Scheda Tecnica LED LTLMH4TGX7DA - Dimensioni 4.2x4.2x6.2mm - Tensione 2.9V - Potenza 0.105W - Verde 525nm - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche per un LED SMD (Surface Mount Device) ad alta luminosità. Il dispositivo è progettato come componente per montaggio superficiale compatibile con i processi standard di assemblaggio SMT e saldatura a rifusione industriale. Viene fornito in un package adatto ad applicazioni che richiedono un diagramma di radiazione controllato senza ottiche aggiuntive.

1.1 Vantaggi Principali

• Alta Intensità Luminosa:Offre un'elevata emissione luminosa rispetto alle dimensioni del package.
• Efficienza Energetica:Caratterizzato da basso consumo energetico ed alta efficienza luminosa.
• Costruzione Robusta:Utilizza tecnologia epossidica avanzata che garantisce un'eccezionale resistenza all'umidità e protezione dai raggi UV.
• Conformità Ambientale:Il prodotto è privo di piombo, alogeni e conforme alla direttiva RoHS.
• Angolo di Visione Stretto:La lente del package è progettata per fornire un angolo di visione controllato e stretto (tipicamente 70/45°), rendendolo ideale per applicazioni di illuminazione direzionale come la segnaletica, senza necessità di ottiche secondarie.

1.2 Mercato di Riferimento & Applicazioni

Questo LED è principalmente destinato ad applicazioni di segnaletica e display dove affidabilità, luminosità e distribuzione controllata della luce sono critiche. Applicazioni tipiche includono:

• Display e pannelli a messaggi video.
• Segnaletica stradale informativa e di orientamento.
• Pannelli per messaggi e informazioni generali.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

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):Massimo 105 mW. Rappresenta la potenza totale che il package può dissipare sotto forma di calore.
• Corrente Diretta:La corrente diretta continua è nominale a 30 mA. È ammessa una corrente di picco più elevata di 100 mA in condizioni pulsate (ciclo di lavoro ≤ 1/10, larghezza dell'impulso ≤ 10ms).
• Derating Termico:La corrente diretta continua massima deve essere ridotta linearmente di 0.5 mA/°C per temperature ambiente (TA) superiori a 45°C.
• Intervallo di Temperatura:Funzionamento: -40°C a +85°C. Conservazione: -40°C a +100°C.
• Saldatura a Rifusione:Resiste ad una temperatura di picco massima di 260°C per 10 secondi, compatibile con i profili standard di rifusione senza piombo.

2.2 Caratteristiche Elettriche & Ottiche

Questi parametri sono misurati ad una temperatura ambiente (TA) di 25°C e definiscono le prestazioni del dispositivo in condizioni operative normali.

• Intensità Luminosa (Iv):Varia da 5000 mcd (min) a 14500 mcd (max) ad una corrente di prova (IF) di 20 mA, con un valore tipico di 9200 mcd. Una tolleranza di prova del ±15% si applica ai limiti dei bin.
• Tensione Diretta (VF):Tipicamente 2.9V, con un intervallo da 2.5V a 3.5V a IF=20mA. Questo parametro è cruciale per la progettazione del driver e la gestione termica.
• Angolo di Visione (2θ1/2):70/45 gradi (tipico). Questo diagramma asimmetrico indica un fascio più stretto su un asse, ideale per alcune applicazioni di segnaletica.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd):525 nm (tipico), specifica il colore verde percepito del LED. L'intervallo è da 520 nm a 530 nm.
• Lunghezza d'Onda di Picco di Emissione (λP):Tipicamente 517 nm, rappresenta il picco nella distribuzione spettrale di potenza.
• Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ):Circa 35 nm, indica la purezza spettrale della luce verde.
• Corrente Inversa (IR):Massimo 10 μA ad una tensione inversa (VR) di 5V. Il dispositivo non è progettato per funzionamento in polarizzazione inversa; questo test serve solo per caratterizzare la dispersione.

