Scheda Tecnica LED SMD LTSA-S020ZWETA - Sorgente Bianca con Lente Gialla - 30mA - 100mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche per il LTSA-S020ZWETA, un diodo a emissione luminosa (LED) a montaggio superficiale (SMD). Questo componente è progettato per processi di assemblaggio automatizzato su circuito stampato (PCB) ed è adatto per applicazioni con vincoli di spazio in vari segmenti di apparecchiature elettroniche.

1.1 Caratteristiche

• Conforme alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose).
• Imballato su nastro da 12 mm su bobine da 7 pollici di diametro per la movimentazione automatizzata.
• Precondizionato al Livello di Sensibilità all'Umidità (MSL) 2a secondo JEDEC.
• Qualificazione con riferimento ad AEC-Q101 Rev D, uno standard per componenti a semiconduttore discreti.
• Outline del package standard EIA (Electronic Industries Alliance).
• Livelli di pilotaggio compatibili con circuiti integrati (I.C.).
• Compatibile con le attrezzature standard automatiche pick-and-place.
• Adatto per processi di saldatura a rifusione a infrarossi (IR).

1.2 Applicazioni

Questo LED è destinato all'uso in un'ampia varietà di apparecchiature elettroniche. La scheda tecnica menziona specificamente applicazioni nei veicoli da cantiere per funzioni accessorie. Le sue caratteristiche generali lo rendono adatto per l'elettronica di consumo, indicatori e retroilluminazione dove è desiderata una sorgente bianca con una tonalità di uscita giallastra.

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. Il funzionamento in queste condizioni non è garantito.

• Dissipazione di Potenza (Pd):100 mW. Questa è la potenza massima che il package può dissipare sotto forma di calore.
• Corrente Diretta di Picco (I_F(PEAK)):50 mA. Questa è la corrente istantanea massima, tipicamente specificata in condizioni impulsive (ciclo di lavoro 1/10, larghezza dell'impulso 0.1ms) per gestire lo stress termico.
• Corrente Diretta Continua (I_F):30 mA. Questa è la massima corrente diretta continua per un funzionamento affidabile.
• Intervallo di Temperatura Operativa (T_opr):-40°C a +100°C. L'intervallo di temperatura ambiente entro il quale il dispositivo è progettato per funzionare.
• Intervallo di Temperatura di Conservazione (T_stg):-40°C a +100°C. L'intervallo di temperatura per la conservazione in stato non operativo.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi parametri sono misurati a una temperatura ambiente standard di 25°C e definiscono le prestazioni tipiche del dispositivo.

• Intensità Luminosa (I_V):180 - 450 mcd (millicandela) a una corrente di prova (I_F) di 2 mA. Questa misura la luminosità percepita in una direzione specifica. L'ampio intervallo indica che viene utilizzato un sistema di binning (vedi Sezione 3).
• Angolo di Visione (2θ_1/2):120 gradi (tipico). Questo è l'angolo totale a cui l'intensità luminosa scende alla metà del suo valore assiale (sull'asse), indicando un pattern di visione ampio.
• Coordinate Cromatiche (x, y):x=0.3197, y=0.3131 a I_F=2 mA. Queste coordinate CIE 1931 definiscono il punto di colore della luce bianca su un diagramma di cromaticità.
• Tensione Diretta (V_F):2.25 - 2.95 V a I_F=2 mA. La caduta di tensione ai capi del LED quando conduce corrente. Anche qui viene applicato un sistema di binning.
• Tensione Inversa (V_Z):6 - 8 V a I_Z=10 mA. Questa è la tensione Zener o di breakdown.Importante:Il dispositivo non è progettato per il funzionamento in inversione; questo parametro è solo per scopi di test IR.
• Corrente Inversa (I_R):10 μA (max) a V_R=5V. La piccola corrente di dispersione quando viene applicata una polarizzazione inversa.
• Tensione di Tenuta ESD:2000 V (Modello del Corpo Umano). Questo indica un livello moderato di protezione dalle scariche elettrostatiche.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nella produzione, i LED vengono selezionati (binnati) in base a parametri chiave. Il LTSA-S020ZWETA utilizza un sistema a tre codici: Vf / Iv / Colore (es. E3 / S2 / LL).

3.1 Binning della Tensione Diretta (Vf)

I LED sono categorizzati in bin (da E1 a E7) in base alla loro tensione diretta a 2 mA. Ogni bin ha un intervallo di 0.1V, con una tolleranza complessiva di ±0.1V per bin. Ad esempio, il bin E3 copre Vf da 2.45V a 2.55V.

3.2 Binning dell'Intensità Luminosa (Iv)

I LED sono suddivisi in bin (S1, S2, T1, T2) in base alla loro luminosità a 2 mA. I bin rappresentano livelli di intensità crescenti, con il bin T2 che offre l'uscita più alta (355-450 mcd). La tolleranza su ogni bin è ±11%.

