Scheda Tecnica LED Ciano LTLMR4TCY2DA - 505nm - Angolo di Visione 25° - 30mA - 105mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTLMR4TCY2DA è un LED SMD ciano ad alta luminosità, progettato per applicazioni di illuminazione impegnative. Utilizza la tecnologia avanzata InGaN per produrre luce con una lunghezza d'onda di picco di 505nm, alloggiato in un package diffondente che garantisce un pattern di radiazione uniforme. Una caratteristica chiave di questo dispositivo è il suo angolo di visione intrinsecamente stretto, tipicamente di 25 gradi, ottenuto tramite il design della lente del package senza necessità di ottiche secondarie aggiuntive. Ciò lo rende particolarmente adatto per applicazioni che richiedono un controllo preciso della direzione della luce. Il dispositivo è realizzato con materiali privi di piombo e alogeni, è pienamente conforme alla direttiva RoHS ed è classificato per la manipolazione a Livello di Sensibilità all'Umidità 3 (MSL3).

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

I vantaggi principali di questo LED includono l'elevata intensità luminosa, che varia da 12.000 a 27.000 mcd con una corrente di pilotaggio standard di 20mA, unita a un basso consumo energetico per un'elevata efficienza. Il package offre un'eccezionale resistenza all'umidità e protezione dai raggi UV grazie a una tecnologia epossidica avanzata. Il suo design è compatibile con le linee di assemblaggio standard SMT (Surface Mount Technology) e i processi di saldatura a rifusione industriale. Le applicazioni target sono principalmente nella segnaletica, dove visibilità elevata e distribuzione controllata della luce sono critiche, come cartelloni a messaggio video, segnali stradali e vari altri display informativi.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

Questa sezione fornisce una dettagliata suddivisione dei limiti operativi e delle caratteristiche prestazionali del LED in condizioni di test standard (TA=25°C).

2.1 Valori Massimi Assoluti

Il dispositivo non deve essere operato oltre questi limiti per evitare danni permanenti. La massima corrente continua in diretta (DC) è di 30 mA. Per il funzionamento in impulso, è ammessa una corrente di picco in diretta di 100 mA in condizioni specifiche (duty cycle ≤1/10, larghezza impulso ≤10ms). La massima dissipazione di potenza è di 105 mW. La corrente in diretta nominale si riduce linearmente di 0,5 mA per grado Celsius sopra una temperatura ambiente di 45°C. L'intervallo di temperatura operativa è da -40°C a +85°C, mentre l'intervallo di temperatura di stoccaggio arriva a +100°C. Il dispositivo può resistere alla saldatura a rifusione con una temperatura di picco di 260°C per un massimo di 10 secondi.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

In una condizione di test di IF=20mA, l'intensità luminosa (Iv) ha un intervallo tipico da 12.000 a 27.000 millicandele (mcd). L'angolo di visione (2θ1/2), definito come l'angolo totale in cui l'intensità scende alla metà del valore assiale, è tipicamente di 25 gradi, con un minimo di 20 gradi. La lunghezza d'onda di emissione di picco (λP) è di 505 nm. La lunghezza d'onda dominante (λd), che definisce il colore percepito, varia da 498 nm a 507 nm. La semilarghezza della linea spettrale (Δλ) è tipicamente di 28 nm, indicando la purezza spettrale dell'emissione ciano. La tensione in diretta (VF) a 20mA varia da un minimo di 2,7V a un massimo di 3,6V. La corrente inversa (IR) è limitata a un massimo di 10 μA con una tensione inversa (VR) di 5V; si noti che il dispositivo non è progettato per operare in polarizzazione inversa.

3. Specifiche del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza di colore e luminosità nella produzione, i LED vengono suddivisi in bin in base a parametri chiave.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

I LED sono classificati in tre bin di intensità (Z, 1, 2) in base alla loro emissione luminosa a 20mA. Il Bin Z copre da 12.000 a 16.000 mcd, il Bin 1 da 16.000 a 21.000 mcd e il Bin 2 da 21.000 a 27.000 mcd. Una tolleranza di ±15% viene applicata a ciascun limite di bin durante i test e la garanzia.