2.3 Caratteristiche Termiche

Una gestione termica efficace è essenziale per mantenere le prestazioni e la longevità del LED. Considerazioni chiave includono:

• Il limite di dissipazione di potenza di 105 mW e la curva di derating che inizia a 45°C evidenziano la necessità di un adeguato progetto termico del PCB.
• Il pattern consigliato per le piazzole di saldatura include una piazzola termica (P3) destinata ad essere collegata ad un dissipatore o meccanismo di raffreddamento per distribuire il calore operativo.
• Si consiglia di evitare un raffreddamento rapido dopo la temperatura di picco della saldatura a rifusione per prevenire shock termici al package.

3. Specifiche del Sistema di Classificazione (Binning)

Per garantire la coerenza di colore e luminosità nelle applicazioni produttive, i LED vengono suddivisi in bin (classi).

3.1 Classificazione per Intensità Luminosa

I LED sono classificati in base alla loro intensità luminosa misurata a 20mA. I codici bin e gli intervalli sono:

• GV:5000 – 6500 mcd
• GW:6500 – 8500 mcd
• GX:8500 – 11100 mcd
• GY:11100 – 14500 mcd

Nota: Si applica una tolleranza di ±15% ad ogni limite di bin.

3.2 Classificazione per Lunghezza d'Onda Dominante

I LED sono anche suddivisi per lunghezza d'onda dominante per controllare la coerenza del colore:

• G1:520 – 525 nm
• G2:525 – 530 nm

Nota: Si applica una tolleranza di ±1 nm ad ogni limite di bin.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene nel documento siano referenziate curve grafiche specifiche (es. Fig.1, Fig.6), le caratteristiche tipiche per questa classe di dispositivo possono essere dedotte dai dati tabellari:

• Relazione Curva IV:La tensione diretta (VF) è direttamente correlata alla corrente diretta (IF). Operare alla tipica corrente di 20mA produce una VF di ~2.9V. Superare la corrente massima aumenterà la caduta di tensione e la dissipazione di potenza.
• Temperature Dependence:Dipendenza dalla Temperatura:
• L'intensità luminosa tipicamente diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Il requisito di derating per la corrente diretta sopra i 45°C è un indicatore diretto di questa relazione, che rende necessaria la gestione termica per un'emissione luminosa costante.Distribuzione Spettrale:

Con una lunghezza d'onda dominante di 525nm e una larghezza a mezza altezza spettrale di ~35nm, il LED emette una luce verde relativamente pura centrata nello spettro del verde.

5. Informazioni Meccaniche & sul Package

5.1 Dimensioni di Contorno

• Il package ha un'impronta rettangolare con lente. Le dimensioni chiave (in mm) includono:
• Dimensioni del Corpo: 4.2 ±0.2 (L) x 4.2 ±0.2 (P).
• Altezza Totale: 6.2 ±0.5.
• Distanza tra i terminali (dove i terminali escono dal package): 2.0 ±0.5.
• È consentita una sporgenza massima della resina di 1.0mm sotto la flangia.

La tolleranza generale è di ±0.25mm salvo diversa specifica.

• 5.2 Identificazione della Polarità & Progetto delle PiazzolePolarità:
• Il dispositivo ha tre piazzole: P1 (Anodo), P2 (Catodo) e P3 (Anodo). P3 funge anche da piazzola termica principale.Pattern Consigliato per le Piazzole:

L'impronta include una piazzola più grande per P3 per facilitare il trasferimento di calore al PCB. Si suggerisce un raggio di raccordo (R0.5) nel progetto della piazzola. Questo LED è progettato per la saldatura a rifusione e non è adatto alla saldatura ad immersione.

6. Linee Guida per Saldatura & Assemblaggio

6.1 Conservazione & Sensibilità all'Umidità

• Il dispositivo è classificato Livello di Sensibilità all'Umidità 3 (MSL3) secondo JEDEC J-STD-020.
• Le buste non aperte possono essere conservate a <30°C / 90% UR fino a 12 mesi.
• Dopo l'apertura, i componenti devono essere saldati entro 168 ore (7 giorni) se conservati a <30°C / 60% UR.
• È necessario un processo di "baking" a 60°C ±5°C per 20 ore se la scheda indicatrice di umidità mostra >10% UR, se la "floor life" supera le 168 ore, o se si verifica un'esposizione a >30°C / 60% UR. Il baking dovrebbe essere eseguito una sola volta.

I LED non utilizzati devono essere conservati con essiccante in una busta barriera all'umidità richiusa.

