Scheda Tecnica LED SMD LTLMH4 EV7DA - Dimensioni 4.2x4.2x2.0mm - Tensione 2.2V - Potenza 120mW - Rosso 624nm - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTLMH4 EV7DA è un LED SMD ad alta luminosità progettato per applicazioni di illuminazione impegnative. Utilizza una tecnologia di incapsulamento avanzata per offrire prestazioni ottiche superiori in un fattore di forma SMD compatto e standard del settore. Il dispositivo è progettato per essere compatibile con le linee di assemblaggio SMT automatizzate e i processi standard di rifusione senza piombo.

Questo LED presenta un pacchetto con lente specializzata, disponibile in configurazioni rotonda e ovale, che fornisce un diagramma di radiazione controllato. Questo design è particolarmente vantaggioso per le applicazioni di cartellonistica, poiché consente di ottenere un angolo di visione ristretto senza la necessità di lenti ottiche esterne aggiuntive, offrendo un vantaggio in termini di costo e spazio rispetto ai pacchetti SMD o PLCC standard. L'incapsulamento utilizza materiali epossidici avanzati che garantiscono un'eccellente resistenza all'umidità e protezione UV, assicurando un'affidabilità a lungo termine sia in ambienti interni che esterni.

1.1 Caratteristiche e Vantaggi Principali

• Elevata Intensità Luminosa:Fornisce un'intensità luminosa tipica di 4200 mcd a 20mA, consentendo display luminosi e visibili.
• Efficienza Energetica:Caratterizzato da un basso consumo energetico e un'elevata efficienza luminosa.
• Robustezza Ambientale:La superiore resistenza all'umidità e il pacchetto protetto dai raggi UV ne migliorano la durabilità.
• Conformità Ambientale:Completamente conforme alle direttive RoHS, è privo di piombo e alogeni.
• Design Ottico:Chip Red AlInGaP con incapsulamento diffuso, che emette a una lunghezza d'onda dominante di 624nm. La lente integrata fornisce un angolo di visione tipico di 70/45 gradi (come definito nelle curve caratteristiche).
• Pronto per la Produzione:Classificato MSL3 (Livello di Sensibilità all'Umidità 3), adatto per la manipolazione SMT standard con le opportune precauzioni.

1.2 Applicazioni Target e Mercato

Questo componente è specificamente rivolto ad applicazioni che richiedono alta visibilità e affidabilità nei sistemi di visualizzazione delle informazioni. I suoi principali casi d'uso includono:

• Segnali a Messaggio Video:Per display di grandi dimensioni interni ed esterni.
• Segnaletica Stradale:Adatto per segnali a messaggio variabile e indicatori di controllo del traffico.
• Segnaletica Generale:Inclusi cartelloni pubblicitari, pannelli informativi e sistemi di orientamento.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Il funzionamento a questi limiti non è garantito.

• Dissipazione di Potenza (Pd):Massimo 120 mW.
• Corrente Diretta di Picco (I_F(PEAK)):120 mA, consentita solo in condizioni pulsate (ciclo di lavoro ≤ 1/10, larghezza dell'impulso ≤ 10ms).
• Corrente Diretta Continua (I_F):50 mA continua.
• Derating:La corrente diretta continua deve essere ridotta linearmente di 0.75 mA/°C per temperature ambiente (T_A) superiori a 45°C.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento:-40°C a +85°C.
• Intervallo di Temperatura di Conservazione:-40°C a +100°C.
• Condizione di Rifusione:Resiste a una temperatura di picco di 260°C per un massimo di 10 secondi, secondo il profilo specificato.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi parametri sono specificati a una temperatura ambiente (T_A) di 25°C e definiscono le prestazioni tipiche del dispositivo.

