Scheda Tecnica LED LTLMR4EW2DA - Dimensione 4.2x4.2x6.9mm - Tensione 1.8-2.4V - Potenza 120mW - Rosso 624nm - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTLMR4EW2DA è un LED SMD ad alta luminosità progettato per l'assemblaggio elettronico moderno. Utilizza un chip AllnGaP rosso con una lunghezza d'onda di picco di 630nm, racchiuso in un package diffondente. Il suo obiettivo progettuale principale è fornire un'illuminazione intensa e focalizzata, adatta ad applicazioni che richiedono visibilità chiara senza ottiche secondarie aggiuntive.

I vantaggi principali di questo dispositivo includono l'elevata intensità luminosa, che raggiunge fino a 12000 mcd con una corrente di pilotaggio standard di 20mA, e il basso consumo energetico. Il package è realizzato con tecnologia epossidica avanzata, che garantisce una superiore resistenza all'umidità e protezione dai raggi UV, migliorando l'affidabilità sia per uso interno che esterno. È pienamente conforme agli standard ambientali senza piombo, senza alogeni e RoHS.

Il mercato di riferimento comprende un'ampia gamma di applicazioni per segnaletica e display. Il suo angolo visivo ristretto e controllato, tipicamente di 25°, lo rende particolarmente adatto per cartelloni a messaggi video, segnali stradali e vari pannelli informativi dove luce direzionale e alto contrasto sono essenziali.

2. Analisi dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al LED. Il funzionamento in queste condizioni non è garantito.

• Dissipazione di Potenza (Pd):120 mW. Questa è la massima quantità di potenza che il dispositivo può dissipare come calore a una temperatura ambiente (TA) di 25°C.
• Corrente Diretta Continua (IF):50 mA. La massima corrente diretta continua applicabile.
• Corrente Diretta di Picco:120 mA. È consentita solo in condizioni pulsate (duty cycle ≤ 1/10, larghezza impulso ≤ 10µs).
• Derating:La corrente diretta continua deve essere ridotta linearmente di 0,75 mA per ogni grado Celsius sopra i 45°C di temperatura ambiente per prevenire il surriscaldamento.
• Intervallo di Temperatura Operativa:-40°C a +85°C. L'intervallo di temperatura ambiente per un funzionamento affidabile.
• Intervallo di Temperatura di Conservazione:-40°C a +100°C.
• Condizioni 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 Elettro-Ottiche

Questi parametri sono misurati a TA=25°C e IF=20mA salvo diversa indicazione, e rappresentano le prestazioni tipiche.

• Intensità Luminosa (Iv):Varia da 7200 mcd (minimo) a 12000 mcd (massimo), con un valore tipico fornito. Ai limiti del bin viene applicata una tolleranza di test del ±15%.
• Angolo Visivo (2θ1/2):25° tipico, con un intervallo da 20° a 30°. Questo è l'angolo totale a cui l'intensità luminosa scende alla metà del valore assiale, definendo l'ampiezza del fascio.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λP):630 nm tipico. Questa è la lunghezza d'onda alla quale la distribuzione di potenza spettrale è massima.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd):Tra 618 nm e 630 nm. Questa è la singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano, che definisce il colore rosso.
• Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ):15 nm tipico. Indica la purezza spettrale o la saturazione del colore della luce emessa.
• Tensione Diretta (VF):Tra 1,8V e 2,4V a 20mA. Questa è la caduta di tensione ai capi del LED durante il funzionamento.
• Corrente Inversa (IR):10 µA massimo a una tensione inversa (VR) di 5V. Il dispositivo non è progettato per funzionamento in polarizzazione inversa; questo parametro è solo per il test della corrente di dispersione.

3. Specifica del Sistema di Binning

I LED vengono suddivisi in bin in base a parametri prestazionali chiave per garantire la coerenza all'interno di un lotto di produzione.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

I bin sono definiti dai valori minimi e massimi di intensità luminosa a IF=20mA.

• Codice Bin X:7200 mcd (Min) a 9300 mcd (Max).
• Codice Bin Y:9300 mcd (Min) a 12000 mcd (Max).
• Durante il test, a ciascun limite del bin viene applicata una tolleranza di ±15%.

3.2 Binning della Tensione Diretta

I bin sono definiti dagli intervalli di tensione diretta a IF=20mA.