6.2 Profilo di Saldatura a Rifusione

• Si raccomanda un profilo di rifusione senza piombo:Preriscaldamento/Soak:
• Da 150°C a 200°C per un massimo di 120 secondi.Tempo Liquido (tL):
• Il tempo sopra i 217°C dovrebbe essere di 60-150 secondi.Temperatura di Picco (Tp):
• Massimo 260°C.Tempo entro 5°C dal Picco:
• Massimo 30 secondi.Tempo Totale di Rampa:

Il tempo da 25°C al picco non deve superare i 5 minuti.

• Note Critiche sulla Saldatura:
• La saldatura a rifusione non deve essere eseguita più di due volte.
• La saldatura manuale con saldatore (max 315°C per 3 secondi) non deve essere eseguita più di una volta.
• Evitare di applicare stress esterni al LED durante la saldatura mentre è ad alta temperatura.

Evitare un raffreddamento rapido dopo la temperatura di picco.

6.3 Pulizia

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

7. Imballaggio & Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche di Imballaggio

• I LED sono forniti su nastro portacomponenti goffrato avvolto su bobine.Dimensioni del Nastro Portacomponenti:
• Il passo delle tasche è di 8.0 mm, la larghezza del nastro è di 16.0 mm.Specifiche della Bobina:
• La bobina standard contiene 1.000 pezzi. Il diametro della bobina è di 330 mm ±2 mm.Avviso ESD:

L'imballaggio è contrassegnato come contenente Dispositivi Sensibili alle Scariche Elettrostatiche (ESD), richiedendo procedure di manipolazione sicure.

8. Applicazione & Raccomandazioni di Progetto

8.1 Progetto del Circuito di Pilotaggio

I LED sono dispositivi pilotati a corrente. Per un funzionamento affidabile e un'uniformità di intensità, specialmente quando si collegano più LED in parallelo, si raccomanda vivamente di utilizzare una resistenza limitatrice di corrente in serie con ciascun LED. Questo compensa la naturale variazione della tensione diretta (VF) tra i singoli dispositivi, prevenendo l'"accaparramento" di corrente e garantendo una luminosità uniforme.

8.2 Gestione Termica nel Progetto

• Considerando il limite di dissipazione di potenza e il derating termico:
• Incorpora la piazzola termica consigliata (P3) nel layout del PCB, collegandola ad una zona di rame o ad una struttura dedicata di via termiche per dissipare il calore.
• Per array ad alta densità o applicazioni ad alta temperatura ambiente, considera meccanismi di raffreddamento aggiuntivi.

Monitora la temperatura di giunzione operativa per assicurarsi che rimanga entro limiti sicuri per un'affidabilità a lungo termine.

8.3 Integrazione Ottica

La lente integrata fornisce un angolo di visione di 70/45°. I progettisti dovrebbero verificare che questo diagramma del fascio soddisfi i requisiti dell'applicazione per la distribuzione della luce e il cono di visione. Per diagrammi molto stretti o specifici, potrebbero essere ancora necessarie ottiche secondarie.

9. Confronto Tecnico & Differenziazione

• Rispetto ai package SMD o PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier) standard, questa lampada per montaggio superficiale offre vantaggi distinti:Controllo Ottico Integrato:
• Il package include una lente progettata per un diagramma di radiazione specifico e controllato (angolo di visione stretto), riducendo o eliminando la necessità di ottiche esterne aggiuntive in molte applicazioni di segnaletica, semplificando l'assemblaggio e riducendo i costi.Alta Luminosità in Formato SMD:
• Offre livelli di intensità luminosa associati a LED più grandi o discreti in un package compatto e compatibile con l'automazione SMT.Robustezza:

L'uso di materiali epossidici avanzati migliora la resistenza all'umidità e ai raggi UV rispetto ad alcuni package SMD standard, aumentando l'idoneità per applicazioni esterne o in ambienti ostili.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

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

La Lunghezza d'Onda di Picco (λP ~517nm) è la singola lunghezza d'onda alla quale lo spettro di emissione è più forte. La Lunghezza d'Onda Dominante (λd ~525nm) è un valore calcolato derivato dalle coordinate cromatiche sul diagramma di cromaticità CIE; rappresenta la singola lunghezza d'onda che meglio descrive il colore percepito della luce dall'occhio umano. Per i LED verdi, λd è spesso più lunga di λP.

