SMD standard (posizionamento automatico, rifusione IR/fase di vapore) lo rende una soluzione plug-and-play per la produzione di grandi volumi.

10. Domande Frequenti Basate sui Parametri Tecnici

10.1 Qual è la corrente e la tensione di funzionamento tipiche?

La condizione di prova standard e il punto di funzionamento tipico è una corrente diretta di 20mA. A questa corrente, la tensione diretta tipicamente cade tra 2.9V e 3.6V, a seconda del bin VF specifico. Il consumo di potenza è di circa 60-70mW.

10.2 Come interpreto i codici di binning del colore?

I codici alfanumerici (es. A52, BE3) corrispondono a regioni specifiche sul diagramma di cromaticità CIE 1931 definite nella Tabella delle Classi di Colore. Per garantire l'uniformità del colore nel tuo design, specifica e utilizza LED della stessa classe di colore. La prima lettera/numero spesso raggruppa temperature di colore o tonalità simili.

10.3 Posso alimentare questo LED con un'alimentazione a 5V?

Non direttamente. Collegare un'alimentazione a 5V direttamente ai capi del LED causerebbe un flusso di corrente eccessivo, probabilmente superando il valore massimo assoluto e distruggendo il dispositivo. È necessario utilizzare una resistenza limitatrice di corrente in serie o un driver a corrente costante. Ad esempio, con un'alimentazione a 5V e un obiettivo di 20mA, assumendo una VF di 3.2V, la resistenza in serie richiesta sarebbe R = (5V - 3.2V) / 0.02A = 90 Ohm (si potrebbe usare una resistenza standard da 91 Ohm).

10.4 Quali sono i requisiti di manipolazione MSL 3?

MSL 3 significa che il pacchetto può resistere fino a 168 ore (7 giorni) di condizioni di reparto di produzione (≤30°C/60% UR) dopo l'apertura della busta anti-umidità. Se la busta viene aperta, hai una settimana per completare il processo di saldatura a rifusione. Se questo tempo viene superato, i componenti devono essere essiccati a 60°C per 48 ore per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire il "popcorning" (crepe del pacchetto) durante la rifusione.

11. Esempi Pratici di Progettazione e Utilizzo

11.1 Esempio: Progettare una Spia Indicatrice Montata su PCB

Scenario:Creare un semplice indicatore di stato alimentato da un pin GPIO di un microcontrollore a 3.3V.
Passaggi di Progettazione:

1. Limite di Corrente:Il pin GPIO può erogare 20mA. Questo corrisponde alla corrente tipica del LED. Non è necessario un driver esterno.
2. Calcolo della Resistenza (per un margine di sicurezza):Anche se VCC (3.3V) è vicina a VF (~3.2V), una piccola resistenza in serie è una buona pratica per limitare la corrente di spunto. R = (3.3V - 3.2V) / 0.02A = 5 Ohm. Usare una resistenza da 10 Ohm per un limite più sicuro.
3. Layout del PCB:Utilizzare il land pattern consigliato. Collegare il catodo (identificato nel disegno di contorno) alla resistenza e poi al pin GPIO. Collegare l'anodo al rail 3.3V. Includere una piccola area di rame sotto il piazzole del LED per un leggero dissipatore termico.
4. Software:Portare il pin GPIO a livello alto per accendere il LED.

11.2 Esempio: Array Multi-LED per Illuminazione da Lavoro

Scenario:Progettare una luce sottopensile utilizzando 10 LED per un'illuminazione uniforme.
Considerazioni di Progettazione:

• Abbinamento del Colore:Specificare un unico bin di colore stretto (es. BE2) al proprio fornitore per evitare differenze di colore visibili tra i LED.
• Metodo di Pilotaggio:Utilizzare un driver LED a corrente costante in grado di erogare 200mA (10 LED * 20mA) per una configurazione in serie o serie-parallelo. Un semplice regolatore lineare sarebbe inefficiente a causa della caduta di tensione.
• Gestione Termica:Distanziare adeguatamente i LED sul PCB a nucleo metallico (MCPCB) per consentire la dissipazione del calore. I 120mW per LED si traducono in 1.2W totali, richiedendo una progettazione termica consapevole.
• Ottica:Il fascio nativo di 110 gradi può essere sufficiente. Per un aspetto più focalizzato o diffuso, considerare l'aggiunta di una guida luminosa o di un pannello diffusore.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

I LED bianchi come il LTW-020ZDCG tipicamente funzionano sul principio della conversione del fosforo. Il cuore del dispositivo è un chip semiconduttore, solitamente realizzato in nitruro di gallio e indio (InGaN), che emette luce blu quando polarizzato direttamente (la corrente elettrica lo attraversa). Questo chip emettitore di luce blu è rivestito o coperto da uno strato di materiale fosforo, spesso a base di granato di alluminio e ittrio (YAG) drogato con cerio.

Quando i fotoni blu del chip colpiscono il fosforo, una parte di essi viene assorbita. Il fosforo poi riemette questa energia come luce su uno spettro più ampio, prevalentemente nella regione gialla. La combinazione della luce blu rimanente non assorbita e della luce gialla emessa dal fosforo si mescola per produrre la percezione di luce bianca per l'occhio umano. Le esatte proporzioni di blu e giallo, e la specifica composizione del fosforo, determinano la temperatura di colore correlata (CCT) e le coordinate di cromaticità (x, y) della luce bianca prodotta, portando al dettagliato sistema di binning descritto nella scheda tecnica.

13. Tendenze e Sviluppi Tecnologici

Il campo dell'illuminazione a stato solido (SSL) continua a evolversi. Le tendenze generali osservabili nel settore, che forniscono contesto per componenti come questo, includono:

• Aumento dell'Efficienza (Lumen per Watt):I continui miglioramenti nell'epitassia dei semiconduttori, nel design dei chip e nella tecnologia dei fosfori aumentano costantemente l'efficienza luminosa dei LED bianchi, riducendo il consumo energetico a parità di emissione luminosa.
• Miglioramento della Qualità del Colore:Lo sviluppo di miscele multi-fosforo e nuovi materiali fosforici (es. punti quantici) mira a migliorare l'Indice di Resa Cromatica (CRI), rendendo i colori più naturali sotto l'illuminazione LED, e ad offrire una gamma più ampia di temperature di colore precise.
• Miniaturizzazione e Maggiore Densità:I progressi nel packaging consentono ingombri dei LED più piccoli e densità di potenza più elevate, abilitando soluzioni di illuminazione più compatte e luminose.
• Illuminazione Intelligente e Connessa:L'integrazione dell'elettronica di controllo direttamente con i pacchetti o moduli LED per abilitare la regolazione dell'intensità, la sintonizzazione del colore e la connettività (IoT) è una tendenza in crescita, andando oltre i semplici componenti passivi.
• Affidabilità e Previsioni di Durata:Una migliore comprensione dei meccanismi di guasto e metodologie di test più avanzate portano a previsioni di durata più accurate (metriche L70, L90) in varie condizioni operative, cruciali per la progettazione illuminotecnica professionale.

Componenti come quello descritto in questa scheda tecnica rappresentano un punto maturo in questa progressione tecnologica, offrendo una soluzione affidabile e standardizzata per un'ampia gamma di applicazioni di illuminazione generale.