• Intensità Luminosa (I_V):2000-5700 mcd, con un valore tipico di 4200 mcd a I_F= 20mA. La misurazione segue la curva di risposta dell'occhio CIE, e una tolleranza di test del ±15% è inclusa nella garanzia.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):70/45 gradi (tipico). Questo è l'angolo totale in cui l'intensità luminosa scende alla metà del valore assiale, misurato con una tolleranza di ±2 gradi.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_P):634 nm (tipico).
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):618-630 nm, con un valore tipico di 624 nm. Questa è la singola lunghezza d'onda che definisce il colore percepito, derivata dal diagramma di cromaticità CIE.
• Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ):15 nm (tipico), che indica la purezza spettrale dell'emissione rossa.
• Tensione Diretta (V_F):1.8-2.4 V, con un valore tipico di 2.2 V a I_F= 20mA.
• Corrente Inversa (I_R):Massimo 10 μA a una tensione inversa (V_R) di 5V.Nota Importante:Il dispositivo non è progettato per funzionare in polarizzazione inversa; questa condizione di test è solo per la caratterizzazione della dispersione.

2.3 Caratteristiche Termiche

Una gestione termica efficace è cruciale per le prestazioni e la durata del LED. La specifica di derating di 0.75 mA/°C sopra i 45°C evidenzia la necessità di un adeguato design termico del PCB, specialmente quando si opera alla corrente continua massima o vicino ad essa. Il terzo pad (P3/Anodo) nell'impronta è specificamente raccomandato per il collegamento a un pad termico o a un dissipatore di calore per facilitare la dissipazione del calore durante il funzionamento.

3. Specifica del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza di colore e luminosità nelle applicazioni di produzione, i LED vengono suddivisi in bin. Il LTLMH4 EV7DA utilizza due sistemi di binning indipendenti.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

I LED sono classificati in base alla loro intensità luminosa misurata a 20mA. Il codice del bin è stampato sulla busta di imballaggio.

• Bin ES:2000 - 2600 mcd
• Bin ET:2600 - 3400 mcd
• Bin EU:3400 - 4400 mcd
• Bin EV:4400 - 5700 mcd

Nota:Si applica una tolleranza di ±15% ai limiti di ciascun bin.

3.2 Binning della Tensione Diretta

I LED sono anche suddivisi in base alla loro caduta di tensione diretta a 20mA per aiutare nella progettazione del circuito per l'accoppiamento di corrente.

• Bin 1A:1.8 - 2.0 V
• Bin 2A:2.0 - 2.2 V
• Bin 3A:2.2 - 2.4 V

Nota:Si applica una tolleranza di ±0.1V ai limiti di ciascun bin.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento a curve caratteristiche tipiche essenziali per i progettisti. Sebbene i grafici specifici non siano riprodotti nel testo, includono tipicamente le seguenti relazioni, tutte misurate a 25°C salvo diversa indicazione:

• Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta (Curva I-V):Mostra come l'output luminoso aumenta con la corrente, tipicamente in modo sub-lineare a correnti più elevate a causa degli effetti termici e del calo di efficienza.
• Tensione Diretta vs. Corrente Diretta:Mostra la caratteristica V-I del diodo.
• Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Dimostra la diminuzione dell'output luminoso all'aumentare della temperatura di giunzione, un fattore critico per il design termico.
• Diagramma dell'Angolo di Visione (riferimento Fig.6):Illustra il diagramma di radiazione spaziale, confermando l'angolo di visione tipico di 70/45 gradi dove l'intensità scende al 50% del picco.
• Distribuzione Spettrale (riferimento Fig.1):Mostra lo spettro di emissione, centrato attorno alla lunghezza d'onda di picco di 634 nm con la larghezza a mezza altezza specificata di 15 nm.

Queste curve consentono ai progettisti di prevedere le prestazioni in condizioni operative non standard (correnti diverse, temperature) e sono vitali per ottimizzare i circuiti di pilotaggio e la gestione termica.

5. Informazioni Meccaniche e sul Pacchetto

5.1 Dimensioni di Contorno

Il pacchetto ha un'impronta compatta adatta per layout PCB ad alta densità.

