Scheda Tecnica LED SMD LTSA-E67RUWETU - Bianco InGaN, Lente Gialla - 50mA, 170mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTSA-E67RUWETU è un LED ad alta luminosità per montaggio superficiale, progettato per processi di assemblaggio automatizzati e applicazioni con vincoli di spazio. Presenta una sorgente di luce bianca che utilizza la tecnologia InGaN (Nitruro di Indio e Gallio), alloggiata in un package con lente di colore giallo. Questa combinazione è concepita per soddisfare le esigenze delle moderne apparecchiature elettroniche che richiedono soluzioni di illuminazione compatte e affidabili.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

Questo LED si caratterizza per la compatibilità con le attrezzature automatizzate pick-and-place e i processi standard di saldatura a rifusione a infrarossi (IR), rendendolo ideale per la produzione di grandi volumi. I suoi mercati target principali includono l'elettronica di consumo, i sistemi di rete e, in particolare, le applicazioni per accessori automotive. Il dispositivo è qualificato secondo lo standard AEC-Q101 (Revisione D), sottolineando la sua idoneità per ambienti automotive dove l'affidabilità dei componenti è fondamentale. Ulteriori caratteristiche includono la conformità RoHS, il confezionamento su nastro da 8mm all'interno di bobine da 7 pollici e il precondizionamento al Livello di Sensibilità all'Umidità JEDEC 2a, garantendo stabilità durante lo stoccaggio e l'assemblaggio.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

Un esame dettagliato delle specifiche elettriche, ottiche e termiche è cruciale per una corretta progettazione del circuito e una gestione termica adeguata.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Sono specificati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C. La corrente diretta continua massima (DC) è di 50 mA. In condizioni di impulso (ciclo di lavoro 1/10, larghezza dell'impulso 0.1ms), è consentita una corrente diretta di picco di 100 mA. La dissipazione di potenza massima è di 170 mW. Il dispositivo è classificato per un intervallo di temperatura di funzionamento e stoccaggio da -40°C a +100°C. Superare questi limiti, specialmente la temperatura di giunzione, può portare a guasti catastrofici o a un significativo degrado dell'emissione luminosa e della durata di vita.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Misurato a Ta=25°C e una corrente di prova standard (IF) di 30mA, il dispositivo presenta un'intensità luminosa tipica che varia da un minimo di 1800 mcd a un massimo di 3550 mcd. La tensione diretta (VF) tipicamente è compresa tra 2.8V e 3.4V, con una tolleranza dichiarata di ±0.1V per ogni bin di tensione. L'angolo di visione (2θ1/2), definito come l'angolo in cui l'intensità è la metà del valore assiale, è di 120 gradi, indicando un pattern di emissione luminosa ampio e diffuso. Le coordinate di cromaticità sono specificate come x=0.3197, y=0.3131 sul diagramma CIE 1931, definendo il suo punto di bianco. La corrente inversa (IR) è al massimo di 10 µA a VR=5V, e la tensione di tenuta alla Scarica Elettrostatica (ESD) è di 2000V utilizzando il Modello del Corpo Umano (HBM). È fondamentale notare che il dispositivo non è progettato per funzionare in polarizzazione inversa; la condizione di prova della tensione inversa è solo a scopo informativo.

2.3 Caratteristiche Termiche

Una gestione termica efficace è essenziale per le prestazioni e la longevità del LED. La resistenza termica dalla giunzione all'ambiente (RθJA) è tipicamente di 280 °C/W, misurata su un substrato FR4 con spessore di 1.6mm e una piazzola di rame di 16mm². Più importante, la resistenza termica dalla giunzione al punto di saldatura (RθJS) è di 130 °C/W. Questo valore più basso è più rilevante per la progettazione in quanto rappresenta il principale percorso di conduzione del calore dal chip LED al circuito stampato (PCB). La temperatura di giunzione massima assoluta (TJ) è di 125°C. I progettisti devono assicurarsi che la temperatura di giunzione operativa, calcolata utilizzando la dissipazione di potenza e le resistenze termiche, rimanga ben al di sotto di questo limite per garantire l'affidabilità.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Il LTSA-E67RUWETU utilizza un sistema di binning completo per classificare le unità in base alla tensione diretta (VF), all'intensità luminosa (IV) e alle coordinate del colore. Ciò consente ai progettisti di selezionare LED con prestazioni coerenti per la loro applicazione.

3.1 Binning della Tensione Diretta (VF)

Le unità sono suddivise in tre bin di tensione: H (2.8V - 3.0V), J (3.0V - 3.2V) e K (3.2V - 3.4V). A ciascun bin viene applicata una tolleranza di ±0.1V. Selezionare LED dallo stesso bin VF aiuta a garantire una distribuzione uniforme della corrente quando più LED sono collegati in parallelo.

