Scheda Tecnica LED SMD LTSA-S089ZWETU - Lente Gialla Luce Bianca - 50mA - 170mW - Documentazione Tecnica in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTSA-S089ZWETU è un diodo a emissione luminosa (LED) a montaggio superficiale (SMD) progettato per l'assemblaggio automatizzato su circuito stampato (PCB) e per applicazioni in cui lo spazio è un vincolo critico. Questo componente utilizza un semiconduttore InGaN (Indio Gallio Nitruro) per produrre luce bianca, che viene poi filtrata attraverso una lente gialla. È progettato per affidabilità e prestazioni in una varietà di apparecchiature elettroniche.

1.1 Caratteristiche e Vantaggi Principali

• Conformità Ambientale:Il prodotto è conforme alla direttiva sulla restrizione delle sostanze pericolose (RoHS).
• Confezionamento per Automazione:Fornito in nastro da 8mm su bobine da 7 pollici di diametro, facilitando i processi di assemblaggio ad alta velocità pick-and-place.
• Sensibilità all'Umidità:Precondizionato per soddisfare il livello di sensibilità all'umidità JEDEC MSL 2a, garantendo affidabilità durante il processo di saldatura a rifusione.
• Qualifica Automotive:Il processo di qualifica fa riferimento allo standard AEC-Q102, che è la qualifica per test di stress per semiconduttori optoelettronici discreti in applicazioni automotive.
• Package Standardizzato:Presenta un package standard EIA (Electronic Industries Alliance).
• Compatibilità:Il dispositivo è compatibile con circuiti integrati (I.C.) e adatto all'uso con apparecchiature di posizionamento automatico.
• Processo di Saldatura:Compatibile con i processi di saldatura a rifusione a infrarossi (IR), standard per l'assemblaggio senza piombo.

1.2 Mercato Target e Applicazioni

Il mercato target principale per questo LED è l'industria automobilistica, in particolare per applicazioni accessorie. Il suo design robusto e la qualifica lo rendono adatto alle condizioni ambientali impegnative presenti nei veicoli. Casi d'uso potenziali includono illuminazione interna, indicatori del cruscotto, retroilluminazione di interruttori e altre funzioni di illuminazione non critiche all'interno dell'abitacolo.

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):170 mW. Questa è la massima quantità di potenza che il package LED può dissipare come calore senza superare i suoi limiti termici.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):100 mA. Questa è la massima corrente istantanea ammissibile, tipicamente specificata in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms) per prevenire il surriscaldamento.
• Corrente Diretta Continua (I_F):50 mA. Questa è la massima corrente diretta continua raccomandata per un funzionamento affidabile a lungo termine.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento & Stoccaggio:-40°C a +100°C. Questo ampio intervallo garantisce la funzionalità in ambienti ostili, dagli avviamenti a freddo ai vani motore caldi.

2.2 Caratteristiche Termiche

La gestione termica è cruciale per le prestazioni e la durata del LED. Una temperatura di giunzione eccessiva porta al degrado dell'emissione luminosa e a un guasto accelerato.

• Resistenza Termica, Giunzione-Ambiente (R_θJA):400 °C/W (Tipico). Misurato su un substrato FR4 con una piazzola di rame di 16mm², questo valore indica quanto efficacemente il calore viaggia dalla giunzione del semiconduttore all'aria circostante. Un valore più basso è migliore.
• Resistenza Termica, Giunzione-Punto di Saldatura (R_θJS):220 °C/W (Tipico). Questa è spesso una metrica più utile per il design, poiché misura la resistenza dalla giunzione alle piazzole del PCB, dove il calore viene principalmente condotto via. Questo valore è critico per calcolare la temperatura effettiva di giunzione durante il funzionamento.
• Temperatura Massima di Giunzione (T_J):125 °C. Il limite superiore assoluto per la temperatura alla giunzione del semiconduttore.

2.3 Caratteristiche Elettro-Ottiche a 25°C

Questi parametri sono misurati in condizioni di test standard (T_a=25°C, I_F=20mA) e definiscono le prestazioni del dispositivo.

