Scheda Tecnica LED Giallo LTLMR4YVX3DA - Dimensione 4.2x4.2x6.9mm - Tensione 1.8-2.4V - Potenza 120mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTLMR4YVX3DA è un LED SMD ad alta luminosità progettato per applicazioni di segnaletica esigenti. Utilizza un chip giallo AllnGaP incapsulato in un package diffondente, che fornisce un'intensa emissione luminosa con un angolo di visione controllato. La sua filosofia progettuale si concentra sull'affidabilità e sulla compatibilità con i processi di assemblaggio standard della tecnologia SMT (Surface Mount Technology), inclusa la saldatura a rifusione senza piombo.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

Questo dispositivo offre diversi vantaggi chiave che lo differenziano dai package SMD o PLCC standard. La sua caratteristica principale è un pattern di radiazione uniforme e un angolo di visione stretto e ben definito, tipicamente di 35 gradi. Questa caratteristica ottica è ottenuta grazie al design specifico della lente, eliminando la necessità di lenti ottiche esterne aggiuntive in molte applicazioni, semplificando così il design e riducendo i costi di sistema. Il package utilizza una tecnologia epossidica avanzata, che garantisce una superiore resistenza all'umidità e ai raggi UV, fondamentale per l'affidabilità a lungo termine e in ambienti esterni.

I mercati target sono applicazioni che richiedono alta visibilità e affidabilità, come cartelloni a messaggio video, segnali stradali e vari display di messaggi indoor/outdoor. La sua costruzione è senza piombo, senza alogeni e pienamente conforme alle direttive ambientali RoHS.

2. Analisi dei Parametri Tecnici

Un'analisi dettagliata e oggettiva delle caratteristiche elettriche e ottiche è essenziale per un corretto design del circuito e la previsione delle prestazioni.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. La massima dissipazione di potenza è di 120mW a una temperatura ambiente (TA) di 25°C. La corrente diretta continua non deve superare i 50mA. Per il funzionamento in impulso, è consentita una corrente di picco diretta di 120mA in condizioni specifiche (duty cycle ≤1/10, larghezza dell'impulso ≤10µs). Un parametro critico è il fattore di derating per la corrente diretta: sopra i 45°C, la massima corrente continua consentita diminuisce linearmente a un tasso di 0,75mA per grado Celsius. L'intervallo di temperatura operativa è da -40°C a +85°C, e lo stoccaggio può avvenire da -40°C a +100°C. Il dispositivo può resistere a una temperatura di picco di saldatura a rifusione di 260°C per un massimo di 10 secondi.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Misurato a TA=25°C e una corrente di test standard (IF) di 20mA, i parametri chiave sono:

• Intensità Luminosa (Iv):Varia da un minimo di 5500 mcd a un massimo di 12000 mcd. Il valore tipico rientra in questo intervallo. Ai limiti del bin viene applicata una tolleranza di test del ±15%.
• Angolo di Visione (2θ1/2):Definito come l'angolo totale in cui l'intensità è la metà del valore di picco. Il valore tipico è di 35 gradi (minimo 30 gradi), con una tolleranza di misura di ±2 gradi.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λP):Tipicamente 594 nm.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd):Varia da 584,5 nm a 594,5 nm, definendo il colore giallo percepito.
• Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ):Tipicamente 15 nm, che indica la purezza spettrale della luce gialla.
• Tensione Diretta (VF):Varia da 1,8V a 2,4V a 20mA.
• Corrente Inversa (IR):Massimo di 10 µA a una tensione inversa (VR) di 5V. È cruciale notare che il dispositivo non è progettato per funzionare in polarizzazione inversa; questo test è solo per caratterizzazione.

