Scheda Tecnica LED LTLMR4YW2DA - 4.2x4.2x6.9mm - 2.4V Max - 120mW - Giallo 590nm - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTLMR4YW2DA è un LED a montaggio superficiale ad alta luminosità progettato per applicazioni di illuminazione impegnative. Utilizza un materiale semiconduttore AllnGaP (Fosfuro di Alluminio, Indio e Gallio) giallo per produrre luce con una lunghezza d'onda di picco di 594nm. Il dispositivo è confezionato in un package con lente epossidica diffusa di colore giallo, progettato per fornire un diagramma di radiazione controllato e stretto senza la necessità di ottiche secondarie aggiuntive. Ciò lo rende particolarmente adatto per applicazioni che richiedono una direzione precisa della luce e un'elevata intensità sull'asse.

I vantaggi principali di questo LED includono l'elevata intensità luminosa in uscita, che raggiunge fino a 16.000 mcd con una corrente di pilotaggio standard di 20mA, e il basso consumo energetico che porta ad un'elevata efficienza. Il package è realizzato utilizzando una tecnologia avanzata di composto epossidico per stampaggio, che garantisce una superiore resistenza all'umidità e protezione dai raggi UV, migliorando l'affidabilità a lungo termine in vari ambienti. Il prodotto è pienamente conforme alle direttive RoHS, essendo sia senza piombo che senza alogeni.

Il mercato target per questo componente include i produttori di sistemi professionali di segnaletica e display. Le sue applicazioni principali sono nei cartelli a messaggio video, nella segnaletica stradale e in altre forme di cartellonistica dove visibilità elevata, coerenza del colore e affidabilità sono critiche. Il tipico angolo di visione ristretto di 25° assicura che la luce sia concentrata in avanti, massimizzando la luminosità percepita dagli osservatori direttamente di fronte al segnale.

2. Analisi dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

Il dispositivo è specificato per funzionare entro limiti rigorosi per garantire l'affidabilità. La massima dissipazione di potenza è di 120 mW ad una temperatura ambiente (TA) di 25°C. La corrente diretta continua non deve superare i 50 mA. Per il funzionamento in impulso, è ammessa una corrente diretta di picco di 120 mA in condizioni specifiche: un ciclo di lavoro di 1/10 o inferiore e una larghezza di impulso non superiore a 10ms. L'intervallo di temperatura di funzionamento è compreso tra -40°C e +85°C, e l'intervallo di temperatura di stoccaggio si estende da -40°C a +100°C. Una specifica critica per l'assemblaggio è la condizione di saldatura a rifusione, che consente una temperatura di picco massima di 260°C per 10 secondi, compatibile con i profili standard di rifusione senza piombo.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

I parametri di prestazione chiave sono misurati a TA=25°C e IF=20mA. L'intensità luminosa (Iv) ha un intervallo tipico da 7.200 a 16.000 millicandele (mcd), con valori specifici determinati dal processo di binning. L'angolo di visione (2θ1/2), definito come l'angolo totale in cui l'intensità scende alla metà del valore sull'asse, è tipicamente di 25° con una tolleranza di ±2°. La lunghezza d'onda dominante (λd) per il colore giallo è specificata tra 583,5 nm e 593,5 nm, con una tipica lunghezza d'onda di emissione di picco (λP) di 594 nm e una semilarghezza spettrale (Δλ) di 15 nm. La tensione diretta (VF) varia da un minimo di 1,8V a un massimo di 2,4V alla corrente di prova. La corrente inversa (IR) è limitata a un massimo di 10 μA ad una tensione inversa (VR) di 5V, notando che il dispositivo non è progettato per funzionare in polarizzazione inversa.

3. Specifica del Sistema di Binning

I LED sono classificati in bin per garantire la coerenza di colore e luminosità all'interno di un lotto di produzione. Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfano requisiti specifici di uniformità per l'applicazione.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa (Iv)

I LED sono ordinati in base alla loro intensità luminosa misurata a 20mA. I codici bin sono: Codice X (7.200 - 9.300 mcd), Codice Y (9.300 - 12.000 mcd) e Codice Z (12.000 - 16.000 mcd). Si applica una tolleranza di ±15% a ciascun limite del bin.