• Flusso Luminoso (Φ_v):7 lm (Tipico), con un intervallo da 6 a 8 lm. Questa è la potenza luminosa totale percepita emessa.
• Intensità Luminosa (I_v):2450 mcd (Tipico), con un intervallo da 2100 a 2800 mcd. Questa è la quantità di potenza luminosa per angolo solido (candela) misurata lungo l'asse centrale. L'alto valore indica un'emissione luminosa intensa e focalizzata.
• 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. Un angolo di 120 gradi fornisce un fascio molto ampio, adatto per l'illuminazione d'area.
• Coordinate di Cromaticità (x, y):(0.32, 0.31) Tipico. Queste coordinate CIE 1931 definiscono il punto di bianco del LED. Una tolleranza di ±0.01 è applicata a queste coordinate nel processo di binning.
• Tensione Diretta (V_F):2.8V a 3.4V a 20mA, con un valore tipico intorno al centro di questo intervallo. Una tolleranza di ±0.1V è applicata all'interno dei bin.
• Tensione di Tenuta ESD:2 kV (Modello Corpo Umano, HBM). Questo valore indica un livello moderato di protezione contro le scariche elettrostatiche, adatto per ambienti di produzione controllati.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire prestazioni consistenti in produzione, i LED vengono suddivisi in bin in base a parametri chiave. Il LTSA-S089ZWETU utilizza un sistema a tre codici: Vf / Iv / Colore (es. D7/Y5/W30).

3.1 Binning della Tensione Diretta (Vf)

I LED sono raggruppati in base alla loro caduta di tensione diretta a 20mA per garantire uniformità di luminosità e assorbimento di corrente in circuiti paralleli o quando pilotati da una sorgente a tensione costante.

• Bin D7:Vf = 2.8V a 3.0V
• Bin D8:Vf = 3.0V a 3.2V
• Bin D9:Vf = 3.2V a 3.4V

3.2 Binning dell'Intensità/Flusso Luminoso (Iv)

Questo binning garantisce un livello di emissione luminosa consistente. Sia il flusso luminoso (lm) che l'intensità luminosa assiale (mcd) sono specificati per ogni bin.

• Bin Y5:6.0-6.5 lm / 2100-2275 mcd
• Bin Y6:6.5-7.0 lm / 2275-2450 mcd
• Bin Y7:7.0-7.5 lm / 2450-2625 mcd
• Bin Y8:7.5-8.0 lm / 2625-2800 mcd

Una tolleranza di ±10% è applicata all'intensità/flusso all'interno di ogni bin.

3.3 Binning del Colore (Cromaticità)

La consistenza del colore è critica nelle applicazioni in cui più LED sono usati insieme. Il binning è effettuato in base alle coordinate di cromaticità CIE 1931 (x, y).

• Bin W30:Questo bin è definito da un quadrilatero sul diagramma CIE con punti angolari a (x,y): Punto1 (0.312, 0.283), Punto2 (0.306, 0.316), Punto3 (0.331, 0.340), Punto4 (0.331, 0.307). Tutti i LED all'interno di un lotto di produzione avranno coordinate di colore che rientrano in questa regione, con una tolleranza di ±0.01.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fornisce un diagramma di distribuzione spaziale (Fig. 2). Questo grafico polare rappresenta visivamente l'angolo di visione di 120 gradi, mostrando come l'intensità luminosa diminuisce man mano che l'angolo di osservazione si allontana dall'asse centrale (0°). Il pattern è tipicamente Lambertiano o a "batwing" per LED ad ampio angolo, garantendo un'illuminazione uniforme su un'ampia area piuttosto che un fascio ristretto.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il LED è fornito in un package SMD standard del settore. Tutte le dimensioni sono in millimetri con una tolleranza standard di ±0.2mm salvo diversa specifica. Il package è disponibile in versione dorata per una migliore saldabilità e resistenza alla corrosione. Il disegno dimensionale specifico è incluso nella scheda tecnica originale, dettagliando lunghezza, larghezza, altezza e spaziatura dei terminali/piazzole.

5.2 Layout Raccomandato delle Piazzole PCB

Viene fornito un disegno del land pattern per la saldatura a rifusione a infrarossi o a fase di vapore. Questa impronta raccomandata garantisce una corretta formazione del giunto di saldatura, uno smaltimento termico adeguato e stabilità meccanica. Rispettare questo design è fondamentale per ottenere le prestazioni termiche specificate (R_θJS).

5.3 Identificazione della Polarità

Il catodo è tipicamente contrassegnato sul corpo del dispositivo, spesso con una sfumatura verde, una tacca o un angolo smussato sulla lente o sul package. La serigrafia del PCB dovrebbe indicare chiaramente la piazzola del catodo per prevenire il montaggio inverso durante l'assemblaggio.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione IR

Viene fornito un profilo di rifusione dettagliato, conforme a J-STD-020 per processi senza piombo. I parametri chiave includono:

• Preriscaldamento:Rampa fino a 150-200°C.
• Tempo di Soak/Preriscaldamento:Massimo 120 secondi per consentire l'equalizzazione della temperatura e l'attivazione del flussante.
• Temperatura di Picco:Massimo 260°C. Il tempo sopra il liquidus (es. 217°C) dovrebbe essere controllato per minimizzare lo stress termico sul package LED e sulla lente epossidica.
• Velocità di Raffreddamento:Controllata per prevenire shock termici.