10.2 Posso pilotare questo LED a 30mA in modo continuo?

Sebbene il Valore Massimo Assoluto per la corrente diretta continua sia 30mA, il funzionamento continuo a questo limite richiede un'eccellente gestione termica per mantenere la temperatura di giunzione entro limiti sicuri, poiché la dissipazione di potenza sarà vicina al massimo di 105mW. Per un funzionamento affidabile a lungo termine, è consigliabile pilotare il LED alla condizione di prova di 20mA o al di sotto, a meno che il progetto termico non sia stato accuratamente validato.

10.3 Perché è necessaria una resistenza limitatrice per ogni LED in parallelo?

La tensione diretta (VF) ha un intervallo (da 2.5V a 3.5V). Se più LED sono collegati direttamente in parallelo ad una sorgente di tensione, il LED con la VF più bassa assorbirà una quantità di corrente sproporzionatamente maggiore, rischiando di superare i suoi limiti e guastarsi, causando una reazione a catena. Una resistenza in serie per ogni LED aiuta a bilanciare la corrente aggiungendo un'impedenza lineare, garantendo una condivisione della corrente e una luminosità più uniformi.

11. Studio di Caso Pratico di Progetto & Utilizzo

1. Scenario: Progettazione di un segnale stradale informativo compatto.Selezione del Componente:
2. Questo LED è scelto per la sua alta luminosità (per garantire la visibilità in pieno giorno), il colore verde (per messaggi di "procedere" o informativi) e l'angolo di visione stretto (per concentrare la luce verso i guidatori). Il bin GY potrebbe essere selezionato per la massima luminosità.Progetto del Circuito:
3. Viene progettato un circuito driver a corrente costante. Ogni LED in una stringa ha una resistenza in serie calcolata in base alla tensione di alimentazione e alla VF tipica (2.9V) alla corrente operativa desiderata (es. 18mA per un margine sotto la condizione di prova di 20mA).Layout del PCB:
4. L'impronta sul PCB segue il pattern consigliato per le piazzole. La piazzola termica (P3) è collegata ad una grande area di rame sulla scheda con via termiche verso un piano di massa interno che funge da diffusore di calore.Assemblaggio:
5. Viene presa nota della classificazione MSL3. Le schede sono assemblate utilizzando un processo di rifusione controllato che rispetta il profilo di picco a 260°C. Le bobine aperte vengono utilizzate entro la "floor life" di 168 ore.Risultato:

Il segnale raggiunge un'illuminazione brillante e uniforme con colore coerente su tutti gli elementi del messaggio, un funzionamento affidabile su un ampio intervallo di temperature e una lunga durata di servizio grazie al corretto progetto termico ed elettrico.

12. Principio di Funzionamento

Questo dispositivo è un diodo ad emissione luminosa (LED). Funziona secondo il principio dell'elettroluminescenza in un materiale semiconduttore. Quando una tensione diretta viene applicata attraverso la giunzione P-N, elettroni e lacune si ricombinano nella regione attiva (composta da InGaN per la luce verde). Questo processo di ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La composizione specifica degli strati semiconduttori determina la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa. La lente epossidica integrata modella e dirige quindi questa luce emessa nel diagramma del fascio desiderato.

13. Tendenze Tecnologiche

• Il formato a lampada per montaggio superficiale rappresenta una tendenza in corso nel packaging dei LED:Integrazione Aumentata:
• Si va oltre i semplici emettitori verso package che integrano il controllo ottico (lenti), come visto qui, riducendo la complessità del sistema.Efficienza & Luminanza Superiori:
• Miglioramenti continui nell'epitassia dei semiconduttori e nella tecnologia dei fosfori (per LED bianchi) guidano un aumento dei lumen per watt e della luminanza (luminosità per unità di area) da package più piccoli.Affidabilità Migliorata:
• Lo sviluppo di materiali di incapsulamento più robusti (come l'epossidica avanzata menzionata) migliora la resistenza ai cicli termici, all'umidità e alle radiazioni UV, ampliando gli ambienti applicativi.Standardizzazione per l'Automazione: