Scheda Tecnica LED SMD LTWMR4DZ3KA - Package 4.2x4.2x6.9mm - Tensione 2.6-3.3V - Colore Bianco - Documento Tecnico Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche di un LED SMD ad alta luminosità. Progettato per processi di assemblaggio automatizzati, questo componente offre prestazioni ottiche superiori in un package compatto adatto per applicazioni di segnaletica impegnative.

1.1 Vantaggi Principali e Posizionamento del Prodotto

Il vantaggio principale di questo LED è il suo design ottico integrato. Il package presenta una lente che fornisce un diagramma di radiazione controllato e stretto, eliminando la necessità di ottiche secondarie in molte applicazioni. Ciò si traduce in un design più snello e potenzialmente in un costo di sistema inferiore. Il dispositivo è realizzato con materiali epossidici avanzati che garantiscono un'eccellente resistenza all'umidità e protezione dai raggi UV, migliorando la sua affidabilità per uso sia interno che esterno. È pienamente conforme alle direttive RoHS, senza piombo e senza alogeni.

1.2 Mercato di Riferimento e Applicazioni

Questo LED è specificamente progettato per segnaletica ad alta visibilità. Le sue principali aree di applicazione includono cartelli a messaggio video, vari segnali stradali e pannelli di visualizzazione messaggi generici. La combinazione di alta intensità luminosa e di un angolo di visione controllato lo rende ideale per creare display luminosi e leggibili con un utilizzo efficiente della luce.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

Un'analisi completa dei limiti operativi e delle prestazioni del dispositivo in condizioni standard.

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 o oltre non è garantito.

• Dissipazione di Potenza (Pd):Massimo 100 mW. Questa è la potenza totale che il package può dissipare sotto forma di calore.
• Corrente Diretta:Una corrente diretta continua (IF) di 30 mA è il valore massimo continuo. Una corrente di picco diretta di 100 mA è ammessa solo in condizioni pulsate (ciclo di lavoro ≤ 1/10, larghezza dell'impulso ≤ 10ms).
• Derating Termico:La massima corrente diretta continua deve essere ridotta linearmente dal suo valore nominale di 30mA a 25°C al ritmo di 0,54 mA per grado Celsius per temperature ambiente (TA) superiori a 55°C.
• Intervalli di Temperatura:Il dispositivo è classificato per funzionare da -40°C a +85°C e può essere conservato da -40°C a +100°C.
• Saldatura a Rifusione:Il package può sopportare una temperatura di picco di 260°C per un massimo di 10 secondi durante il processo di saldatura a rifusione.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi parametri sono misurati a una temperatura ambiente (TA) di 25°C e una corrente diretta (IF) di 20 mA, salvo diversa indicazione.

• Intensità Luminosa (Iv):Varia da un minimo di 8500 mcd a un massimo di 21000 mcd, con un valore tipico di 15000 mcd. Il valore Iv è classificato in bin, e il codice di classificazione è indicato sulla confezione.
• Angolo di Visione (2θ1/2):Definito come l'angolo totale in cui l'intensità luminosa è la metà dell'intensità assiale (sull'asse). Il valore tipico è 35°, con un minimo specificato di 30°.
• Tensione Diretta (VF):Varia da 2,6 V (min) a 3,3 V (max) a 20mA.
• Corrente Inversa (IR):Massimo 10 μA quando viene applicata una tensione inversa (VR) di 5V. È fondamentale notare che il dispositivo non è progettato per funzionare in polarizzazione inversa; questa condizione di test è solo per caratterizzazione.

3. Specifica del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nell'applicazione, i LED vengono suddivisi in bin in base a parametri prestazionali chiave.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

I LED sono classificati in tre bin principali in base alla loro intensità luminosa misurata a 20mA:
- Bin Y:8500 - 11500 mcd
- Bin Z:11500 - 16000 mcd
- Bin 1:16000 - 21000 mcd
Si applica una tolleranza di ±15% ai limiti di ciascun bin.

3.2 Binning della Cromaticità (Tonalità)

Il punto di bianco è controllato attraverso bin di coordinate cromatiche definite sul diagramma CIE 1931 (x, y). La scheda tecnica specifica diversi gradi di tonalità (es. 6U, 6L, 7U, 7L, 8U, 8L), ciascuno dei quali definisce una regione quadrilatera sul grafico della cromaticità. Ciò consente ai progettisti di selezionare LED con una coerenza di colore strettamente controllata. La tolleranza di misura per le coordinate del colore è di ±0,01.