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante (Wd)

Per controllare la coerenza del colore, i LED sono classificati per lunghezza d'onda dominante. I bin sono: Y1 (583,5 - 586,0 nm), Y2 (586,0 - 588,5 nm), Y3 (588,5 - 591,0 nm) e Y4 (591,0 - 593,5 nm). Si applica una tolleranza di ±1nm a ciascun limite del bin.

3.3 Binning della Tensione Diretta (Vf)

Anche la tensione diretta è classificata per aiutare nella progettazione del circuito per la regolazione della corrente. I bin sono: 1A (1,8 - 2,0V), 2A (2,0 - 2,2V) e 3A (2,2 - 2,4V). Si applica una tolleranza di ±0,1V a ciascun limite.

4. Informazioni Meccaniche e sul Package

4.1 Dimensioni di Contorno

Il package ha un'impronta a corpo quadrato di 4,2mm ±0,2mm per lato. L'altezza totale, compresa la lente, è di 6,9mm ±0,5mm. I terminali sporgono dal fondo del package, con una spaziatura dei terminali (dove emergono) di 3,65mm ±0,2mm. È consentita una sporgenza massima della resina di 1,0mm sotto la flangia. Tutte le dimensioni includono una tolleranza generale di ±0,25mm salvo diversa specificazione.

4.2 Identificazione della Polarità

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

5. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

5.1 Profilo di Saldatura a Rifusione

Il LED è classificato per processi di saldatura a rifusione senza piombo. I parametri del profilo raccomandati sono: Temperatura di preriscaldamento/soak da 150°C a 200°C per un massimo di 120 secondi. Il tempo sopra la temperatura di liquidus (T_L= 217°C) dovrebbe essere compreso tra 60 e 150 secondi. La temperatura di picco del corpo del package (T_P) non deve superare i 260°C, e il tempo entro 5°C dalla temperatura di classificazione specificata (T_C= 255°C) dovrebbe essere al massimo di 30 secondi. Il tempo totale da 25°C alla temperatura di picco non deve superare i 5 minuti.

5.2 Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale, utilizzare un saldatore con una temperatura della punta non superiore a 315°C. Il tempo di saldatura per terminale dovrebbe essere limitato a un massimo di 3 secondi, e questa operazione dovrebbe essere eseguita una sola volta per giunto per prevenire danni termici al LED.

5.3 Pulizia

Se è richiesta la pulizia post-saldatura, utilizzare solo solventi a base alcolica come l'alcool isopropilico. Evitare detergenti chimici aggressivi in quanto potrebbero danneggiare la lente epossidica o le marcature sul package.

6. Stoccaggio e Manipolazione

6.1 Sensibilità all'Umidità

Questo componente è classificato come Livello di Sensibilità all'Umidità 3 (MSL3) secondo lo standard JEDEC J-STD-020. I LED sono forniti in una busta barriera all'umidità (MBB) sigillata con un essiccante e una cartina indicatrice di umidità. Se conservati nella MBB non aperta in condizioni di <30°C e <90% di Umidità Relativa (UR), la durata di conservazione è di 12 mesi.

6.2 Vita a Banco e Cottura

Dopo l'apertura della busta barriera all'umidità, inizia la \"vita a banco\". I LED devono essere conservati a <30°C e <60% UR, e tutti i processi di saldatura o ad alta temperatura devono essere completati entro 168 ore (7 giorni). La cottura è richiesta se: la cartina indicatrice di umidità mostra >10% UR, la vita a banco supera le 168 ore, o i componenti sono stati esposti a >30°C e >60% UR. La condizione di cottura raccomandata è 60°C ±5°C per 20 ore, e la cottura dovrebbe essere eseguita una sola volta. L'esposizione prolungata all'aria ambiente può ossidare la placcatura in argento sui terminali, influenzando la saldabilità. I LED non utilizzati dovrebbero essere risigillati con essiccante in una busta barriera all'umidità.