3. Specifica del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza di colore e luminosità nella produzione, i LED vengono suddivisi in bin. Il LTLMR4YVX3DA utilizza un sistema di binning tridimensionale.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

Classificato a IF=20mA. Il codice del bin (W, X, Y) definisce un intervallo minimo-massimo per l'intensità luminosa in millicandele (mcd). Ogni limite del bin ha una tolleranza di ±15%.
W: 5500 - 7200 mcd
X: 7200 - 9300 mcd
Y: 9300 - 12000 mcd

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

Classificato a IF=20mA. Il codice del bin (Y1, Y2, Y3, Y4) definisce un intervallo minimo-massimo per la lunghezza d'onda dominante in nanometri (nm). Ogni limite del bin ha una tolleranza di ±1nm.
Y1: 584,5 - 587,0 nm
Y2: 587,0 - 589,5 nm
Y3: 589,5 - 592,0 nm
Y4: 592,0 - 594,5 nm

3.3 Binning della Tensione Diretta

Classificato a IF=20mA. Il codice del bin (1A, 2A, 3A) definisce un intervallo minimo-massimo per la tensione diretta in volt (V). Ogni limite del bin ha una tolleranza di ±0,1V.
1A: 1,8 - 2,0 V
2A: 2,0 - 2,2 V
3A: 2,2 - 2,4 V

4. Informazioni Meccaniche e sul Package

4.1 Dimensioni di Contorno

Il dispositivo ha un ingombro compatto per montaggio superficiale. Le dimensioni chiave includono una dimensione del corpo di circa 4,2mm x 4,2mm, con un'altezza totale di 6,9mm ±0,5mm. La spaziatura dei terminali (dove i terminali escono dal package) è di 2,0mm ±0,5mm. Tutte le dimensioni sono in millimetri, con una tolleranza generale di ±0,25mm se non diversamente specificato. È consentita una piccola protuberanza di resina sotto la flangia, con un'altezza massima di 1,0mm.

4.2 Identificazione della Polarità e Design del Pad

Il componente ha tre terminali (P1, P2, P3). P1 e P3 sono le connessioni dell'anodo, mentre P2 è il catodo. Questa configurazione deve essere osservata attentamente durante il layout del PCB. Viene fornito un pattern di pad di saldatura consigliato per garantire una corretta formazione del giunto saldato e stabilità meccanica durante la rifusione. Il design del pad include angoli arrotondati (R0,5) per prevenire ponticelli di saldatura e garantire connessioni affidabili.

5. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

Una manipolazione corretta è fondamentale per l'affidabilità. Questo dispositivo è di Livello di Sensibilità all'Umidità 3 (MSL3) secondo JEDEC J-STD-020.

5.1 Stoccaggio e Manipolazione

I LED in una busta barriera all'umidità non aperta (con essiccante) possono essere stoccati a <30°C e 90% UR fino a 12 mesi. Dopo l'apertura della busta, i componenti devono essere mantenuti a <30°C e 60% UR e devono completare la saldatura entro 168 ore (7 giorni). È necessario un baking a 60°C ±5°C per 20 ore se: la scheda indicatrice di umidità mostra >10% UR, la "floor life" supera le 168 ore, o i componenti sono esposti a >30°C e 60% UR. Il baking dovrebbe essere eseguito una sola volta.

5.2 Profilo di Saldatura a Rifusione

È raccomandato un profilo di rifusione senza piombo. I parametri chiave includono: una fase di preriscaldamento/soak da 150°C a 200°C per un massimo di 120 secondi; un tempo sopra il liquido (217°C) tra 60 e 150 secondi; una temperatura di picco (Tp) massima di 260°C; e un tempo entro 5°C dalla temperatura di classificazione specificata (255°C) per un massimo di 30 secondi. Il tempo totale da 25°C alla temperatura di picco non deve superare i 5 minuti.