4. Informazioni Meccaniche e sul Package

4.1 Dimensioni di Contorno

Il LED presenta un package rettangolare con lente a cupola. Le dimensioni chiave includono:
- Corpo del Package: 4,2mm ±0,2mm x 4,2mm ±0,2mm.
- Altezza Totale: 6,9mm ±0,5mm.
- I dettagli della spaziatura e della sporgenza dei terminali sono forniti nel disegno dettagliato. Tutte le dimensioni includono equivalenti imperiali tra parentesi.

4.2 Identificazione della Polarità e Pinout

Il dispositivo ha tre terminali (P1, P2, P3). P1 e P3 sono designati come Anodo (+), e P2 è designato come Catodo (-). La polarità corretta deve essere osservata durante il layout del circuito stampato e l'assemblaggio.

4.3 Schema Consigliato per le Piazzole di Saldatura

Viene suggerito un design del land pattern per il layout del PCB. Il pattern tiene conto dei tre terminali e include una nota per la piazzola termica. La piazzola associata al terminale P3 è specificamente raccomandata per il collegamento a un dissipatore o meccanismo di raffreddamento per favorire la gestione termica durante il funzionamento.

5. Linee Guida per Assemblaggio, Manipolazione e Affidabilità

5.1 Sensibilità all'Umidità e Conservazione

Questo componente è classificato come Livello di Sensibilità all'Umidità (MSL) 3 secondo JEDEC J-STD-020.
- I LED in una busta barriera all'umidità non aperta possono essere conservati fino a 12 mesi a <30°C e 90% UR.
- Una volta aperta la busta, i componenti devono essere mantenuti a <30°C e 60% UR e devono essere saldati entro 168 ore (7 giorni).
- È necessario un processo di essiccamento a 60°C ±5°C per 20 ore se la scheda indicatrice di umidità mostra >10% UR, se la vita a banco supera le 168 ore, o se i componenti sono esposti a >30°C e 60% UR. L'essiccamento deve essere eseguito una sola volta.

5.2 Processo di Saldatura

Saldatura a Rifusione (Consigliata):
- Pre-riscaldamento: 150-200°C.
- Tempo massimo di pre-riscaldamento: 120 secondi.
- Temperatura di picco: massimo 260°C.
- Tempo sopra 260°C: massimo 10 secondi.
- Il dispositivo è progettato per la saldatura a rifusione e non è adatto per la saldatura ad immersione. La rifusione non deve essere eseguita più di due volte.
Saldatura Manuale (Saldatore):
- Temperatura massima del saldatore: 315°C.
- Tempo massimo di saldatura per terminale: 3 secondi.
- Questa operazione deve essere eseguita una sola volta.

5.3 Pulizia

Se è necessaria la pulizia dopo la saldatura, devono essere utilizzati solo solventi a base alcolica come l'alcol isopropilico (IPA).

6. Confezionamento e Informazioni per l'Ordine

6.1 Confezionamento in Nastro e Bobina

I LED sono forniti in nastro portante goffrato su bobine per l'assemblaggio automatizzato pick-and-place. Le dimensioni del nastro sono specificate per garantire la compatibilità con le attrezzature SMT standard. Ogni bobina completa contiene 1.000 pezzi. La bobina e il nastro sono etichettati per indicare la presenza di Dispositivi Sensibili all'Elettricità Statica (ESD), richiedendo procedure di manipolazione sicure.

7. Note Applicative e Considerazioni di Progetto

7.1 Circuiti Applicativi Tipici

In un'applicazione tipica, il LED è pilotato da una sorgente di corrente costante per garantire un'uscita luminosa stabile e una lunga durata. Una semplice resistenza in serie può essere utilizzata per applicazioni di base, calcolata in base alla tensione di alimentazione (Vcc), alla tensione diretta del LED (VF) e alla corrente diretta desiderata (IF): R = (Vcc - VF) / IF. Ad esempio, con un'alimentazione di 5V, una VF di 3,0V e un IF target di 20mA, il valore della resistenza sarebbe (5V - 3,0V) / 0,02A = 100 Ohm. Deve essere considerata anche la potenza nominale della resistenza (P = (Vcc - VF) * IF). Per applicazioni ad alta affidabilità o di precisione, sono raccomandati circuiti integrati driver LED dedicati.