• Codice Bin 1A:1,8V (Min) a 2,0V (Max).
• Codice Bin 2A:2,0V (Min) a 2,2V (Max).
• Codice Bin 3A:2,2V (Min) a 2,4V (Max).
• A ciascun limite del bin viene applicata una tolleranza di ±0,1V.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene i dati grafici specifici siano riportati nella scheda tecnica, le relazioni tipiche possono essere descritte:

• Curva IV (Corrente vs. Tensione):La tensione diretta (VF) mostra un aumento logaritmico con la corrente diretta (IF). Operare alla corrente consigliata di 20mA garantisce efficienza e longevità ottimali, evitando il calore eccessivo generato a correnti più elevate vicino al valore massimo.
• Dipendenza dalla Temperatura:L'intensità luminosa tipicamente diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. La specifica di derating per la corrente diretta (0,75 mA/°C sopra i 45°C) è una misura diretta per gestire questo effetto termico e mantenere le prestazioni.
• Distribuzione Spettrale:Lo spettro di emissione è centrato attorno a 630nm (picco) con una larghezza a mezza altezza relativamente stretta di 15nm, caratteristica del materiale AllnGaP, risultando in un colore rosso saturo.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni di Contorno

Il LED presenta un package SMD con lente rotonda o ovale. Le dimensioni chiave includono:

• Dimensioni del Corpo del Package: 4,2mm ±0,2mm in lunghezza e larghezza.
• Altezza Totale: 6,9mm ±0,5mm.
• Distanza tra i Terminali: 3,65mm ±0,2mm (misurata dove i terminali escono dal package).
• È specificata una sporgenza massima della resina di 1,0mm sotto la flangia.
• Tutte le dimensioni includono una tolleranza predefinita di ±0,25mm salvo diversa indicazione.

5.2 Identificazione della Polarità

Il dispositivo ha tre terminali (P1, P2, P3). P1 e P3 sono designati come Anodo (+), e P2 è designato come Catodo (-). L'orientamento corretto della polarità durante il layout del PCB e l'assemblaggio è fondamentale.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

6.1 Conservazione e Manipolazione

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

• Le buste barriera all'umidità non aperte possono essere conservate fino a 12 mesi a <30°C e 90% UR.
• Dopo l'apertura della busta, i componenti devono essere conservati a <30°C e 60% UR e devono essere sottoposti a saldatura entro 168 ore (7 giorni).
• È richiesta una essiccazione a 60°C ±5°C per 20 ore se la scheda indicatrice di umidità mostra >10% UR, la vita a banco supera le 168 ore, o si verifica un'esposizione a >30°C/60% UR. L'essiccazione deve essere eseguita una sola volta.
• Utilizzare le opportune precauzioni ESD (Scarica Elettrostatica) durante la manipolazione.

6.2 Processo di Saldatura

Il LED è compatibile con i profili standard di saldatura a rifusione senza piombo.

• Profilo di Rifusione:La temperatura di picco (Tp) non deve superare i 260°C. Il tempo sopra la temperatura di liquidus (Tl=217°C) deve essere compreso tra 60 e 150 secondi. Il tempo entro 5°C dalla temperatura di picco deve essere al massimo di 30 secondi.
• Saldatura Manuale:Se necessario, è possibile utilizzare un saldatore a una temperatura massima di 315°C per non più di 3 secondi per terminale, una sola volta.
• Pulizia:Si consiglia l'uso di alcol isopropilico o solventi simili a base alcolica per la pulizia post-saldatura, se richiesta.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifica di Imballaggio

I LED sono forniti su nastro portacomponenti goffrato per il posizionamento automatico.

• Nastro Portacomponenti:La larghezza è di 16,0mm ±0,3mm. Il passo delle tasche è di 8,0mm ±0,1mm.
• Bobina:Ogni bobina contiene 1.000 pezzi di LED.
• Protezione dall'Umidità:Ogni bobina è confezionata con un essiccante e una scheda indicatrice di umidità all'interno di una busta barriera all'umidità.
• Imballaggio in Cartone:3 bobine (3.000 pz) sono imballate per cartone interno. 10 cartoni interni (30.000 pz totali) sono imballati per cartone di spedizione esterno.

8. Raccomandazioni Applicative

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Cartelloni a Messaggi Video:Ideale per display pixelati grazie all'alta luminosità e all'angolo del fascio ristretto.
• Segnaletica Stradale e Semafori:Adatto per illuminazione supplementare o indicatori di stato che richiedono alta visibilità e affidabilità.
• Pannelli Informativi:Utilizzato in sistemi informativi per il trasporto pubblico, cartelloni pubblicitari al dettaglio e pannelli di stato industriali.

8.2 Considerazioni di Progettazione

• Limitazione di Corrente:Utilizzare sempre una resistenza di limitazione in serie o un driver a corrente costante per mantenere la corrente diretta al di sotto o al valore consigliato di 20mA per il funzionamento continuo.
• Gestione Termica:Assicurare un'adeguata area di rame sul PCB o via termiche per dissipare il calore, specialmente quando si opera ad alte temperature ambiente o vicino ai valori massimi. Rispettare la curva di derating della corrente sopra i 45°C.
• Progettazione Ottica:L'angolo visivo di 25° fornisce luce direzionale. Per un'illuminazione più ampia, potrebbero essere necessari più LED o pannelli diffusori.
• Verifica della Polarità:Verificare che l'impronta sul PCB corrisponda alla configurazione anodo/catodo (P1/P3 = Anodo, P2 = Catodo) per prevenire connessioni inverse.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

Rispetto ai LED standard SMD (es. 0603, 0805) o in package PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier), il LTLMR4EW2DA offre vantaggi distinti per applicazioni di segnaletica:

• Intensità Luminosa Superiore:Fornisce un output in mcd significativamente più alto in un package compatto, riducendo il numero di LED necessari per un dato livello di luminosità.
• Controllo del Fascio Integrato:La lente modellata fornisce un angolo visivo costante di 25° senza richiedere ottiche secondarie aggiuntive, semplificando il design meccanico e riducendo i costi di assemblaggio.
• Robustezza Ambientale Migliorata:La formulazione epossidica avanzata offre una migliore resistenza all'umidità e ai raggi UV rispetto ai package LED standard, migliorando la longevità in ambienti esterni o ostili.

