Scheda Tecnica LED 2020-PA0501L-AM - Pacchetto SMD - Ambra a Conversione Fosforica - 12lm @ 50mA - 3.0V - Documento Tecnico Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il 2020-PA0501L-AM è un LED a montaggio superficiale (SMD) progettato specificamente per applicazioni automobilistiche impegnative. La sua offerta principale è una sorgente luminosa affidabile in Ambra a Conversione Fosforica che soddisfa severi standard industriali per prestazioni e resilienza ambientale. Il mercato target principale sono i sistemi di illuminazione interni ed esterni per autoveicoli, dove risultano critici una produzione di colore uniforme, un'affidabilità a lungo termine in condizioni avverse e un fattore di forma compatto.

I vantaggi chiave di questo LED includono la qualifica secondo lo standard AEC-Q102 per dispositivi optoelettronici discreti, garantendo la capacità di resistere agli stress termici, meccanici e ambientali rigorosi dell'ambiente automobilistico. Vanta inoltre la conformità alle direttive RoHS, REACH e senza alogeni, rendendolo una scelta di componente rispettosa dell'ambiente. Il flusso luminoso tipico di 12 lumen con una corrente di pilotaggio di 50mA fornisce una luminosità sufficiente per varie funzioni di segnalazione e illuminazione.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Fotometriche ed Elettriche

I parametri operativi fondamentali sono definiti in condizioni di test specifiche, tipicamente a una temperatura di giunzione (Tj) di 25°C e una corrente diretta (IF) di 50mA. IlFlusso Luminoso Tipico (IV)è di 12 lm, con un minimo di 8 lm e un massimo di 17 lm. Questa variazione è gestita dal sistema di binning dettagliato in seguito. LaTensione Diretta (VF)ha un valore tipico di 3.0V, con un intervallo da 2.50V a 3.50V. I progettisti devono tenere conto di questo intervallo di tensione quando progettano il circuito di pilotaggio per garantire una regolazione di corrente costante.

L'Angolo di Visioneè specificato come 120°, che descrive l'ampiezza angolare in cui l'intensità luminosa è almeno la metà del suo valore di picco. Questo ampio angolo di visione è vantaggioso per applicazioni che richiedono un'illuminazione ampia e uniforme piuttosto che un fascio altamente focalizzato.

2.2 Valori Limite Termici e Assoluti

La gestione termica è cruciale per la longevità e la stabilità delle prestazioni del LED. La scheda tecnica fornisce due valori per laResistenza Termica (Rth JS): un valore 'Reale' di 58 K/W (tip.) e un valore 'Elettrico' di 41 K/W (tip.). Il valore 'Elettrico', derivato dal coefficiente di temperatura della tensione diretta, è tipicamente utilizzato per la stima della temperatura di giunzione nelle applicazioni pratiche. Una resistenza termica più bassa indica una migliore dissipazione del calore dalla giunzione del LED al punto di saldatura.

I Valori Limite Assolutidefiniscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente. I limiti chiave includono una massimaCorrente Diretta (IF)di 120 mA, una massimaTemperatura di Giunzione (TJ)di 150°C e un intervallo di temperatura operativa (Topr) da -40°C a +125°C. Il dispositivo è classificato per unasensibilità ESD (HBM)di 8 kV, importante per i processi di manipolazione e assemblaggio. La massimaPotenza Dissipabile (Pd)consentita è di 420 mW.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza di colore e luminosità nella produzione, i LED vengono suddivisi in bin. Questo dispositivo utilizza tre criteri di binning separati.

3.1 Bin del Flusso Luminoso

I LED sono categorizzati in base alla loro emissione luminosa misurata a 50mA:
• Bin E4:8 lm (Min) a 10 lm (Max)
• Bin E5:10 lm (Min) a 13 lm (Max)
• Bin E6:13 lm (Min) a 17 lm (Max)

Il bin specifico per un dato lotto di produzione deve essere confermato al momento dell'ordine.

3.2 Bin della Tensione Diretta

I LED sono anche suddivisi in bin in base alla loro caduta di tensione diretta alla corrente di test:
• Bin 2527:2.50V (Min) a 2.75V (Max)
• Bin 2730:2.75V (Min) a 3.00V (Max)
• Bin 3032:3.00V (Min) a 3.25V (Max)
• Bin 3235:3.25V (Min) a 3.50V (Max)

Selezionare LED da un bin di tensione ristretto può semplificare la progettazione del driver riducendo l'intervallo di tensione di alimentazione necessario.