7.2 Gestione Termica

Sebbene la dissipazione di potenza sia relativamente bassa (max 100mW), una gestione termica efficace è cruciale per mantenere le prestazioni e la durata, specialmente in ambienti ad alta temperatura o in array densamente impacchettati. Il collegamento consigliato della piazzola termica (P3) a una zona di rame sul PCB funge da diffusore di calore. Per progetti che richiedono più LED, è opportuno considerare un'adeguata spaziatura e possibilmente l'uso di PCB a nucleo metallico (MCPCB) per gestire il carico termico collettivo.

7.3 Integrazione Ottica

La lente integrata con angolo di visione di 35° è una caratteristica chiave. I progettisti devono verificare che questo diagramma di fascio soddisfi i requisiti della loro applicazione per uniformità di luminosità e cono di visione. Per angoli di visione più ampi, sarebbe necessario un modello di LED diverso o un diffusore secondario. Il fascio stretto è vantaggioso per dirigere la luce in modo efficiente su un'area specifica, come la superficie di un cartello, con minima dispersione.

8. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto ai LED SMD standard (es. package PLCC), questo dispositivo offre un'intensità luminosa significativamente più elevata in un fattore di forma stile lampada a foro passante con fascio pre-collimato. Ciò elimina il costo e la complessità di allineamento derivanti dall'aggiunta di una lente ottica separata. Rispetto ad altri LED ad alta potenza, funziona a una corrente inferiore (20mA vs. 350mA+), semplificando il design del driver e riducendo le sfide termiche del sistema, pur fornendo un'alta luminosità adatta per la segnaletica.

9. Domande Frequenti (FAQ)

D: Qual è la differenza tra i bin di intensità Y, Z e 1?
R: Rappresentano diversi intervalli di output luminoso minimo. Il Bin 1 ha l'output più alto (16000-21000 mcd), seguito dal Bin Z (11500-16000 mcd), e poi dal Bin Y (8500-11500 mcd). La selezione dipende dal requisito di luminosità dell'applicazione.

D: Posso pilotare questo LED a 30mA in modo continuo?
R: Sì, 30mA è la massima corrente diretta continua nominale. Tuttavia, a temperature ambiente elevate (sopra i 55°C), la corrente deve essere ridotta come specificato. Per una longevità ottimale e prestazioni stabili, si raccomanda di operare a o al di sotto dei tipici 20mA.

D: Perché c'è una vita a banco di 168 ore dopo l'apertura della busta?
R: La classificazione MSL 3 indica che il package assorbe umidità dall'aria. Dopo 168 ore in condizioni di banco di fabbrica (<30°C/60% UR), l'umidità assorbita può raggiungere un livello che potrebbe causare danni al package (come crepe o delaminazione) durante il processo di saldatura a rifusione ad alta temperatura. Superare questo tempo richiede l'essiccamento per rimuovere l'umidità.

D: È necessaria una precauzione anti-statico (ESD)?
R: Sì. Il confezionamento è contrassegnato come contenente Dispositivi Sensibili all'Elettricità Statica. Durante la manipolazione manuale, devono essere seguite le normali precauzioni di manipolazione ESD, come l'uso di braccialetti e postazioni di lavoro collegati a terra, per prevenire danni da scariche elettrostatiche.

10. Principi Operativi e Tecnologia

Questo è un LED bianco basato sulla tecnologia a semiconduttore InGaN (Nitruro di Indio e Gallio). Genera luce blu dal chip InGaN. Questa luce blu eccita quindi uno strato di fosforo all'interno del package. Il fosforo converte una parte della luce blu in lunghezze d'onda più lunghe (giallo, rosso), e la miscela della luce blu residua e della luce emessa dal fosforo risulta nella percezione di luce bianca. La specifica miscela di fosfori determina la temperatura di colore correlata (CCT) e le coordinate cromatiche, che sono controllate attraverso il processo di binning della tonalità. Il package epossidico trasparente funge sia da involucro protettivo che da elemento ottico primario, modellando l'uscita luminosa nell'angolo di visione specificato.