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

Per la coerenza del colore, la lunghezza d'onda dominante è suddivisa in due codici: C1 (da 498 nm a 503 nm) e C2 (da 503 nm a 507 nm). La tolleranza per ciascun limite di bin è di ±1 nm. Questo binning consente ai progettisti di selezionare LED che soddisfano requisiti specifici di punto colore per la loro applicazione.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene nel datasheet siano referenziate curve grafiche specifiche (Fig.1, Fig.6), il loro comportamento tipico può essere descritto. La curva corrente in diretta vs. tensione in diretta (I-V) mostrerà la caratteristica esponenziale standard del diodo. L'intensità luminosa è generalmente proporzionale alla corrente in diretta nell'intervallo operativo raccomandato. La lunghezza d'onda di emissione di picco (λP) e quella dominante (λd) possono mostrare lievi variazioni con i cambiamenti della temperatura di giunzione e della corrente di pilotaggio, cosa tipica per le sorgenti luminose a semiconduttore. Il profilo dell'angolo di visione stretto di 25 gradi indica un fascio altamente direzionale con un rapido decadimento al di fuori del cono centrale, vantaggioso per applicazioni che richiedono elevata luminosità sull'asse e minima dispersione della luce.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni di Contorno e Tolleranze

Il LED è fornito in un package per montaggio superficiale. Tutte le dimensioni sono fornite in millimetri, con una tolleranza generale di ±0,25mm salvo diversa specifica. Note chiave includono: una sporgenza massima della resina sotto la flangia di 1,0mm, e la spaziatura dei terminali misurata nel punto in cui essi emergono dal corpo del package. I progettisti devono fare riferimento al disegno dimensionale dettagliato per una pianificazione accurata dell'impronta.

5.2 Pattern Consigliato per le Piazzole di Saldatura

Per il design del PCB è raccomandato un layout specifico delle piazzole (P1, P2, P3). Una nota di design critica è che una delle piazzole (P3) è destinata a essere collegata a un dissipatore o altro meccanismo di raffreddamento. Questa piazzola è progettata per distribuire efficacemente il calore generato durante il funzionamento, essenziale per mantenere prestazioni e longevità, specialmente quando si opera a o vicino ai valori massimi nominali. Il dispositivo è progettato per la saldatura a rifusione e non è adatto per processi di saldatura a immersione.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione

È raccomandato un profilo di rifusione senza piombo. I parametri chiave includono: una fase di preriscaldamento/soak con temperatura tra 150°C e 200°C per un massimo di 120 secondi, un tempo sopra il liquido (T_L=217°C) tra 60 e 150 secondi, e una temperatura di picco (T_P) di 260°C. Il tempo entro 5°C dalla temperatura di classificazione specificata (T_C=255°C) non deve superare i 30 secondi. Il tempo totale da 25°C alla temperatura di picco deve essere mantenuto sotto i 5 minuti. Per la riparazione manuale con saldatore, la temperatura massima è di 315°C per non più di 3 secondi, e questa operazione deve essere eseguita una sola volta.

6.2 Stoccaggio e Sensibilità all'Umidità

Questo è un dispositivo MSL3. I LED in una busta barriera all'umidità non aperta possono essere stoccati fino a 12 mesi in condizioni inferiori a 30°C e 90% di Umidità Relativa (UR). Dopo l'apertura della busta, i componenti devono essere mantenuti in un ambiente sotto i 30°C e 60% UR, e tutta la saldatura deve essere completata entro 168 ore (7 giorni). È necessario un processo di baking a 60°C ±5°C per 20 ore se: la scheda indicatrice di umidità mostra >10% UR, la "floor life" (vita fuori busta) supera le 168 ore, o i dispositivi sono stati esposti a >30°C e 60% UR. Il baking deve essere eseguito una sola volta. Un'esposizione prolungata può ossidare i terminali argentati, influenzando la saldabilità. I LED non utilizzati devono essere risigillati con essiccante.

