Scheda Tecnica LED LTLMR4EVX3DA - Dimensioni 4.2x4.2x6.9mm - Tensione 1.8-2.4V - Potenza 120mW - Rosso 626nm - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTLMR4EVX3DA è un LED SMD ad alta luminosità progettato per applicazioni di illuminazione impegnative. Utilizza un chip AllnGaP rosso con una lunghezza d'onda di picco di emissione di 626nm, racchiuso in un package rosso diffuso. Questo dispositivo è progettato per fornire un'uscita di intensità luminosa superiore, mantenendo al contempo un basso consumo energetico e un'elevata efficienza.

Il vantaggio principale di questo LED risiede nel suo design ottico integrato. Il package presenta una geometria della lente specifica che fornisce un angolo di visione controllato e stretto (tipicamente 35°), eliminando la necessità di ottiche esterne aggiuntive in molte applicazioni per cartelli segnaletici. Ciò si traduce in un diagramma di radiazione uniforme, ideale per display di messaggi. Inoltre, il componente è realizzato utilizzando una tecnologia epossidica avanzata, che offre un'eccellente resistenza all'umidità e protezione dai raggi UV, migliorando la sua affidabilità sia per uso interno che esterno. Il prodotto è pienamente conforme alle direttive RoHS, essendo privo di piombo e alogeni.

Il mercato di riferimento include principalmente i produttori di segnaletica elettronica, come cartelli a messaggio video, segnali stradali e vari pannelli informativi dove è richiesta un'illuminazione rossa costante, luminosa e focalizzata.

2. Analisi 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. L'operatività deve essere sempre mantenuta entro questi limiti.

• Dissipazione di Potenza (Pd):Massimo 120 mW. Questa è la potenza totale che il package può dissipare come calore a una temperatura ambiente (TA) di 25°C.
• Corrente Diretta Continua (IF):Massimo 50 mA in funzionamento continuo.
• Corrente Diretta di Picco:Massimo 120 mA, ma solo in condizioni pulsate (ciclo di lavoro ≤ 1/10, larghezza dell'impulso ≤ 10µs).
• Derating:La corrente diretta continua massima deve essere ridotta linearmente di 0,75 mA per ogni grado Celsius di aumento della temperatura ambiente oltre i 45°C.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento:Da -40°C a +85°C. Il dispositivo è classificato per funzionare entro questo intervallo di temperatura ambientale.
• Intervallo di Temperatura di Conservazione:Da -40°C a +100°C.
• Condizione di Saldatura a Rifusione:Resiste a una temperatura di picco di 260°C per un massimo di 10 secondi, compatibile con i processi standard di rifusione senza piombo.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi sono i parametri di prestazione tipici misurati a TA=25°C e IF=20mA, salvo diversa specificazione.

• Intensità Luminosa (Iv):Varia da un minimo di 5500 mcd a un massimo tipico di 12000 mcd. Il valore Iv è misurato utilizzando un sensore filtrato per corrispondere alla curva di risposta fotopica dell'occhio CIE. Ai valori garantiti viene applicata una tolleranza di test del ±15%.
• Angolo di Visione (2θ1/2):Tipicamente 35° (min 30°, max 40°). Questo è l'angolo totale in cui l'intensità luminosa scende alla metà del suo valore assiale (centrale). La tolleranza di misura è di ±2°.
• Lunghezza d'Onda di Picco di Emissione (λP):Tipicamente 634 nm. Questa è la lunghezza d'onda nel punto più alto dello spettro di emissione.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd):Tra 618 nm e 630 nm. Questa è l'unica lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano, calcolata dalle coordinate di cromaticità CIE, che definisce il colore come rosso.
• Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ):Tipicamente 15 nm. Questo indica la purezza spettrale o la larghezza di banda della luce emessa.
• Tensione Diretta (VF):Tra 1,8 V e 2,4 V a IF=20mA. Questa è la caduta di tensione ai capi del LED durante il funzionamento.
• Corrente Inversa (IR):Massimo 10 µA quando viene applicata una tensione inversa (VR) di 5V.Importante:Questo dispositivo non è progettato per funzionare in polarizzazione inversa; questo test è solo a scopo di caratterizzazione.