• Dimensioni del Corpo:4.2mm ±0.2mm (L) x 4.2mm ±0.2mm (W).
• Altezza Totale:Massimo 6.2mm ±0.5mm.
• Altezza di Distacco:0.45mm nominale dalla superficie del PCB al fondo della flangia.
• Distanza dei Terminali:2.0mm ±0.5mm (misurata dove i terminali emergono dal pacchetto).
• Resina Sporgente:Un massimo di 1.0mm di resina può sporgere sotto la flangia del pacchetto.
• Tolleranze Generali:±0.25mm salvo diversa specifica nel disegno.

5.2 Identificazione della Polarità e Design dei Pad

Il dispositivo ha tre pad elettrici:

• P1: Anode.
• P2: Cathode.
• P3:Anodo (duplicato).

Il pattern di saldatura raccomandato include un pad arrotondato (R0.5) per P3.Nota Critica di Progettazione:Si raccomanda esplicitamente di collegare il pad P3 a un dissipatore di calore o a un meccanismo di raffreddamento sul PCB. La sua funzione principale è quella di distribuire il calore lontano dalla giunzione del LED durante il funzionamento, migliorando così le prestazioni e la longevità. Questo pad dovrebbe essere incorporato nella strategia di gestione termica del PCB.

6. Linee Guida per la Saldatura e l'Assemblaggio

6.1 Sensibilità all'Umidità e Conservazione

Questo componente è classificato come Livello di Sensibilità all'Umidità 3 (MSL3) secondo JEDEC J-STD-020.

• Conservazione in Busta Sigillata:I LED nella busta barriera all'umidità originale possono essere conservati fino a 12 mesi a <30°C e 90% UR.
• Tempo di Lavorazione (Floor Life):Dopo l'apertura della busta, i componenti devono essere saldati entro 168 ore (7 giorni) mantenendoli in condizioni di <30°C e 60% UR.
• Requisiti di Essiccazione (Baking):È richiesta l'essiccazione a 60°C ±5°C per 20 ore se: la scheda indicatrice di umidità mostra >10% UR; il tempo di lavorazione supera le 168 ore; o i componenti sono esposti a >30°C e 60% UR. L'essiccazione dovrebbe essere eseguita una sola volta.
• Manipolazione:I LED non utilizzati dovrebbero essere conservati con essiccante in una busta barriera all'umidità risigillata. Un'esposizione prolungata può ossidare i terminali argentati, influenzando la saldabilità.

6.2 Profilo di Rifusione

Il profilo di rifusione senza piombo raccomandato è fondamentale per un assemblaggio affidabile senza danneggiare il LED.

• Preriscaldamento/Soak:Temperatura da 150°C (min) a 200°C (max) per un massimo di 120 secondi.
• Tempo Liquido (t_L):Il tempo sopra 217°C dovrebbe essere di 60-150 secondi.
• Temperatura di Picco (T_P):Massimo 260°C.
• Tempo alla Temperatura di Classificazione (t_P):Il tempo entro 5°C dalla temperatura di classificazione specificata (255°C) non deve superare i 30 secondi.
• Tempo Totale di Rampa:Il tempo da 25°C alla temperatura di picco dovrebbe essere al massimo di 5 minuti.

Restrizioni Importanti:

• La rifusione non deve essere eseguita più di due volte.
• Il dispositivo è progettato per la rifusione enon è adatto per la saldatura a immersione.
• Evitare di applicare stress meccanici esterni al LED durante la saldatura mentre è ad alta temperatura.
• Evitare un raffreddamento rapido dalla temperatura di picco per prevenire shock termici.

6.3 Pulizia

Se è necessaria la pulizia dopo la saldatura, utilizzare solventi a base di alcol come l'alcool isopropilico. Evitare detergenti chimici aggressivi che potrebbero danneggiare la lente epossidica o il pacchetto.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifica di Imballaggio

I LED sono forniti in nastro trasportatore goffrato standard del settore per l'assemblaggio automatizzato pick-and-place.