6.3 Pulizia

Se è necessaria la pulizia dopo la saldatura, devono essere utilizzati solo solventi a base alcolica come l'alcool isopropilico (IPA). Si devono evitare detergenti chimici aggressivi poiché potrebbero danneggiare la lente epossidica o le marcature sul package.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche di Imballaggio

I LED sono forniti su nastro portacomponenti goffrato e bobina. Le dimensioni del nastro sono specificate, con tasche progettate per trattenere i componenti in sicurezza. Ogni bobina standard contiene 1.000 pezzi. Per l'imballaggio sfuso, 1 bobina viene posta in una busta barriera all'umidità insieme a un essiccante e una scheda indicatrice di umidità. Tre di queste buste sono confezionate in una scatola interna (totale 3.000 pz). Dieci scatole interne sono poi confezionate in una scatola di spedizione esterna, per un totale di 30.000 pezzi per scatola esterna. L'imballaggio è chiaramente contrassegnato come contenente Dispositivi Sensibili alle Scariche Elettrostatiche (ESD), richiedendo procedure di manipolazione sicure.

8. Raccomandazioni Applicative e Considerazioni di Progetto

8.1 Scenari Applicativi Tipici

L'applicazione principale per questo LED è in vari tipi di segnaletica, sia indoor che outdoor. La sua elevata luminosità lo rende adatto per cartelloni a messaggio video e display informativi di grande formato dove la leggibilità alla luce solare può essere un fattore. L'angolo di visione stretto e controllato è ideale per segnali stradali e segnaletica direzionale, garantendo che la luce sia diretta verso l'osservatore con alta efficienza e minimo spreco. Può anche essere utilizzato in apparecchiature elettroniche ordinarie che richiedono un indicatore ciano luminoso o una retroilluminazione.

8.2 Considerazioni di Progetto

Pilotaggio della Corrente:È fortemente raccomandato un driver a corrente costante rispetto a una sorgente a tensione costante per garantire un'emissione luminosa stabile e prevenire la fuga termica. Il progetto dovrebbe far funzionare il LED a o sotto i 20mA raccomandati per una durata ottimale, utilizzando i 30mA massimi solo se assolutamente necessario e con un'adeguata gestione termica.
Gestione Termica:Nonostante il basso consumo, un efficace dissipazione del calore è cruciale per mantenere prestazioni e affidabilità, specialmente ad alte temperature ambiente o in array densamente impacchettati. Va implementato il collegamento raccomandato della piazzola P3 a un piano termico.
Progettazione Ottica:L'angolo di visione intrinseco di 25 gradi spesso elimina la necessità di lenti aggiuntive in molte applicazioni di segnaletica, semplificando il design meccanico. Tuttavia, per applicazioni che richiedono fasci ancora più stretti o pattern di distribuzione specifici, possono essere utilizzate ottiche secondarie.
Protezione dalle ESD:Essendo un dispositivo sensibile alle ESD, durante l'assemblaggio devono essere seguite le corrette procedure di manipolazione, inclusi l'uso di postazioni di lavoro e braccialetti collegati a terra.

9. Confronto e Differenziazione Tecnologica

Rispetto ai LED SMD standard (come i package 3528 o 5050) o ai package PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier), il LTLMR4TCY2DA offre un angolo di visione nativo significativamente più stretto. I LED SMD standard hanno spesso angoli di visione di 120 gradi o più, richiedendo lenti esterne o riflettori per ottenere un fascio stretto. Questo design integrato ad angolo stretto semplifica l'assemblaggio del prodotto finale, riduce il numero di componenti e può migliorare l'efficienza ottica minimizzando la perdita di luce nelle ottiche secondarie. La sua elevata intensità luminosa in un package compatto offre anche un vantaggio competitivo in applicazioni ad alta luminosità con vincoli di spazio.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Qual è la differenza tra lunghezza d'onda di picco (505nm) e lunghezza d'onda dominante (498-507nm)?
R: La lunghezza d'onda di picco è la singola lunghezza d'onda alla quale la potenza ottica emessa è massima. La lunghezza d'onda dominante è derivata dalle coordinate cromatiche sul diagramma CIE e rappresenta il colore percepito; è la singola lunghezza d'onda che corrisponderebbe al colore del LED se fosse una sorgente monocromatica pura. Per i LED con una larghezza spettrale, sono spesso vicine ma non identiche.