3.3 Struttura del Binning del Colore

La scheda tecnica include un diagramma di cromaticità (CIE 1931) che mostra le coordinate del colore target per l'Ambra a Conversione Fosforica. Due bin principali,YAeYB, sono definiti con specifici limiti di coordinate CIE x e CIE y. La lunghezza d'onda dominante tipica per questo colore ambra è nell'intervallo 590-595 nm. Il binning stretto (tolleranza ±0.005) garantisce una variazione di colore minima tra LED diversi in un assemblaggio, aspetto critico per l'illuminazione estetica e funzionale automobilistica.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

I grafici forniscono informazioni essenziali sul comportamento del LED in condizioni variabili.

4.1 Distribuzione Spettrale e Diagramma di Radiazione

Il grafico dellaDistribuzione Spettrale Relativamostra un singolo picco ampio caratteristico di un LED a conversione fosforica, con l'emissione primaria nella regione ambra/gialla dello spettro visibile. IlDiagramma Caratteristico Tipico della Radiazioneillustra la distribuzione spaziale dell'intensità, confermando l'angolo di visione di 120° con un pattern quasi-Lambertiano.

4.2 Dipendenze Elettriche e Termiche

LaCorrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V)mostra la relazione esponenziale tipica di un diodo. Lacurva Flusso Luminoso Relativo vs. Corrente Direttaè sub-lineare; aumentare la corrente produce rendimenti decrescenti nell'emissione luminosa generando più calore.

Ilgrafico Flusso Luminoso Relativo vs. Temperatura di Giunzioneè critico: l'emissione luminosa diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. È necessario un efficace dissipatore di calore per mantenere la luminosità. Lacurva Tensione Diretta Relativa vs. Temperatura di Giunzioneha un coefficiente negativo, circa -2 mV/°C, che può essere utilizzato per il rilevamento della temperatura.

LaCurva di Derating della Corrente Direttadetermina la massima corrente continua ammissibile in base alla temperatura del piazzole di saldatura. Ad esempio, alla massima temperatura operativa del piazzole di 125°C, la corrente diretta deve essere ridotta a 120 mA. Ilgrafico Capacità di Gestione degli Impulsi Ammissibiledefinisce la corrente di picco (IFM) che il LED può gestire per brevi durate di impulso a vari cicli di lavoro, utile per applicazioni di dimmerizzazione PWM o stroboscopiche.

5. Informazioni Meccaniche e sul Pacchetto

5.1 Dimensioni Meccaniche

Il LED utilizza un footprint di pacchetto standard "2020", che tipicamente si riferisce a dimensioni di circa 2.0mm x 2.0mm. Il disegno meccanico esatto nella scheda tecnica fornisce tutte le dimensioni critiche, inclusa lunghezza, larghezza, altezza complessive e la dimensione/posizione del pad termico e dei contatti elettrici. Le tolleranze sono generalmente ±0.1mm salvo diversa specifica.

5.2 Layout Consigliato dei Piazzole di Saldatura

Viene fornito un disegno del land pattern per il layout del PCB. Questo include le dimensioni per i piazzole di saldatura per l'anodo, il catodo e il pad termico centrale. Seguire questo layout consigliato è essenziale per ottenere giunzioni saldate affidabili, una corretta conduzione termica verso il PCB e prevenire l'effetto "tombstoning" durante la rifusione. Il pad termico è cruciale per la dissipazione del calore e deve essere correttamente collegato a una zona di rame sul PCB.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Rifusione

Il componente è classificato per una massima temperatura di saldatura di 260°C per 30 secondi. È applicabile un profilo di rifusione standard senza piombo. Devono essere prese precauzioni per evitare shock termici eccessivi. Il Livello di Sensibilità all'Umidità (MSL) è classificato a Livello 2, il che significa che il dispositivo può essere esposto alle condizioni del pavimento di fabbrica fino a un anno prima della saldatura senza richiedere l'essiccazione. Se superato, è necessaria l'essiccazione secondo gli standard IPC/JEDEC per prevenire il "popcorning" durante la rifusione.

6.2 Precauzioni per l'Uso

• Polarità:Il dispositivo non è progettato per funzionamento inverso. Applicare una tensione inversa può causare danni immediati.
• Protezione ESD:Sebbene classificato a 8kV HBM, durante l'assemblaggio dovrebbero essere seguite le procedure standard di manipolazione ESD.
• Controllo della Corrente:I LED sono dispositivi pilotati in corrente. Devono essere operati con un driver a corrente costante, non con una sorgente a tensione costante, per prevenire la fuga termica.
• Contaminazione:Il dispositivo ha una classificazione di Test allo Zolfo Classe A1, che indica una buona resistenza alle atmosfere contenenti zolfo, ma l'esposizione ad altri contaminanti dovrebbe comunque essere minimizzata.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Decodifica del Numero di Parte

Il numero di parte2020-PA0501L-AMè strutturato come segue:
• 2020:Nome della famiglia di prodotto (dimensione del pacchetto).
• PA:Codice colore per Ambra a Conversione Fosforica.
• 50:Corrente di test in milliampere (50 mA).
• 1:Tipo di Lead Frame (1 = Dorato).
• L:Livello di Luminosità (L = Basso, relativo ad altri bin di questa serie).
• AM:Designa il grado per applicazione Automobilistica.