• Larghezza del Nastro (W):16.0mm ±0.3mm.
• Passo delle Tasche (P):8.0mm ±0.1mm.
• Dimensioni del Rullo:Il nastro è avvolto su un rullo di diametro 330mm ±2mm.
• Quantità per Rullo:1,000 pezzi.
• Etichettatura:I rulli sono contrassegnati con etichette di avviso ESD (scarica elettrostatica), poiché si tratta di Dispositivi Sensibili alle Scariche Elettrostatiche che richiedono procedure di manipolazione sicure.

8. Raccomandazioni per Applicazioni e Progettazione

8.1 Progettazione del Circuito di Pilotaggio

I LED sono dispositivi pilotati a corrente. Per garantire una luminosità uniforme quando si pilotano più LED, specialmente in configurazioni parallele, èfortemente raccomandatoutilizzare una resistenza limitatrice di corrente in serie con ciascun LED (Modello di Circuito A). Pilotare i LED direttamente da una sorgente di tensione senza regolazione di corrente (Modello di Circuito B) non è raccomandato, poiché può portare a una significativa variazione di luminosità e potenziali danni da sovracorrente a causa della variazione naturale della tensione diretta (V_F) da dispositivo a dispositivo, anche all'interno dello stesso bin.

Il valore della resistenza (R) può essere calcolato usando la Legge di Ohm: R = (V_{Alimentazione}- V_F) / I_F, dove I_Fè la corrente operativa desiderata (es. 20mA) e V_Fdovrebbe essere scelta in modo conservativo, spesso utilizzando il valore massimo dalla scheda tecnica (2.4V) per garantire che la corrente non superi i limiti in tutte le condizioni.

8.2 Gestione Termica nell'Applicazione

Per prestazioni e durata ottimali:

• Utilizzare il Pad Termico (P3):Collegare sempre il terzo pad raccomandato (P3, Anodo) a una zona di rame o a un pattern di via termici dedicato sul PCB per fungere da dissipatore di calore.
• Rispettare il Derating di Corrente:Rispettare la regola di derating di 0.75 mA/°C per temperature ambiente superiori a 45°C. Ad esempio, a 65°C ambiente, la corrente continua massima si riduce a: 50 mA - [0.75 mA/°C * (65°C - 45°C)] = 35 mA.
• Layout del PCB:Utilizzare uno spessore e un'area di rame adeguati attorno ai pad del LED per condurre il calore lontano dal dispositivo.

8.3 Integrazione Ottica

La lente integrata che fornisce un angolo di visione di 70/45 gradi elimina la necessità di ottiche secondarie in molte applicazioni di segnaletica, semplificando il design meccanico. Per applicazioni che richiedono diversi diagrammi di fascio, è necessario consultare i dati tipici dell'angolo di visione e la curva del diagramma di radiazione per modellare l'output ottico finale.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto ai LED SMD standard (es. pacchetti 3528, 5050) o ai LED PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier), il LTLMH4 EV7DA offre vantaggi distintivi per la segnaletica:

• Controllo Ottico Superiore:Il pacchetto con lente dedicata fornisce un angolo di visione più stretto e controllato (70/45°) senza lenti aggiuntive, riducendo il costo e la complessità del sistema.
• Intensità Luminosa Maggiore:L'intensità tipica di 4200 mcd è significativamente più alta di quella dei LED SMD indicatori generici, rendendolo adatto per applicazioni con luce ambientale elevata o a lunga distanza di visione.
• Pacchetto Robusto:L'uso di epossidico avanzato resistente all'umidità e ai raggi UV offre una migliore protezione ambientale rispetto ai pacchetti standard, il che è fondamentale per la segnaletica esterna.
• Pad Termico:L'inclusione di un pad termico dedicato (P3) è una caratteristica di progettazione mirata a prestazioni termiche migliori rispetto a molti LED SMD standard, supportando correnti di pilotaggio più elevate e una longevità migliorata.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D1: Qual è la differenza tra Lunghezza d'Onda di Picco (634nm) e Lunghezza d'Onda Dominante (624nm)?