7. Specifica di Imballaggio

I LED sono forniti su nastro portacomponenti goffrato per l'assemblaggio automatizzato pick-and-place. Le dimensioni del nastro sono standardizzate: passo delle tasche è 8,0mm ±0,1mm, larghezza del nastro è 16,0mm ±0,3mm. Ogni bobina contiene 1.000 pezzi di LED. Le bobine sono poi imballate con materiali protettivi: una bobina viene posta in una busta barriera all'umidità con un essiccante e una cartina indicatrice di umidità. Tre di queste buste barriera all'umidità sono imballate in una scatola interna, per un totale di 3.000 pezzi. Infine, dieci scatole interne sono imballate in una scatola di spedizione esterna, risultando in un totale di 30.000 pezzi per scatola esterna. L'imballaggio è chiaramente contrassegnato con avvertenze di scarica elettrostatica (ESD), indicando che i dispositivi sono sensibili e richiedono procedure di manipolazione sicure.

8. Note Applicative e Considerazioni di Progettazione

8.1 Circuiti Applicativi Tipici

Per garantire un funzionamento stabile e una lunga durata, il LED deve essere pilotato da una sorgente di corrente costante, non da una tensione costante. Una semplice resistenza in serie può essere utilizzata per la limitazione di corrente di base, calcolata come R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Tuttavia, per applicazioni che richiedono una luminosità stabile al variare della temperatura o della tensione di alimentazione, è consigliato un driver IC dedicato per LED o un circuito a corrente costante basato su transistor. La corrente continua massima non deve superare i 50 mA. Per progetti che spingono al limite la dissipazione di potenza, è necessario prestare attenzione alla curva di derating, che specifica un derating lineare di 0,75 mA per grado Celsius sopra i 45°C di temperatura ambiente.

8.2 Gestione Termica

Sebbene il package non sia progettato principalmente come un LED di potenza, un'effettiva gestione termica sul PCB è comunque importante per mantenere prestazioni e durata. Il design delle piazzole sul PCB dovrebbe seguire l'impronta raccomandata per garantire una buona formazione del giunto di saldatura e la conduzione del calore lontano dal LED. Utilizzare un PCB con via termiche sotto la piazzola termica del LED (se applicabile) o assicurare un'adeguata area di rame collegata alle piazzole del catodo/anodo può aiutare a dissipare il calore. Far funzionare il LED a o vicino ai suoi valori massimi in alte temperature ambientali ridurrà la sua durata effettiva e potrebbe causare uno spostamento di colore o una diminuzione dell'intensità.

8.3 Considerazioni di Progettazione Ottica

La lente diffusa integrata e l'angolo di visione ristretto eliminano la necessità di ottiche secondarie in molte applicazioni di segnaletica, semplificando l'assemblaggio e riducendo i costi. Il diagramma di radiazione è relativamente uniforme. I progettisti dovrebbero considerare la distribuzione dell'intensità angolare quando pianificano la spaziatura tra i LED in un array per ottenere un'illuminazione uniforme senza punti scuri. La natura diffusa della lente aiuta a minimizzare l'effetto pixel o i punti caldi dei singoli LED, creando un aspetto visivo più uniforme nei pannelli a messaggi.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

Rispetto ai LED standard in package SMD (Surface Mount Device) o PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier), questo package stile lampada offre vantaggi distintivi per l'illuminazione direzionale. I LED SMD standard hanno spesso un angolo di visione più ampio (es. 120°), diffondendo la luce su un'area più grande, il che è inefficiente per applicazioni che richiedono che la luce sia vista da una direzione specifica. L'angolo di visione di 25° del LTLMR4YW2DA concentra il flusso luminoso, risultando in un'intensità luminosa assiale (candele) significativamente più elevata per la stessa quantità di luce totale emessa (lumen). Ciò lo rende più efficiente per applicazioni come la segnaletica stradale, dove l'osservatore si trova tipicamente all'interno di un cono stretto di fronte al segnale. La lente integrata e i robusti terminali stile foro passante in un corpo SMD forniscono un buon equilibrio tra controllo ottico, resistenza meccanica e compatibilità con l'assemblaggio automatizzato.