3. Specifica del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nelle produzioni in serie, i LED vengono suddivisi in bin in base a parametri chiave. Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfano requisiti specifici dell'applicazione per luminosità e tensione.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa (Iv)

I LED sono classificati in tre bin di intensità a IF=20mA. Il codice del bin è indicato sull'imballaggio.

• Bin W:Da 5500 mcd (Min) a 7200 mcd (Max)
• Bin X:Da 7200 mcd (Min) a 9300 mcd (Max)
• Bin Y:Da 9300 mcd (Min) a 12000 mcd (Max)

La tolleranza su ciascun limite del bin è del ±15%.

3.2 Binning della Tensione Diretta (VF)

I LED sono anche suddivisi in bin in base alla loro caduta di tensione diretta a IF=20mA.

• Bin 1A:Da 1,8 V (Min) a 2,0 V (Max)
• Bin 2A:Da 2,0 V (Min) a 2,2 V (Max)
• Bin 3A:Da 2,2 V (Min) a 2,4 V (Max)

La tolleranza su ciascun limite del bin è di ±0,1V.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene curve grafiche specifiche non siano dettagliate nel testo fornito, le tendenze di prestazione tipiche per tali LED possono essere dedotte dalla sezione delle caratteristiche elettriche/ottiche. Le relazioni chiave includono:

• Curva IV (Corrente vs. Tensione):La tensione diretta (VF) presenta una relazione logaritmica con la corrente diretta (IF). L'operatività alla corrente consigliata di 20mA garantisce che il dispositivo rimanga entro il suo intervallo VF specificato e i limiti di dissipazione di potenza.
• Intensità Luminosa vs. Corrente (Iv-IF):L'intensità luminosa generalmente aumenta con la corrente diretta, ma può diventare sub-lineare a correnti molto elevate a causa del calo di efficienza e degli effetti termici. Operare alla corrente continua specificata o al di sotto di essa è cruciale per mantenere prestazioni e longevità.
• Dipendenza dalla Temperatura:L'intensità luminosa tipicamente diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. La specifica di derating per la corrente diretta sopra i 45°C è una misura diretta per gestire questo effetto termico e prevenire il surriscaldamento.
• Distribuzione Spettrale:Lo spettro di emissione è centrato attorno a 634nm (picco) con una larghezza a mezza altezza tipica di 15nm, indicando una sorgente di luce rossa a banda relativamente stretta. La lunghezza d'onda dominante (618-630nm) determina il punto di colore percepito.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni di Contorno

Il LTLMR4EVX3DA è un dispositivo a montaggio superficiale con le seguenti dimensioni chiave (in millimetri, con pollici tra parentesi):

• Dimensioni del Corpo del Package: 4,2 ±0,2 [0,17±0,01] (Lunghezza) x 4,2 ±0,2 [0,17±0,01] (Larghezza).
• Altezza Totale: 6,9 ±0,5 [0,27±0,02].
• Larghezza del Terminale: 0,45 [0,02].
• Passo dei Terminali (Pitch): Misurato dove i terminali emergono dal package. La resina sporgente sotto la flangia è al massimo di 1,0mm [0,04\"].

La tolleranza generale è di ±0,25mm [.010\"] salvo diversa specificazione.