3.2 Binning dell'Intensità Luminosa (IV)

I bin di intensità garantiscono livelli di luminosità coerenti. I bin sono: X1 (1800 - 2240 mcd), X2 (2240 - 2800 mcd) e Y1 (2800 - 3550 mcd). All'interno di ciascun bin viene applicata una tolleranza di ±11%. Ciò consente una classificazione in base ai requisiti di output, influenzando potenzialmente il costo e la selezione per diverse fasce di prodotto.

3.3 Binning delle Coordinate del Colore

L'aspetto più complesso è il binning del colore. La scheda tecnica fornisce una tabella dettagliata delle coordinate di cromaticità che definiscono multiple regioni quadrilatere (bin) sul grafico CIE 1931, come LL, LK, ML, MK, NL, NK, ecc. Ciascun bin è definito da quattro punti di coordinate (x, y). Il tipico punto di colore (x=0.3197, y=0.3131) rientra in diversi di questi bin (ad es., LL, LK, ML). È specificata una tolleranza di ±0.01 per le coordinate della tonalità all'interno di un bin. Questo controllo rigoroso è vitale per applicazioni in cui la coerenza del colore è critica, come nei gruppi di indicatori o nell'illuminazione di fondo dove più LED sono visibili simultaneamente.

4. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

4.1 Dimensioni del Package e Polarità

Il LED è conforme a un contorno di package SMD standard EIA. Tutte le dimensioni sono fornite in millimetri con una tolleranza generale di ±0.2 mm salvo diversa specifica. Una nota di progettazione critica è che il lead frame dell'anodo funge anche da dissipatore di calore primario per il LED. Ciò significa che la piazzola dell'anodo sul PCB deve essere progettata con una massa termica adeguata e possibilmente collegata a via termiche o piani per dissipare efficacemente il calore. Una corretta identificazione dell'anodo e del catodo durante il layout è essenziale per un funzionamento corretto e prestazioni termiche ottimali.

4.2 Piazzola di Attacco PCB Raccomandata

La scheda tecnica include un diagramma per il layout raccomandato della piazzola di saldatura sul PCB per la saldatura a rifusione a infrarossi. Rispettare queste dimensioni garantisce un giunto di saldatura affidabile, un corretto allineamento e un efficace trasferimento di calore dalla piazzola termica del LED (anodo) al PCB.

4.3 Confezionamento su Nastro e Bobina

Per l'assemblaggio automatizzato, i LED sono forniti su nastro portante goffrato da 8mm di larghezza avvolto su bobine da 7 pollici (178mm) di diametro. Ogni bobina contiene 2000 pezzi. Il confezionamento è conforme alle specifiche ANSI/EIA-481. Note chiave includono: le tasche vuote dei componenti sono sigillate con nastro coprente ed è consentito un massimo di due componenti (lampade) mancanti consecutivi per bobina. Comprendere il passo del nastro e le dimensioni della bobina è necessario per programmare le attrezzature di assemblaggio automatizzate.

5. Guida alla Saldatura, Assemblaggio e Manipolazione

5.1 Profilo di Rifusione IR

Viene fornito un profilo di rifusione suggerito per processi di saldatura senza piombo, allineato allo standard J-STD-020. Questo profilo include tipicamente le fasi di preriscaldamento, stabilizzazione termica, rifusione (con un limite di temperatura di picco) e raffreddamento. Seguire il profilo raccomandato dal produttore è fondamentale per prevenire shock termici, difetti nei giunti di saldatura o danni alla struttura interna del LED e alla lente epossidica.

5.2 Pulizia

Se è richiesta una pulizia post-saldatura, dovrebbero essere utilizzati solo prodotti chimici specificati. La scheda tecnica raccomanda l'immersione in alcol etilico o isopropilico a temperatura ambiente normale per meno di un minuto. L'uso di prodotti chimici non specificati o aggressivi può danneggiare il materiale del package del LED, portando a scolorimento, crepe o delaminazione.

5.3 Stoccaggio e Sensibilità all'Umidità

Il prodotto è classificato come Livello di Sensibilità all'Umidità (MSL) 2a secondo JEDEC J-STD-020. Ciò significa che la busta sigillata a prova di umidità (con essiccante all'interno) ha una shelf life di 4 settimane dopo l'apertura se conservata in condizioni ≤ 30°C / 60% UR. Per lo stoccaggio a lungo termine prima dell'uso, le buste sigillate dovrebbero essere conservate a 30°C o meno e al 70% di umidità relativa o meno. I LED hanno un periodo di utilizzo consigliato di un anno mentre sono nel confezionamento sigillato a prova di umidità. Il mancato rispetto di queste precauzioni può portare al fenomeno del \"popcorning\" durante la rifusione, dove l'umidità assorbita evapora e crepa il package.

