Scheda Tecnica LED SMD Arancione LTSA-G6SVUAETU - Grado Automotive - 140mA - 3.2V Tip - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento fornisce le specifiche tecniche complete per un LED SMD ad alta luminosità, progettato per processi di assemblaggio automatizzati e applicazioni con vincoli di spazio. Il mercato primario di riferimento per questo componente è l'industria automobilistica, in particolare per applicazioni di accessori dove l'affidabilità e le prestazioni in condizioni ambientali variabili sono fondamentali.

Il dispositivo è realizzato utilizzando la tecnologia InGaN (Nitruro di Indio e Gallio) per produrre una sorgente luminosa gialla, che viene poi filtrata attraverso una lente arancione per ottenere il colore di uscita finale. Questa combinazione consente una generazione efficiente della luce e un controllo preciso del colore. Il package è progettato per essere compatibile con i processi standard di saldatura a rifusione a infrarossi, rendendolo adatto alla produzione di massa su circuiti stampati (PCB).

1.1 Caratteristiche e Vantaggi Principali

• Qualifica Automotive:Il dispositivo è qualificato con riferimento allo standard AEC-Q101D, che definisce i test di stress per semiconduttori discreti in applicazioni automobilistiche. Ciò garantisce l'affidabilità nelle condizioni severe tipiche dei veicoli.
• Conformità RoHS:I materiali e il processo di produzione sono conformi alla direttiva sulla restrizione delle sostanze pericolose, rendendolo adatto ai mercati globali con normative ambientali rigorose.
• Pronto per la Produzione:Il componente è fornito in un formato di package standard EIA su nastro da 12mm avvolto su bobine da 7 pollici di diametro. Questo imballaggio è compatibile con le attrezzature automatiche pick-and-place, ottimizzando la linea di assemblaggio.
• Gestione Termica:Il lead frame del catodo è progettato per fungere anche da dissipatore di calore, aiutando a disperdere l'energia termica dalla giunzione del semiconduttore, aspetto critico per mantenere prestazioni e longevità.
• Compatibilità con IC:Le caratteristiche elettriche sono progettate per essere compatibili con le tensioni e correnti di pilotaggio standard dei circuiti integrati.

2. Parametri e Caratteristiche Tecniche

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Il funzionamento in queste condizioni non è garantito.

• Dissipazione di Potenza (Pd):900 mW
• Corrente Diretta Continua (IF):250 mA
• Corrente Diretta di Picco:500 mA (in condizioni pulsate: ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms)
• Tensione Inversa (VR):Il dispositivo non è progettato per funzionamento inverso. L'applicazione di una polarizzazione inversa può causare un guasto immediato.
• Intervallo di Temperatura Operativa (Topr):-40°C a +110°C
• Intervallo di Temperatura di Stoccaggio (Tstg):-40°C a +110°C

2.2 Caratteristiche Termiche

La resistenza termica è un parametro chiave che indica quanto efficacemente il calore viene trasferito dalla giunzione del semiconduttore all'ambiente. Valori più bassi sono migliori per la gestione termica.

• Resistenza Termica Giunzione-Ambiente (RθJA):45 °C/W (tipico). Misurato su substrato FR4 (spessore 1.6mm) con una piazzola di rame di 16mm².
• Resistenza Termica Giunzione-Punto di Saldatura (RθJS):25 °C/W (tipico). Questo valore più basso indica un percorso termico più diretto dal chip al PCB attraverso i terminali.
• Temperatura Massima di Giunzione (Tj):150 °C. La temperatura interna del semiconduttore non deve superare questo limite.

2.3 Caratteristiche Elettro-Ottiche a 25°C

Questi parametri sono misurati in condizioni di test standard (Ta=25°C, IF=140mA) e definiscono le prestazioni fondamentali del LED.

• Intensità Luminosa (Iv):Varia da 4.5 cd (minimo) a 11.2 cd (massimo), con un valore tipico all'interno di questo intervallo. L'intensità è misurata utilizzando un sensore filtrato per corrispondere alla curva di risposta fotopica dell'occhio CIE.
• Angolo di Visione (2θ½):120 gradi (tipico). Questo ampio angolo di visione indica un pattern di emissione Lambertiano o quasi-Lambertiano, adatto per applicazioni che richiedono un'illuminazione ampia piuttosto che un fascio focalizzato.
• Coordinate Cromatiche (Cx, Cy):I valori tipici sono x=0.56, y=0.42. Queste coordinate sul diagramma cromatico CIE 1931 definiscono il punto colore arancione.
• Tensione Diretta (VF):Varia da 2.8V a 3.6V a 140mA, con un valore tipico di circa 3.2V. La tolleranza è di ±0.1V all'interno del suo specifico bin.
• Corrente Inversa (IR):10 µA (massimo) quando viene applicata una tensione inversa di 5V. Questo test è solo per caratterizzazione, poiché il dispositivo non è destinato al funzionamento in polarizzazione inversa.

3. Spiegazione 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. Il formato del codice di lotto è Vf/Iv/Tonalità (es. 24/EA/A20).

3.1 Binning della Tensione Diretta (Vf)

I LED sono raggruppati in base alla loro caduta di tensione diretta alla corrente di test di 140mA.

• Bin 24:2.8V ≤ Vf< 3.0V
• Bin 64:3.0V ≤ Vf< 3.2V
• Bin A4:3.2V ≤ Vf< 3.4V
• Bin E4:3.4V ≤ Vf ≤ 3.6V

La tolleranza all'interno di ogni bin è di ±0.1V.

3.2 Binning dell'Intensità Luminosa (Iv)

I LED vengono suddivisi in base alla loro emissione luminosa misurata.

• Bin DA:4.5 cd ≤ Iv<5.6 cd (13.1 lm a 16.0 lm)
• Bin DB:5.6 cd ≤ Iv<7.1 cd (16.0 lm a 20.6 lm)
• Bin EA:7.1 cd ≤ Iv<9.0 cd (20.6 lm a 26.1 lm)
• Bin EB:9.0 cd ≤ Iv ≤ 11.2 cd (26.1 lm a 32.5 lm)

La tolleranza su ogni bin di intensità è dell'±11%.

3.3 Binning del Colore (Tonalità)

I LED sono classificati in quadrilateri specifici sul diagramma cromatico CIE per garantire una precisa coerenza di colore. I bin (A10, A20, B10, B20) definiscono piccole regioni adiacenti attorno al punto colore arancione target (tipico x=0.56, y=0.42). La tolleranza per le coordinate (x, y) all'interno di ogni bin di tonalità è di ±0.01, garantendo un'ottima corrispondenza di colore per applicazioni dove l'aspetto uniforme è critico.

4. Informazioni Meccaniche e sul Package

4.1 Dimensioni del Package e Polarità

Il dispositivo utilizza un package SMD standard. Tutte le dimensioni sono in millimetri con una tolleranza generale di ±0.2mm salvo diversa specificazione. Una nota di progettazione importante è che il lead frame del catodo è internamente collegato al dissipatore primario del die del LED. Pertanto, la corretta identificazione del catodo (tipicamente segnato sul package o indicato nell'impronta) è cruciale non solo per la corretta connessione elettrica ma anche per una gestione termica ottimale. Si raccomanda di montare il dispositivo con un'adeguata piazzola termica collegata al catodo per massimizzare la dissipazione del calore.

4.2 Layout Consigliato delle Piazzole di Attacco PCB

Viene fornito un land pattern (impronta) suggerito per la saldatura a rifusione a infrarossi per garantire la formazione affidabile dei giunti di saldatura, un corretto auto-allineamento durante la rifusione e un efficace trasferimento di calore dalla piazzola termica del catodo al rame del PCB.

5. Linee Guida per l'Assemblaggio e la Manipolazione

5.1 Processo di Saldatura: Profilo di Rifusione IR

Il componente è qualificato per processi di saldatura senza piombo (Pb-free). Il profilo di rifusione raccomandato è conforme allo standard J-STD-020. I parametri chiave includono tipicamente:

• Preriscaldamento/Rampa:Un aumento controllato per attivare il flussante e minimizzare lo shock termico.
• Zona di Soak:Un periodo a temperatura elevata per garantire un riscaldamento uniforme del componente e della scheda.
• Zona di Rifusione:La temperatura di picco deve essere sufficientemente alta per formare giunti di saldatura affidabili ma non deve superare la tolleranza massima di temperatura del package LED (come definito nei valori massimi assoluti e nel livello di sensibilità all'umidità).
• Velocità di Raffreddamento:Un raffreddamento controllato per solidificare i giunti di saldatura e minimizzare lo stress.