5.2 Identificazione della Polarità e Design del Pad

Il dispositivo ha tre terminali: P1 (Anodo), P2 (Catodo) e P3 (Anodo). La configurazione a doppio anodo è comune per flessibilità nel design termico ed elettrico. Viene fornito un pattern di pad di saldatura consigliato per garantire una corretta saldatura e gestione termica. Si raccomanda specificamente di collegare il pad P3 a un dissipatore di calore o a un meccanismo di raffreddamento per favorire la dissipazione del calore durante il funzionamento, aspetto critico per mantenere prestazioni e affidabilità.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Conservazione e Manipolazione (MSL3)

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

• Conservazione in Busta Sigillata:Può essere conservato fino a 12 mesi a <30°C e 90% UR.
• Tempo di Utilizzo a Punto (Floor Life):Dopo l'apertura della busta barriera all'umidità, i componenti devono essere saldati entro 168 ore (7 giorni) se mantenuti in condizioni <30°C / 60% UR.
• Essiccazione (Baking):Richiesta se la scheda indicatrice di umidità mostra >10% UR, se il tempo di utilizzo a punto supera le 168 ore, o se le parti sono esposte a >30°C / 60% UR. Condizione di essiccazione consigliata: 60°C ±5°C per 20 ore. L'essiccazione deve essere eseguita una sola volta.
• I LED non utilizzati devono essere conservati con essiccante in una busta barriera all'umidità risigillata per prevenire l'ossidazione dei terminali argentati.

6.2 Parametri di Saldatura

Saldatura a Rifusione (Consigliata):

• Preriscaldamento: 150–200°C
• Tempo di Preriscaldamento: massimo 120 secondi.
• Temperatura di Picco: massimo 260°C.
• Tempo al Picco: massimo 10 secondi.
• Numero Massimo di Rifusioni: 2.

Saldatura Manuale (Saldatore):

• Temperatura del Saldatore: massimo 315°C.
• Tempo di Saldatura: massimo 3 secondi per giunto.
• Numero Massimo di Cicli di Saldatura Manuale: 1.

Note Importanti:Questo LED è progettato per la saldatura a rifusione, non per la saldatura a immersione. Evitare di applicare stress esterni durante la saldatura mentre il LED è caldo ed evitare un raffreddamento rapido dalla temperatura di picco.

6.3 Pulizia

Se necessaria la pulizia, utilizzare solventi a base alcolica come l'alcool isopropilico.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

Il LTLMR4EVX3DA è fornito in nastro portacomponenti goffrato per l'assemblaggio automatizzato pick-and-place. Le dimensioni del nastro sono specificate per essere compatibili con le apparecchiature SMT standard. Ogni bobina contiene un totale di 1.000 pezzi. La specifica di imballaggio garantisce che i componenti siano protetti e orientati correttamente durante la spedizione e la manipolazione.

8. Note Applicative e Considerazioni di Progetto

8.1 Applicazioni Tipiche

• Cartelli a messaggio video e display di grande formato.
• Segnali stradali e segnaletica.
• Pannelli informativi e pubblicitari.
• Altri apparecchi elettronici che richiedono indicatori rossi ad alta luminosità e focalizzati.

8.2 Progetto del Circuito di Pilotaggio

I LED sono dispositivi pilotati in 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). Non è raccomandato pilotare LED in parallelo senza una regolazione di corrente individuale (Modello di Circuito B), poiché piccole variazioni nella caratteristica della tensione diretta (VF) tra i singoli LED possono portare a differenze significative nella ripartizione della corrente e, di conseguenza, a una luminosità non uniforme.

8.3 Gestione Termica

Un corretto progetto termico è essenziale. Superare la temperatura massima di giunzione ridurrà l'emissione luminosa e accorcerà la durata di vita. Utilizzare il pattern di pad consigliato, collegando il pad termico (P3) a una zona di rame o a un dissipatore dedicato sul PCB per dissipare efficacemente la potenza massima di 120mW.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Il LTLMR4EVX3DA si differenzia dai LED SMD o di tipo PLCC standard grazie al suo design ottico integrato. Il package stesso fornisce un angolo di visione controllato e stretto (35°), che è un vantaggio chiave per le applicazioni su cartelli. Ciò elimina il costo, la complessità e i problemi di allineamento associati all'aggiunta di lenti esterne secondarie per ottenere un fascio focalizzato. La combinazione di alta intensità luminosa, un diagramma di radiazione predefinito e un package robusto e resistente all'umidità lo rende una soluzione specializzata ottimizzata per la segnaletica, rispetto ai LED generici con angoli di visione più ampi.