5.3 Pulizia

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

6. Specifica di Imballaggio

I LED sono forniti su nastro portatore goffrato per il posizionamento automatizzato. Le dimensioni del nastro sono specificate, con tasche progettate per trattenere in modo sicuro il corpo da 4,2mm x 4,2mm. L'imballaggio standard include 1.000 pezzi per bobina. Per la spedizione sfusa: una bobina viene posta in una busta barriera all'umidità con essiccante e scheda indicatrice di umidità; tre di queste buste sono imballate in una scatola interna (3.000 pz totali); e dieci scatole interne sono imballate in una scatola di spedizione esterna (30.000 pz totali). L'ultimo imballo in un lotto di spedizione potrebbe non essere completo.

7. Note Applicative e Considerazioni di Progettazione

7.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo LED è ideale per applicazioni che richiedono alta luminosità e buona visibilità in varie condizioni di illuminazione. Gli usi principali includono:
- Cartelloni a Messaggio Video:Per display su larga scala dove la coerenza di colore e luminosità tra molti pixel è cruciale.
- Segnali Stradali:Sfruttando la sua alta intensità e affidabilità per segnaletica critica per la sicurezza.
- Segnaletica Generica:Sia indoor che outdoor, beneficiando della sua resistenza all'umidità e dell'angolo di visione controllato.

7.2 Considerazioni di Progettazione

Pilotaggio della Corrente:È fortemente raccomandato un driver a corrente costante rispetto a una sorgente a tensione costante per garantire un'emissione luminosa stabile e prevenire la fuga termica. Il design dovrebbe operare ben al di sotto della corrente continua massima assoluta di 50mA, tipicamente alla corrente di test di 20mA o vicino ad essa per le specifiche garantite.
Gestione Termica:Sebbene la dissipazione di potenza sia relativamente bassa (120mW max), un layout PCB adeguato con sufficienti vie di fuga termica e, se necessario, un piccolo pad di rame per lo smaltimento del calore, migliorerà la longevità e manterrà le prestazioni, specialmente in ambienti ad alta temperatura o quando pilotato a correnti più elevate.
Integrazione Ottica:L'angolo di visione integrato di 35 gradi può essere sufficiente per molte applicazioni. Per pattern di fascio diversi, possono essere utilizzate ottiche secondarie, ma il design iniziale della lente fornisce un pattern di radiazione uniforme come punto di partenza.
Protezione ESD:Sebbene non esplicitamente dichiarato nella scheda tecnica, dovrebbero essere osservate le precauzioni standard ESD durante la manipolazione e l'assemblaggio di tutti i componenti LED.

8. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto ai LED SMD standard 3528 o 5050, il package LTLMR4YVX3DA è progettato specificamente per l'illuminazione direzionale ad alta intensità nella segnaletica. Il suo differenziatore chiave è la lente integrata che fornisce un angolo di visione controllato e stretto senza ottiche aggiuntive, caratteristica non standard nei package SMD generici. L'uso della tecnologia AllnGaP per la luce gialla offre una maggiore efficienza e una migliore stabilità termica rispetto a tecnologie più vecchie come i LED bianchi convertiti al fosforo utilizzati con filtri gialli. La robustezza del package (resistenza all'umidità e ai raggi UV) lo posiziona anche al di sopra di molti LED SMD di base destinati principalmente all'uso indoor.

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Qual è la differenza tra lunghezza d'onda di picco e lunghezza d'onda dominante?
R: La lunghezza d'onda di picco (λP=594nm) è la lunghezza d'onda alla quale la potenza ottica emessa è massima. La lunghezza d'onda dominante (λd=584,5-594,5nm) è derivata dalle coordinate cromatiche e rappresenta la singola lunghezza d'onda del colore spettrale puro che corrisponde al colore percepito del LED. La lunghezza d'onda dominante è più rilevante per la specifica del colore.

D: Come interpreto i codici di binning quando ordino?
R: Devi specificare i codici per Intensità (es. Y), Lunghezza d'Onda (es. Y3) e Tensione (es. 2A) per ottenere un lotto coerente. Il numero di parte LTLMR4YVX3DA implica selezioni specifiche di bin (Y per l'intensità, VX per le combinazioni lunghezza d'onda/tensione). Consulta il fornitore per la mappatura esatta del bin rispetto al suffisso del numero di parte.