Rispettare questo profilo è essenziale per prevenire danni da stress termico o temperatura eccessiva.

5.2 Pulizia

Se è richiesta una pulizia post-assemblaggio, devono 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 detergenti chimici non specificati o aggressivi può danneggiare la lente epossidica o il materiale del package, portando a una ridotta emissione luminosa o a guasti prematuri.

5.3 Sensibilità all'Umidità e Stoccaggio

Questo prodotto è classificato come Livello di Sensibilità all'Umidità (MSL) 2 secondo lo standard JEDEC J-STD-020.

• Confezione Sigillata:Quando conservato nella sua busta originale anti-umidità con essiccante, la durata di conservazione è di un anno a ≤30°C e ≤70% UR.
• Dopo l'Apertura:Una volta aperta la busta protettiva, i componenti devono essere conservati a ≤30°C e ≤60% UR. Si raccomanda di completare il processo di rifusione IR entro un anno dall'apertura.
• Stoccaggio Prolungato/Baking:Per componenti conservati fuori dalla confezione originale per oltre un anno, si raccomanda un baking a circa 60°C per almeno 48 ore prima della saldatura per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire il \"popcorning\" (crepe del package) durante la rifusione.

6. Imballaggio e Ordinazione

La configurazione di imballaggio standard è di 1000 pezzi per bobina da 7 pollici. I componenti sono forniti su nastro portante goffrato da 12mm di larghezza sigillato con nastro di copertura. Le dimensioni del nastro e della bobina sono conformi alle specifiche ANSI/EIA-481. Per quantità inferiori a una bobina intera, si applica una quantità minima di imballaggio di 500 pezzi per le rimanenze di magazzino. L'imballaggio garantisce la compatibilità con gli alimentatori delle attrezzature di assemblaggio automatico.

7. Note Applicative e Considerazioni di Progettazione

7.1 Applicazioni Target

Questo LED è specificato per applicazioni di accessori automobilistici. Ciò può includere illuminazione ambientale interna, spie del cruscotto, retroilluminazione di interruttori o illuminazione di accento esterna dove è richiesta una qualifica robusta (AEC-Q101). Non è destinato ad applicazioni critiche per la sicurezza come fari, luci di stop o indicatori di direzione senza preventiva consultazione e qualifica aggiuntiva.

7.2 Considerazioni sul Progetto del Circuito

• Pilotaggio in Corrente:Un LED è un dispositivo pilotato in corrente. Per impostare la corrente diretta (IF) deve essere utilizzata una sorgente di corrente costante o una resistenza limitatrice di corrente in serie con una sorgente di tensione. La condizione operativa tipica è 140mA, ma può essere pilotato fino al valore massimo in continua di 250mA con un adeguato progetto termico.
• Progetto Termico:La potenza dissipata nel LED (Pd ≈ VF * IF) genera calore. Utilizzando i valori di resistenza termica (RθJA, RθJS), il progettista può calcolare l'aumento previsto della temperatura di giunzione rispetto all'ambiente (ΔTj = Pd * Rθ). La temperatura di giunzione (Tj = Ta + ΔTj) deve essere mantenuta al di sotto di 150°C. Massimizzare l'area di rame collegata alla piazzola del catodo sul PCB è il modo più efficace per ridurre RθJS e gestire la temperatura.
• Protezione ESD:Sebbene non esplicitamente dichiarato nell'estratto della scheda tecnica fornita, i LED InGaN possono essere sensibili alle scariche elettrostatiche (ESD). Durante l'assemblaggio devono essere osservate le precauzioni standard di manipolazione ESD.

7.3 Affidabilità e Durata

La qualifica AEC-Q101D comporta una serie di test di stress accelerati che simulano i cicli di vita automobilistici, inclusa la vita operativa ad alta temperatura (HTOL), il ciclaggio termico e la resistenza all'umidità. Ciò fornisce fiducia nell'affidabilità del dispositivo per l'uso nel difficile ambiente automobilistico, dove estremi di temperatura, vibrazioni e umidità sono comuni. L'intensità luminosa e le caratteristiche della tensione diretta si sposteranno gradualmente nel corso di decine di migliaia di ore di funzionamento; la velocità di questo spostamento dipende fortemente dal mantenere la temperatura di giunzione il più bassa possibile durante il funzionamento.