10. Domande Frequenti (FAQ)

D: Qual è la differenza tra lunghezza d'onda di picco e lunghezza d'onda dominante?

R: La lunghezza d'onda di picco (λP) è la singola lunghezza d'onda alla quale lo spettro di emissione ha la massima intensità. La lunghezza d'onda dominante (λd) è derivata dal diagramma di cromaticità CIE e rappresenta la singola lunghezza d'onda della luce monocromatica che apparirebbe dello stesso colore del LED ad un osservatore umano. Per un LED a spettro stretto come questo tipo giallo AllnGaP, sono tipicamente molto vicine, ma λd è il parametro più rilevante per la specifica del colore.

D: Posso pilotare questo LED con una sorgente di tensione?

R: È fortemente sconsigliato. I LED sono dispositivi pilotati in corrente. La loro tensione diretta ha una tolleranza e varia con la temperatura. Collegarsi direttamente ad una sorgente di tensione, anche con una resistenza in serie calcolata per un tipico V_F, può risultare in una corrente eccessiva se il V_Feffettivo è al limite inferiore del suo intervallo, potenzialmente danneggiando il LED. Utilizzare sempre un meccanismo di limitazione della corrente.

D: Perché la classificazione MSL3 e il processo di cottura sono importanti?

R: L'umidità assorbita nel package plastico può vaporizzarsi rapidamente durante il processo di saldatura a rifusione ad alta temperatura, causando delaminazione interna, crepe o l'effetto \"popcorn\", che porta a guasti immediati o latenti. Rispettare le procedure di manipolazione MSL3 (vita a banco di 168 ore, stoccaggio corretto e cottura quando richiesto) è fondamentale per garantire la resa di assemblaggio e l'affidabilità a lungo termine sul campo.

D: Come interpreto i codici bin quando ordino?

R: I codici bin (es. Iv=Z, Wd=Y3, Vf=2A) ti permettono di specificare l'intervallo di prestazioni di cui hai bisogno per la tua applicazione. Per un segnale che richiede una luminosità molto alta e uniforme, potresti specificare Iv=Z. Per un abbinamento critico del colore tra più segnali o all'interno di un grande array, specificheresti un bin Wd stretto come Y2 o Y3. Consulta il fornitore per le combinazioni di bin disponibili.

11. Principio Operativo

Il LTLMR4YW2DA si basa sulla tecnologia semiconduttore AllnGaP (Fosfuro di Alluminio, Indio e Gallio). Quando viene applicata una tensione diretta che supera la soglia di accensione del diodo, gli elettroni dalla regione di tipo n e le lacune dalla regione di tipo p vengono iniettati nella regione attiva. Qui, si ricombinano, rilasciando energia sotto forma di fotoni. La specifica energia del bandgap della lega AllnGaP nella regione attiva determina la lunghezza d'onda della luce emessa, che in questo caso è nella regione gialla dello spettro visibile (~590nm). La lente epossidica diffusa che circonda il die semiconduttore serve ad estrarre la luce dal materiale ad alto indice, modellare il diagramma di radiazione in un fascio stretto e proteggere la delicata struttura semiconduttrice da danni meccanici e ambientali.

12. Contesto e Tendenze del Settore

LED a montaggio superficiale come il LTLMR4YW2DA rappresentano un segmento maturo e ottimizzato del mercato LED, colmando il divario tra i LED indicatori a bassa potenza e i LED di illuminazione ad alta potenza. La tendenza in questo segmento continua verso una maggiore efficienza (più lumen o candele per watt), un miglioramento della coerenza del colore attraverso binning più stretti e metriche di affidabilità migliorate come una durata di vita più lunga (L70, L90) in varie condizioni operative. C'è anche una spinta sostenuta verso la miniaturizzazione mantenendo o aumentando l'output ottico, permettendo passi pixel più fini in display e segnali ad alta risoluzione. Inoltre, la compatibilità con normative ambientali sempre più stringenti (oltre la RoHS, considerando sostanze come REACH) e la capacità di resistere a profili di rifusione a temperature più elevate per assemblaggi PCB avanzati rimangono fattori chiave di sviluppo.