10. Domande Frequenti (FAQ)

D1: Posso pilotare questo LED senza una resistenza limitatrice di corrente?

R1: No. Un LED deve essere pilotato con una corrente controllata. Collegarlo direttamente a una sorgente di tensione causerà un flusso di corrente eccessivo, potenzialmente distruggendo il dispositivo all'istante. Utilizzare sempre una resistenza in serie o un driver a corrente costante.

D2: Perché l'angolo di visione è importante per le applicazioni su cartelli?

R2: Un angolo di visione stretto e controllato garantisce che la luce sia diretta verso l'osservatore e non venga sprecata illuminando aree al di fuori della zona di visione prevista. Ciò aumenta la luminosità percepita e l'efficienza del cartello, specialmente per la visione diretta.

D3: Cosa significa MSL3 e perché è necessaria l'essiccazione?

R3: MSL3 indica che il componente può assorbire umidità dall'aria. Durante la saldatura a rifusione, questa umidità intrappolata può trasformarsi rapidamente in vapore, causando delaminazione interna o \"popcorning\", che danneggia il package. L'essiccazione rimuove questa umidità assorbita prima del processo di saldatura ad alta temperatura.

D4: Posso usare questo LED per indicazione di tensione inversa?

R4: No. Il dispositivo non è progettato per il funzionamento inverso. La specifica della corrente inversa (IR) è solo a scopo di test. Applicare una tensione inversa continua probabilmente danneggerà il LED.

11. Caso di Studio Pratico di Progetto

Si consideri la progettazione di un cartello \"USCITA\" compatto. Il progetto richiede un'illuminazione rossa luminosa e uniforme sulle lettere. Utilizzando il LTLMR4EVX3DA, un array di LED può essere posizionato dietro un pannello diffusore. Grazie al suo angolo di visione di 35°, la luce di ciascun LED sarà focalizzata in avanti, minimizzando la dispersione e garantendo alta efficienza. Ogni LED nell'array sarebbe pilotato in una configurazione serie-parallelo, con ciascuna stringa in serie avente una resistenza limitatrice di corrente comune, alimentata da un'alimentazione DC stabile. Il fascio stretto aiuta a mantenere una luminosità uniforme su tutta la superficie del cartello senza punti caldi. La classificazione MSL3 richiede di pianificare il processo di assemblaggio per completare la saldatura entro le 168 ore di tempo di utilizzo a punto dopo l'apertura della bobina.

12. Principio di Funzionamento

I Diodi Emettitori di Luce (LED) sono dispositivi a semiconduttore che emettono luce attraverso l'elettroluminescenza. Quando una tensione diretta viene applicata attraverso la giunzione p-n, elettroni e lacune si ricombinano nella regione attiva (composta da AllnGaP per la luce rossa). Questa ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (particelle di luce). La lunghezza d'onda specifica (colore) della luce è determinata dall'energia del bandgap del materiale semiconduttore. Il package diffuso contiene fosfori o particelle di diffusione all'interno dell'incapsulante per ampliare l'estrazione della luce e creare un aspetto più uniforme dalla superficie emittente.

13. Tendenze Tecnologiche

La tendenza generale nella tecnologia LED per segnaletica e illuminazione continua verso una maggiore efficienza (più lumen per watt), un miglioramento della coerenza del colore e una maggiore affidabilità. La tecnologia di packaging si sta evolvendo per gestire meglio l'estrazione del calore, consentendo correnti di pilotaggio più elevate e una maggiore emissione luminosa da ingombri più piccoli. C'è anche un focus sullo sviluppo di materiali e strutture che mantengano le prestazioni su intervalli di temperatura più ampi e per una durata di vita più lunga. Per i LED colorati come il tipo rosso AllnGaP, la ricerca mira a migliorare l'efficienza a densità di corrente più elevate e a migliorare la stabilità del punto di colore nel tempo e nelle condizioni operative.