R1: La lunghezza d'onda di picco è la singola lunghezza d'onda al punto più alto dello spettro di emissione. La lunghezza d'onda dominante è derivata dalla scienza del colore (diagramma CIE) e rappresenta il colore percepito come una singola lunghezza d'onda. Per questo LED rosso, la lunghezza d'onda dominante di 624nm è il parametro chiave per la specifica del colore nelle applicazioni.

D2: Posso pilotare questo LED a 50mA in modo continuo?

R2: Sì, ma solo se la temperatura ambiente è di 45°C o inferiore. A temperature ambiente più elevate, la corrente deve essere ridotta secondo la regola di 0.75 mA/°C per prevenire il surriscaldamento e una degradazione accelerata.

D3: Perché una resistenza in serie è obbligatoria anche per un pilotaggio a tensione costante?

R3: La tensione diretta (V_F) di un LED ha un intervallo di tolleranza (1.8-2.4V). Collegare più LED in parallelo direttamente a una sorgente di tensione causerà il prelievo di una corrente sproporzionatamente maggiore da parte dei LED con V_Finferiore, portando a una mancata corrispondenza di luminosità e potenziali guasti. La resistenza in serie fornisce un feedback negativo, stabilizzando la corrente attraverso ciascun singolo LED.

D4: Quante volte posso rielaborare un circuito stampato con questo LED?

R4: Il LED può resistere a un massimo di due cicli di rifusione. La saldatura/rielaborazione manuale con un saldatore (a ≤315°C per ≤3 secondi) dovrebbe essere eseguita non più di una volta. Superare questi limiti rischia di danneggiare i fili di connessione interni o il pacchetto epossidico.

11. Studio di Caso di Progettazione e Utilizzo

Scenario: Progettazione di un Segnale Stradale a Messaggio Variabile ad Alta Visibilità Esterno.

Requisiti:Il segnale deve essere chiaramente visibile alla luce solare diretta a una distanza di 100 metri. Utilizzerà una matrice densa di pixel rossi. L'ambiente operativo varia da -20°C a +60°C. Il design deve garantire una luminosità uniforme e un'affidabilità a lungo termine.

Scelte di Progettazione con LTLMH4 EV7DA:

1. Selezione del Componente:L'elevata intensità luminosa tipica (4200 mcd) soddisfa il requisito di leggibilità alla luce solare. Il pacchetto resistente all'umidità/UV è essenziale per l'uso esterno.
2. Circuito di Pilotaggio:I LED sono disposti in una matrice. Ogni colonna è pilotata da una sorgente di corrente costante. All'interno di una colonna, i LED sono collegati in serie per garantire una corrente identica, evitando la necessità di resistenze individuali per LED e migliorando l'efficienza. La tensione di alimentazione è dimensionata per accogliere la somma delle cadute V_Fpiù il margine per il regolatore di corrente.
3. Gestione Termica:Data la possibilità di alte temperature ambiente (fino a 60°C), la corrente di pilotaggio viene ridotta. Utilizzando la valutazione massima di 50mA a 45°C e il derating di 0.75mA/°C, la corrente massima a 60°C è 38.75mA. Un design conservativo imposta la corrente operativa a 30mA. Il PCB è progettato con un ampio piano di massa termico collegato a tutti i pad P3 dei LED. I via termici sotto questo piano trasferiscono il calore sul retro del circuito, che è fissato al telaio in alluminio del segnale che funge da dissipatore di calore.
4. Binning per la Coerenza:Per garantire un aspetto uniforme, per l'intera produzione vengono specificati LED di un singolo bin di intensità luminosa (es. EU o EV) e di un singolo bin di tensione diretta (es. 2A), minimizzando la variazione da pixel a pixel.
5. Processo di Produzione:La classificazione MSL3 viene comunicata al produttore su contratto. Seguono le procedure di essiccazione prescritte se il tempo di lavorazione viene superato e aderiscono rigorosamente al profilo di rifusione di picco di 260°C per prevenire danni al pacchetto.

Questo caso dimostra come i parametri dettagliati nella scheda tecnica informino direttamente le decisioni di progettazione critiche per un prodotto finale affidabile e ad alte prestazioni.