6. Note Applicative e Considerazioni di Progettazione

6.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo LED è adatto a una vasta gamma di apparecchiature elettroniche, inclusi ma non limitati a: telefoni cordless e cellulari, computer portatili, sistemi di rete e varie applicazioni per accessori automotive (ad es., illuminazione interna, retroilluminazione di interruttori, indicatori di stato). La sua qualifica AEC-Q101 lo rende un candidato per l'elettronica automotive non critica per la sicurezza.

6.2 Considerazioni di Progettazione

• Limitazione della Corrente:Utilizzare sempre una resistenza di limitazione della corrente in serie o un driver a corrente costante. La tensione diretta ha un intervallo (2.8-3.4V), quindi progettare per il VF massimo garantisce che il LED non superi la sua corrente nominale quando collegato a una sorgente di tensione fissa.
• Gestione Termica:L'anodo è il percorso termico. Progettare la piazzola dell'anodo sul PCB con un'area di rame sufficiente. Utilizzare via termiche per collegarsi a piani di massa/alimentazione interni o sul lato inferiore per la diffusione del calore. Calcolare la temperatura di giunzione attesa utilizzando P_Dissipata = VF * IF e ΔT = RθJS * P_Dissipata.
• Protezione ESD:Sebbene classificato per 2kV HBM, implementare misure standard di protezione ESD sugli ingressi del PCB e durante la manipolazione è considerata una buona pratica, specialmente in ambienti non controllati.

6.3 Avvertenze Importanti

La scheda tecnica dichiara esplicitamente che questi LED sono destinati a equipaggiamenti elettronici ordinari. Per applicazioni che richiedono un'affidabilità eccezionale dove un guasto potrebbe mettere a rischio la vita o la salute (ad es., aviazione, dispositivi medici, sistemi di sicurezza dei trasporti), è richiesta una consultazione con il produttore prima dell'integrazione nel progetto. Questa è una dichiarazione di non responsabilità standard che evidenzia il caso d'uso previsto del componente.

7. Approfondimento e Analisi Tecnica

7.1 Principio di Funzionamento

Il LTSA-E67RUWETU utilizza un chip semiconduttore InGaN (Nitruro di Indio e Gallio) per produrre luce bianca. Tipicamente, ciò si ottiene utilizzando un die InGaN che emette luce blu ricoperto da un fosforo giallo. Parte della luce blu viene convertita dal fosforo in luce gialla; la miscela di luce blu e gialla è percepita dall'occhio umano come bianca. La lente esterna di colore giallo può servire a modificare ulteriormente la temperatura di colore o a diffondere l'emissione luminosa, creando il colore finale percepito specificato dalle coordinate di cromaticità.

7.2 Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica include una curva di distribuzione spaziale (pattern di radiazione) (Fig. 2). Questa curva rappresenta graficamente l'intensità luminosa in funzione dell'angolo di visione, confermando la specifica dell'angolo di visione di 120 gradi. Mostra una distribuzione di tipo Lambertiano, comune per LED con lente diffondente, dove l'intensità è massima a 0 gradi (sull'asse) e diminuisce gradualmente verso i bordi.

7.3 Risposta a Domande Tecniche Comuni

D: Posso pilotare questo LED direttamente con 3.3V?

R: Non in modo affidabile senza un meccanismo di limitazione della corrente. Poiché VF può arrivare fino a 3.4V, una sorgente da 3.3V potrebbe non accendere alcune unità nei bin di tensione più alti (bin K). Per unità con un VF più basso (ad es., 2.9V), applicare 3.3V direttamente causerebbe un flusso di corrente eccessivo, potenzialmente superando il massimo di 50mA e danneggiando il LED. Utilizzare sempre una resistenza in serie o un driver a corrente costante.

D: Come interpreto i codici dei bin di colore come \"LL\" o \"MK\"?

R: Questi sono etichette arbitrarie per specifici quadrilateri sul diagramma di cromaticità CIE definiti nella tabella dei bin di colore. Rappresentano raggruppamenti stretti di punti colore. Per un aspetto coerente in un assemblaggio, specificare e utilizzare LED dello stesso codice di bin di colore.

D: Qual è il significato del valore RθJS inferiore a RθJA?

R: RθJA include la resistenza dalla giunzione al punto di saldatura PIÙ la resistenza dal PCB all'aria ambiente. RθJS isola le prestazioni del package LED e del suo attacco alla scheda. Un RθJS più basso significa che il LED stesso è relativamente efficiente nel trasferire calore al PCB. Le prestazioni di raffreddamento finali dipendono fortemente dalla progettazione del PCB (area di rame, strati, flusso d'aria).