6.2 Stoccaggio e Manipolazione

Essendo un dispositivo di Livello di Sensibilità all'Umidità (MSL) 2a:

• Busta Sigillata:Conservare a ≤30°C e ≤70% UR. Utilizzare entro un anno dalla data di sigillatura della busta.
• Dopo l'Apertura:Conservare a ≤30°C e ≤60% UR. Si raccomanda di completare la rifusione IR entro 4 settimane dall'esposizione.
• Stoccaggio Prolungato (Aperto):Conservare in un contenitore sigillato con essiccante o in un essiccatore a azoto.
• Ribaking:Se esposto per più di 4 settimane, effettuare il baking a 60°C per almeno 48 ore prima della saldatura per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire l'effetto "popcorn" durante la rifusione.

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 ambiente per meno di un minuto. Evitare prodotti chimici aggressivi o non specificati che potrebbero danneggiare la lente epossidica o le marcature del package.

7. Confezionamento e Informazioni d'Ordine

7.1 Specifiche Nastro e Bobina

I LED sono confezionati in nastro portante goffrato da 8mm di larghezza. Il nastro è avvolto su una bobina standard da 7 pollici (178mm) di diametro. Ogni bobina contiene 2000 pezzi. Il confezionamento è conforme alle specifiche ANSI/EIA-481. I dettagli dimensionali chiave per la dimensione della tasca, il passo del nastro e il mozzo della bobina sono forniti nei disegni della scheda tecnica.

7.2 Informazioni Etichetta

L'etichetta della bobina include il numero di parte (LTSA-S089ZWETU) e i codici bin specifici per Tensione (Vf), Intensità (Iv) e Colore (es. D7/Y5/W30). Ciò consente una precisa tracciabilità e selezione in base ai requisiti dell'applicazione.

8. Suggerimenti Applicativi e Considerazioni di Progetto

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Illuminazione Interna Automotive:Luci mappa, luci di lettura, illuminazione vani piedi e illuminazione ambientale generale dell'abitacolo.
• Indicatori e Retroilluminazione:Retroilluminazione per pulsanti, interruttori e grafiche del quadro strumenti. Indicatori di stato per sistemi infotainment o controllo clima.
• Elettronica di Consumo:Adatto per dispositivi che richiedono un'illuminazione bianca intensa e ad ampio angolo dove viene utilizzato l'assemblaggio automatizzato.

8.2 Considerazioni di Progetto Critiche

• Pilotaggio della Corrente:Pilotare sempre il LED con una sorgente di corrente costante, non a tensione costante. La corrente operativa raccomandata è 20mA per le caratteristiche ottiche specificate. Superare i 50mA in DC violerà i valori massimi assoluti.
• Progettazione Termica:Calcolare la temperatura di giunzione prevista (T_J) utilizzando la formula: T_J= T_A+ (R_θJA× P_D), dove P_D= V_F× I_F. Assicurarsi che T_Jrimanga ben al di sotto di 125°C per l'affidabilità. Utilizzare il layout PCB raccomandato e un'adeguata area di rame per lo smaltimento termico.
• Progettazione Ottica:L'angolo di visione di 120 gradi fornisce una dispersione molto ampia. Per una luce più focalizzata, sarebbero necessarie ottiche secondarie (lenti o riflettori).
• Protezione ESD:Sebbene classificato per 2kV HBM, implementare misure standard di protezione ESD sul PCB (es. diodi di soppressione di tensione transiente) è una buona pratica, specialmente in ambienti automotive.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Il LTSA-S089ZWETU si differenzia attraverso la combinazione di attributi mirati ai mercati degli accessori automotive:

• Qualifica di Grado Automotive:Il riferimento ad AEC-Q102 è un differenziatore chiave rispetto ai LED di grado commerciale, implicando test in condizioni di stress ambientale più stringenti (cicli termici, umidità, ecc.).
• Ampio Intervallo di Temperatura Operativa:L'intervallo da -40°C a +100°C supera le specifiche tipiche dei LED commerciali, che spesso si fermano a +85°C.
• Binning Colore Specifico (W30):Fornisce un punto di bianco definito, cruciale per applicazioni che richiedono consistenza di colore tra più unità.
• Alta Intensità Luminosa:Un valore tipico di 2450 mcd a 20mA è un'emissione relativamente alta per un LED SMD ad ampio angolo, offrendo una buona efficienza di luminosità.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