3.3 Binning del Colore (Cromaticità)

Questo è il parametro di binning più complesso. I LED vengono selezionati in base alle loro coordinate cromatiche CIE (x, y) misurate a 2 mA. La scheda tecnica fornisce una tabella dettagliata con codici bin (es. JL, JK, KL, LL, LK, ML, MK, NL, NK, OL, OK, PL, PK) definiti da regioni quadrilatere sul diagramma di cromaticità. Ogni regione è specificata da quattro punti di coordinate (x, y). La tolleranza per la tonalità (x, y) all'interno di un bin è ±0.01. Un grafico del diagramma di cromaticità è tipicamente incluso per visualizzare questi bin.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica include curve caratteristiche tipiche per aiutare la comprensione della progettazione.

4.1 Distribuzione Spaziale

Un diagramma polare (Fig. 2) illustra il pattern di radiazione spaziale del LED. L'angolo di visione di 120 gradi è confermato da questa curva, che mostra come l'intensità luminosa vari con l'angolo rispetto all'asse centrale. Questo è cruciale per applicazioni che richiedono pattern di illuminazione specifici.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il LED è conforme a un outline di package SMD standard. Le dimensioni chiave includono la dimensione del corpo, la spaziatura dei terminali e l'altezza complessiva. Tutte le dimensioni sono fornite in millimetri con una tolleranza tipica di ±0.2 mm salvo diversa indicazione. Il colore della lente è giallo, mentre il materiale del chip della sorgente luminosa è InGaN, che produce luce bianca.

5.2 Piazzola di Saldatura PCB Raccomandata

Viene fornito un diagramma dell'impronta che mostra il layout raccomandato delle piazzole di rame sul PCB per una saldatura affidabile. Questo include dimensione, forma e spaziatura delle piazzole per garantire una corretta formazione del giunto saldato durante la rifusione e una buona adesione meccanica.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

6.1 Profilo di Rifusione IR

Viene fornito un profilo di rifusione a infrarossi suggerito per processi di saldatura senza piombo (Pb-free), allineato allo standard J-STD-020. Questo profilo definisce i parametri critici per il forno di rifusione: temperatura e tempo di preriscaldamento, velocità di riscaldamento, temperatura di picco, tempo sopra il liquidus (TAL) e velocità di raffreddamento. Rispettare questo profilo è essenziale per prevenire danni termici al package del LED.

6.2 Pulizia

Se è necessaria la pulizia dopo la saldatura, dovrebbero essere utilizzati solo prodotti chimici specificati. La scheda tecnica raccomanda l'immersione in alcol etilico o alcol isopropilico a temperatura normale per meno di un minuto. Prodotti chimici non specificati potrebbero danneggiare il materiale del package del LED.

6.3 Condizioni di Conservazione

• Confezione Sigillata:Conservare a ≤30°C e ≤70% di Umidità Relativa (UR). Il prodotto ha una durata di conservazione di un anno quando conservato nella sua busta originale a tenuta di umidità con essiccante.
• Confezione Aperta:Per i componenti rimossi dalla loro confezione originale, l'ambiente di conservazione non deve superare i 30°C e il 60% di UR. Si raccomanda vivamente che questi componenti con "vita a terra" (floor life) vengano sottoposti a saldatura a rifusione IR entro 168 ore (7 giorni) dall'esposizione per evitare danni indotti dall'umidità ("popcorning") durante la rifusione.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

I LED sono forniti su nastro portacomponenti goffrato standard del settore.

• Larghezza del Nastro:12 mm.
• Diametro della Bobina:7 pollici.
• Quantità per Bobina:2000 pezzi.
• Quantità Minima di Imballo:500 pezzi per quantità residue.
• L'imballaggio è conforme alle specifiche EIA-481-1-B. Il nastro è sigillato con un nastro di copertura ed è consentito un massimo di due componenti mancanti consecutivi.

8. Suggerimenti Applicativi

8.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo LED è adatto per spie luminose generali, display di stato e retroilluminazione nell'elettronica di consumo e industriale. La sua menzione specifica negli accessori per veicoli da cantiere suggerisce l'uso in indicatori del cruscotto, retroilluminazione dei pannelli di controllo o illuminazione accessoria esterna dove è desiderata una luce bianca con tonalità giallastra per estetica o specifiche esigenze funzionali.

8.2 Considerazioni di Progettazione

• Limitazione di Corrente:Utilizzare sempre una resistenza di limitazione in serie o un circuito di pilotaggio a corrente costante. Non collegare direttamente a una sorgente di tensione. La massima corrente continua continua è 30 mA.
• Gestione Termica:Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa (100mW max), garantire un'adeguata area di rame sul PCB o l'uso di via termiche può aiutare a mantenere temperature di giunzione più basse, promuovendo longevità e stabilità dell'emissione luminosa.
• Precauzioni ESD:Sebbene classificato per 2kV HBM, durante l'assemblaggio dovrebbero essere osservate le normali precauzioni di manipolazione ESD.
• Progettazione Ottica:L'angolo di visione di 120 gradi fornisce un'ampia dispersione. Per luce focalizzata, sarebbero necessarie ottiche secondarie (lenti, guide luminose).