D: Posso pilotare questo LED con un'alimentazione da 3,3V?
R: Non è raccomandato collegarlo direttamente a una sorgente da 3,3V e probabilmente distruggerebbe il LED a causa della corrente eccessiva. Devi utilizzare una resistenza di limitazione della corrente o, preferibilmente, un circuito driver a corrente costante. La tensione diretta è solo 1,8-2,4V, quindi la tensione in eccesso deve essere dissipata sulla resistenza in serie o sul regolatore.

D: Perché il Livello di Sensibilità all'Umidità (MSL3) è importante?
R: Durante la saldatura a rifusione, l'umidità intrappolata all'interno del package plastico può vaporizzarsi rapidamente, causando delaminazione interna o "popcorning", che incrina il package e distrugge il LED. Rispettare la "floor life" di 168 ore dopo l'apertura della busta e seguire le procedure di baking quando richiesto è essenziale per un'alta resa di assemblaggio.

10. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Scenario: Progettazione di un segnale di avvertimento stradale compatto.
Un progettista necessita di una luce gialla lampeggiante altamente visibile. Seleziona il LTLMR4YVX3DA per la sua alta intensità (selezionando il bin Y per la massima luminosità) e l'angolo di visione stretto per garantire che la luce sia diretta verso i conducenti in arrivo. Progetta un PCB con il layout di pad consigliato. Un circuito semplice che utilizza un pin PWM di un microcontrollore pilota un sink a corrente costante MOSFET impostato a 20mA. I requisiti MSL3 vengono comunicati all'assemblatore, che programma la linea SMT per lavorare questi componenti entro 48 ore dall'apertura delle buste barriera. Il segnale finale viene testato per intensità luminosa e coerenza cromatica su tutte le unità, rispettando gli standard normativi per l'attrezzatura stradale.

11. Principio di Funzionamento

Questo LED si basa sulla tecnologia a semiconduttore Alluminio Indio Gallio Fosfuro (AllnGaP). Quando viene applicata una tensione diretta che supera la soglia del diodo, elettroni e lacune vengono iniettati rispettivamente nella regione attiva dai materiali di tipo n e di tipo p. Essi si ricombinano in modo radiativo, rilasciando energia sotto forma di fotoni. La composizione specifica degli strati AllnGaP determina l'energia del bandgap, che corrisponde direttamente alla lunghezza d'onda della luce emessa - in questo caso, nella regione del giallo (~590nm). L'incapsulante epossidico diffondente protegge il die semiconduttore e funge da lente primaria, modellando l'emissione luminosa nel pattern di radiazione specificato.

12. Tendenze Tecnologiche e Contesto

Lo sviluppo dei LED AllnGaP ad alta luminosità ha rivoluzionato l'illuminazione per indicatori colorati e segnaletica, offrendo efficienza, longevità e affidabilità superiori rispetto alle sorgenti incandescenti e a filtri. Le tendenze attuali in questo settore includono la spinta verso un'efficienza luminosa ancora maggiore (più luce emessa per watt elettrico) per ridurre il consumo energetico nelle grandi installazioni. C'è anche un focus sul miglioramento della coerenza e della stabilità del colore in funzione della temperatura e della durata di vita. Inoltre, la tecnologia di packaging continua a evolversi per fornire una migliore gestione termica, consentendo correnti di pilotaggio più elevate e quindi una maggiore luminosità dalla stessa dimensione di chip, o una maggiore durata di vita a correnti standard. L'integrazione dell'elettronica di pilotaggio e delle interfacce di controllo (es. per segnaletica RGB indirizzabile) è un'altra tendenza significativa, sebbene questo particolare componente rimanga una sorgente luminosa discreta ad alte prestazioni progettata per l'integrazione in sistemi più grandi.