10.1 Posso pilotare questo LED a 50mA in modo continuo?

Sebbene il Valore Massimo Assoluto per la corrente diretta continua sia 50mA, le Caratteristiche Elettro-Ottiche sono specificate a 20mA. Operare a 50mA produrrà più luce ma genererà anche significativamente più calore (Dissipazione di Potenza ~ Vf * 50mA). Ciò aumenterà la temperatura di giunzione, potenzialmente riducendo la durata e causando un degrado più rapido dell'emissione luminosa. È essenziale eseguire un'analisi termica approfondita se si intende operare vicino alla corrente massima.

10.2 Qual è la differenza tra Flusso Luminoso (lm) e Intensità Luminosa (mcd)?

Il Flusso Luminoso (lumen) misura la quantità totale di luce visibile emessa dal LED in tutte le direzioni. L'Intensità Luminosa (candela) misura quanto luminoso appare il LED da una direzione specifica, tipicamente lungo il suo asse centrale. Questo LED ha un'alta intensità assiale (mcd) ma anche un fascio ampio (120°), risultando in un flusso totale moderato (lm). Per l'illuminazione d'area, il flusso è più rilevante; per un indicatore direzionale, l'intensità è più rilevante.

10.3 Perché la procedura di stoccaggio e baking è così importante?

Il package in epossidica può assorbire umidità dall'aria. Durante il processo di saldatura a rifusione ad alta temperatura, questa umidità intrappolata può vaporizzare rapidamente, creando pressione interna. Ciò può causare delaminazione tra l'epossidica e il lead frame o addirittura crepare il package (effetto "popcorn"), portando a guasti immediati o latenti. Seguire le procedure di manipolazione MSL 2a previene questa modalità di guasto.

11. Studio di Caso Applicativo Pratico

Scenario: Progettazione della Retroilluminazione di una Console Centrale Automotive.Un progettista deve illuminare diversi pulsanti e un piccolo display grafico. Sceglie il LTSA-S089ZWETU per la sua qualifica automotive, la luce bianca e l'ampio angolo di visione. Progetta un PCB con il layout delle piazzole raccomandato, utilizzando un driver a corrente costante da 20mA per ogni LED. Seleziona LED dallo stesso bin di intensità (es. Y6) e colore (W30) per garantire uniformità di luminosità e colore su tutti i pulsanti. Il PCB è progettato con un piano di massa collegato alle piazzole dei LED per favorire la dissipazione del calore. Durante l'assemblaggio, la bobina sigillata viene utilizzata entro la sua "floor life", e il profilo di rifusione IR è rigorosamente seguito. Il prodotto finale offre un'illuminazione uniforme e affidabile che soddisfa i requisiti di temperatura e longevità automotive.

12. Introduzione al Principio Tecnologico

Il LTSA-S089ZWETU si basa sulla tecnologia dei semiconduttori InGaN (Indio Gallio Nitruro). In un LED bianco, un chip InGaN che emette luce blu è ricoperto da uno strato di fosforo. Quando il chip emette luce blu, il fosforo ne assorbe una parte e riemette luce a lunghezze d'onda più lunghe (giallo, rosso). La combinazione della luce blu residua e della luce convertita dal fosforo appare bianca all'occhio umano. La lente gialla agisce quindi come un filtro finale, potenzialmente regolando la temperatura di colore o fornendo un'estetica specifica. Questa tecnologia di LED bianco a conversione di fosforo è efficiente e consente la creazione di vari punti di bianco.

13. Tendenze e Sviluppi del Settore

La tendenza nei LED SMD per l'automotive e l'illuminazione generale continua verso una maggiore efficienza (più lumen per watt), un indice di resa cromatica (CRI) migliorato e una maggiore affidabilità a temperature di giunzione più elevate. C'è anche una tendenza verso la miniaturizzazione dei package mantenendo o aumentando l'emissione luminosa. Inoltre, i sistemi di illuminazione intelligente che integrano elettronica di controllo direttamente con i LED stanno diventando più diffusi. Per gli interni automotive, l'illuminazione ambientale dinamica con capacità multicolore e dimmer è una tendenza in crescita, sebbene questo componente specifico sia una soluzione monocromatica e statica adatta per applicazioni di illuminazione funzionale ed economiche.