10. Domande Frequenti (FAQ)

D1: Qual è la differenza tra Lunghezza d'Onda di Picco e Lunghezza d'Onda Dominante?

R1: La Lunghezza d'Onda di Picco (λP) è la lunghezza d'onda fisica alla quale il LED emette la massima potenza ottica. La Lunghezza d'Onda Dominante (λd) è un valore calcolato basato sulla sensibilità dell'occhio umano (curva CIE) che definisce il colore percepito. Per questo LED rosso, sono molto vicine (630nm vs. 618-630nm).

D2: Posso pilotare questo LED con un'alimentazione da 3,3V senza una resistenza?

R2: No. La tensione diretta è solo 1,8-2,4V. Collegarlo direttamente a 3,3V causerebbe una corrente eccessiva, superando il valore massimo e distruggendo il LED. È obbligatorio un resistore di limitazione o un regolatore di corrente.

D3: Cosa significa MSL 3 per il mio processo produttivo?

R3: MSL 3 significa che i componenti sono sensibili all'assorbimento di umidità. Dopo averli rimossi dalla busta sigillata, si hanno 168 ore (1 settimana) in condizioni di stabilimento (<30°C/60% UR) per completare il processo di saldatura a rifusione. Se questo tempo viene superato, i componenti devono essere essiccati prima dell'uso per prevenire danni da "popcorning" durante la saldatura.

D4: Come viene misurato e specificato l'angolo visivo?

R4: L'angolo visivo (2θ1/2) è l'ampiezza angolare totale in cui l'intensità luminosa è almeno la metà dell'intensità misurata direttamente sull'asse (0°). Un angolo tipico di 25° significa che la luce è concentrata all'interno di un cono relativamente stretto, ideale per applicazioni di illuminazione direzionale.

11. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Caso: Progettazione di un Pannello Indicatore di Stato Compatto

Un ingegnere sta progettando un pannello di controllo per apparecchiature industriali che richiede diversi indicatori di stato rossi ad alta visibilità. Lo spazio è limitato e gli indicatori devono essere visibili sotto luce ambientale intensa. Il LTLMR4EW2DA è stato selezionato perché la sua alta intensità luminosa (fino a 12000 mcd) garantisce la visibilità. Il ristretto angolo visivo di 25° significa che la luce non viene sprecata illuminando aree al di fuori della linea di vista diretta dell'operatore. Il package SMD consente l'assemblaggio automatico su PCB, riducendo i costi. Il progettista implementa un circuito semplice con un'alimentazione da 5V, una resistenza di limitazione calcolata per ~18mA (fornendo un margine di sicurezza sotto i 20mA) e segue le linee guida di manipolazione MSL3 per garantire la resa dell'assemblaggio. La resistenza all'umidità dell'epossidico garantisce l'affidabilità nel potenziale ambiente industriale umido.

12. Introduzione al Principio Tecnico

Il LTLMR4EW2DA è basato su un chip semiconduttore in Fosfuro di Alluminio Indio Gallio (AllnGaP). Quando una tensione diretta viene applicata attraverso la giunzione p-n, elettroni e lacune si ricombinano, rilasciando energia sotto forma di fotoni. La composizione specifica degli strati AllnGaP determina l'energia della banda proibita, che corrisponde direttamente alla lunghezza d'onda della luce emessa – in questo caso, nello spettro rosso (~624-630nm). L'incapsulante della lente diffondente è drogato con particelle di diffusione per ampliare l'estrazione della luce dal chip e creare un aspetto più uniforme e meno abbagliante rispetto a una lente trasparente, mentre la forma del package controlla l'angolo finale del fascio.

13. Tendenze e Sviluppi del Settore

La tendenza nei LED per indicatori e segnaletica continua verso una maggiore efficienza (più lumen o candela per watt), un'affidabilità migliorata e fattori di forma più piccoli. C'è anche una crescente enfasi sul controllo ottico preciso integrato direttamente nel package, come si vede con l'angolo visivo definito di questo dispositivo, per semplificare il design del prodotto finale. Le normative ambientali continuano a guidare l'eliminazione di sostanze pericolose, rendendo la conformità RoHS, senza piombo e senza alogeni uno standard. Inoltre, i progressi nei materiali di incapsulamento mirano a migliorare la resistenza al ciclo termico, all'umidità e all'esposizione ai raggi UV, estendendo la durata dei prodotti, specialmente per le applicazioni esterne a cui è destinato questo LED.