D: Posso pilotare questo LED con un'alimentazione da 3,3V?
R: Possibilmente, ma non direttamente. La tensione in diretta varia da 2,7V a 3,6V. Alcuni LED potrebbero accendersi debolmente a 3,3V, mentre altri con una Vf più alta potrebbero non accendersi affatto. Per un funzionamento affidabile e consistente è necessario un circuito driver a corrente costante.

D: Perché la classificazione MSL3 e il processo di baking sono importanti?
R: L'umidità assorbita nel package plastico può vaporizzarsi rapidamente durante il processo di saldatura a rifusione ad alta temperatura, causando delaminazione interna, crepe o l'effetto "popcorn", che distrugge il dispositivo. La classificazione MSL e le relative procedure di manipolazione sono critiche per garantire un'elevata resa di assemblaggio e un'affidabilità a lungo termine.

D: Come interpreto i codici di bin (es. 2, C1)?
R: Il codice di bin specifica il gruppo di prestazioni. Ad esempio, "2, C1" indica un LED del bin di intensità luminosa 2 (21.000-27.000 mcd) e del bin di lunghezza d'onda dominante C1 (498-503 nm). Specificare i bin consente ai progettisti di mantenere uniformità di luminosità e colore nei loro prodotti.

11. Studio di Caso di Progetto e Utilizzo

Scenario: Progettazione di un Segnale Pedonale ad Alta Visibilità.
Un ingegnere progettista sta creando un segnale "Cammina/Non Cammina" che deve essere chiaramente visibile alla luce solare diretta. Seleziona il LED LTLMR4TCY2DA per l'indicatore ciano "Cammina". Grazie all'angolo di visione stretto di 25 gradi, i LED possono essere disposti in un array compatto dietro un diffusore, garantendo un'illuminazione brillante e uniforme all'interno della zona di visione prevista per i pedoni, con minima inquinamento luminoso al di fuori di essa. L'elevata intensità luminosa (selezionando LED del Bin 2) garantisce la leggibilità alla luce solare. Il progettista implementa un driver a corrente costante impostato a 18mA per massimizzare la durata e utilizza il layout delle piazzole PCB raccomandato, collegando la piazzola termica a una grande area di rame sulla scheda per la dissipazione del calore. Si assicura che la ditta di assemblaggio segua le procedure di manipolazione MSL3 e il profilo di rifusione specificato per prevenire guasti legati all'umidità.

12. Principio di Funzionamento

Il LTLMR4TCY2DA è una sorgente luminosa a semiconduttore basata sulla tecnologia Nitruro di Indio e Gallio (InGaN). Quando viene applicata una tensione in diretta che supera la soglia del diodo, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva del chip semiconduttore. Questi portatori di carica si ricombinano, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica composizione del materiale InGaN determina l'energia della banda proibita, che a sua volta definisce la lunghezza d'onda della luce emessa - in questo caso, nella regione ciano dello spettro attorno ai 505 nm. Il package epossidico incapsula il chip, fornisce protezione meccanica, incorpora un diffusore senza fosfori per modellare il fascio e include caratteristiche per la resistenza ai raggi UV e all'umidità.

13. Tendenze Tecnologiche

Il mercato dei LED SMD continua a evolversi verso una maggiore efficienza (più lumen per watt), una maggiore densità di potenza e un'affidabilità superiore. Le tendenze rilevanti per questo tipo di dispositivo includono il continuo perfezionamento dei materiali InGaN per migliorare l'efficacia e la stabilità del colore in funzione della temperatura e della durata. La tecnologia di packaging avanza per fornire una migliore gestione termica dal chip al PCB, consentendo correnti di pilotaggio e luminosità maggiori da ingombri ridotti. C'è anche un focus sul miglioramento della resistenza all'umidità per ottenere classificazioni MSL più elevate, semplificando la logistica della catena di approvvigionamento. Inoltre, tolleranze di binning più strette sia per il colore che per il flusso stanno diventando standard per soddisfare le esigenze di applicazioni che richiedono una resa cromatica precisa e uniformità, come i display video a colori completi.