9. Avvertenze e Note sull'Affidabilità

I LED descritti sono destinati a apparecchiature elettroniche ordinarie. Per applicazioni che richiedono un'affidabilità eccezionale dove un guasto potrebbe mettere in pericolo la vita o la salute (es. aviazione, dispositivi medici, sistemi di sicurezza dei trasporti), sono obbligatorie consultazioni specifiche e qualificazioni oltre questa scheda tecnica standard. Il dispositivo non è progettato per il funzionamento con tensione inversa nel circuito applicativo.

10. Confronto Tecnico e Posizionamento

Questo LED si posiziona come un componente SMD generico e conveniente. I principali fattori di differenziazione includono la sua specifica combinazione di colore bianco con lente gialla, il riferimento di qualificazione ad AEC-Q101 (comune nei contesti automobilistici) e il precondizionamento a MSL 2a per una migliore resistenza all'umidità durante la saldatura. Rispetto a LED ad altissima luminosità o ad angolo stretto, offre una combinazione bilanciata di luminosità adeguata, angolo di visione molto ampio e caratteristiche di affidabilità standard adatte per applicazioni commerciali di volume.

11. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Qual è la differenza tra il colore della lente e il colore della sorgente?

R: Il colore della sorgente (Bianco, da un chip InGaN) è la luce generata internamente. La lente gialla funge da filtro/incapsulante, tingendo la luce emessa finale, risultando in un aspetto bianco caldo o bianco-giallastro.

D: Come seleziono il bin giusto per la mia applicazione?

R: Per applicazioni in cui la coerenza del colore è critica (es. array multi-LED), specificare un bin colore stretto (es. LL) e potenzialmente un bin Vf stretto. Per indicatori singoli dove la luminosità assoluta è fondamentale, specificare un bin Iv più alto (T1 o T2). Il vostro distributore può fornire i bin disponibili a magazzino.

D: Posso pilotare questo LED a 30mA in modo continuo?

R: Sì, 30mA è la massima corrente continua continua nominale. Tuttavia, per una longevità ottimale e per tenere conto degli aumenti di temperatura ambiente, è spesso consigliato pilotare a una corrente inferiore (es. 20mA) che fornirà comunque luminosità sufficiente per molte applicazioni.

D: Perché la condizione di conservazione dopo l'apertura della busta è così rigorosa (168 ore)?

R: I package SMD possono assorbire umidità dall'aria. Durante il processo di saldatura a rifusione ad alta temperatura, questa umidità intrappolata può vaporizzarsi rapidamente, causando delaminazione interna o crepe ("popcorning"). Le 168 ore di vita a terra (floor life) sono il tempo massimo di esposizione sicuro per componenti classificati MSL 2a prima che debbano essere ricotti per rimuovere l'umidità.

12. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Scenario: Progettazione di un pannello indicatore di stato per un controllore industriale.Il pannello richiede più LED per mostrare alimentazione, guasto e stato di standby. Il progettista sceglie il LTSA-S020ZWETA per il suo ampio angolo di visione, garantendo la visibilità da varie angolazioni nella sala controllo. Per garantire luminosità e colore uniformi su tutti gli indicatori, il progettista specifica un singolo bin di intensità luminosa (es. T2) e un singolo bin colore (es. LL) nella distinta base (BOM). Viene scelta una corrente costante di 20mA per ogni LED, utilizzando una semplice resistenza calcolata dalla Vf tipica (dal bin Vf scelto, es. 2.5V per E3) e dalla tensione di alimentazione. Il layout del PCB segue l'impronta della piazzola raccomandata e l'officina di assemblaggio utilizza il profilo di rifusione IR senza piombo fornito. I componenti vengono utilizzati entro le 168 ore di vita a terra dopo l'apertura della busta.

13. Introduzione al Principio di Funzionamento

I Diodi Emettitori di Luce (LED) sono dispositivi a semiconduttore che emettono luce quando una corrente elettrica li attraversa. Questo fenomeno è chiamato elettroluminescenza. Nel LTSA-S020ZWETA, la regione attiva è realizzata in materiali Nitruro di Gallio e Indio (InGaN), progettati per emettere fotoni nello spettro blu/ultravioletto. Uno strato di fosforo all'interno del package assorbe una parte di questa luce primaria e la riemette come luce gialla. La combinazione della luce blu rimanente e della luce gialla convertita risulta nella percezione di luce bianca. La lente esterna in resina epossidica colorata di giallo modifica ulteriormente la temperatura di colore e fornisce protezione ambientale e sagomatura meccanica del fascio luminoso.

14. Tendenze Tecnologiche

L'industria dell'optoelettronica continua ad avanzare in diverse aree chiave rilevanti per tali componenti: aumento dell'efficienza luminosa (più luce in uscita per watt di ingresso elettrico), miglioramento dell'indice di resa cromatica (CRI) per i LED bianchi e maggiore affidabilità in condizioni ambientali severe (temperature più elevate, umidità). Le tendenze nel packaging includono la miniaturizzazione, substrati con migliore gestione termica e un controllo ottico più preciso integrato nel package. Inoltre, c'è una forte spinta verso livelli più elevati di standardizzazione nei test, nel binning e nella qualificazione dell'affidabilità (come AEC-Q101) per soddisfare le esigenze dei mercati automobilistico e industriale.