7.2 Specifiche di Imballaggio

I LED sono forniti su nastro e bobina per l'assemblaggio automatizzato. La sezione informazioni sull'imballaggio dettaglierebbe le dimensioni della bobina, la larghezza del nastro, la spaziatura delle tasche e l'orientamento dei componenti sul nastro. Questi dati sono essenziali per la programmazione delle macchine pick-and-place.

8. Raccomandazioni per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

L'applicazione principale èl'Illuminazione Automobilistica. Usi specifici includono:
• Esterni:Indicatori di direzione, luci di posizione laterali, luci di marcia diurna (DRL) in ambra, terza luce di stop (CHMSL).
• Interni:Retroilluminazione del cruscotto, illuminazione degli interruttori, illuminazione ambientale, luci di avviso e spia.

8.2 Considerazioni di Progettazione

• Gestione Termica:Il PCB dovrebbe avere adeguati via termici sotto il pad termico collegati a piani di massa interni o dissipatori dedicati per mantenere bassa la temperatura di giunzione, garantendo lunga vita e emissione luminosa stabile.
• Progettazione Ottica:Potrebbero essere necessarie lenti o guide luminose per modellare il fascio di 120° per applicazioni specifiche.
• Scegliere un driver LED di grado automobilistico in grado di fornire una corrente stabile di 50mA (o come richiesto) su tutto l'intervallo di tensione automobilistico (es. 9V-16V con protezione da sovratensione da disconnessione del carico). La capacità di dimmerizzazione PWM è spesso desiderabile.Configurazione Serie/Parallelo:
• Per pilotare più LED, una connessione in serie è preferita in quanto garantisce la stessa corrente attraverso ciascuna unità, assicurando una luminosità uniforme. Le connessioni in parallelo richiedono un'attenta corrispondenza della tensione diretta o una limitazione di corrente individuale.9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto ai LED commerciali standard, i principali fattori di differenziazione del 2020-PA0501L-AM sono la sua

qualifica AEC-Q102e l'estesointervallo di temperatura operativa (-40°C a +125°C). Ciò lo rende adatto per applicazioni nel vano motore o esterne dove sono comuni temperature estreme. La tecnologia Ambra a Conversione Fosforica offre tipicamente una migliore stabilità e coerenza del colore nel tempo e con la temperatura rispetto ai vecchi LED ambra in resina tinta. La classificazione ESD 8kV e la resistenza allo zolfo forniscono una robustezza aggiuntiva per gli ambienti automobilistici ostili.10. Domande Frequenti (FAQ)

D1: Qual è la differenza tra resistenza termica 'Reale' ed 'Elettrica'?

R1: La resistenza termica 'Reale' (Rth JS real) è misurata utilizzando un sensore di temperatura fisico. La resistenza termica 'Elettrica' (Rth JS el) è calcolata dalla variazione della tensione diretta con la temperatura, un metodo più pratico per la stima in-situ della temperatura di giunzione in un circuito funzionante.
D2: Posso pilotare questo LED con un alimentatore da 3.3V?

R2: Non direttamente. Il LED richiede un controllo di corrente. Un semplice resistore da un'alimentazione a 3.3V è possibile ma inefficiente e la luminosità varierà in base al bin della tensione diretta del LED. Si raccomanda vivamente un driver a corrente costante dedicato per prestazioni stabili.
D3: Come interpreto i codici di binning quando ordino?

R3: È necessario specificare il Bin del Flusso Luminoso richiesto (es. E5), il Bin della Tensione Diretta (es. 2730) e il Bin del Colore (es. YA) in base alla tolleranza della vostra applicazione per la variazione. Il produttore fornirà parti che soddisfano tutti e tre i criteri di bin specificati.
D4: Questo LED è adatto per la dimmerizzazione PWM?

R4: Sì, i LED sono ideali per la dimmerizzazione PWM. Il grafico della capacità di gestione degli impulsi dovrebbe essere consultato per assicurarsi che la corrente di picco nella forma d'onda PWM non superi i limiti per la larghezza di impulso e il ciclo di lavoro scelti.
11. Caso Pratico di Progettazione

Scenario:

Progettazione di una luce di posizione laterale ambra per un veicolo.Requisiti:
Rispettare gli standard automobilistici EMI/EMC, operare da 9V-16V, sopravvivere a cicli termici e mantenere colore e luminosità consistenti.Implementazione:
Uno schema includerebbe un filtro d'ingresso, un driver LED step-up/step-down o lineare classificato per uso automobilistico, impostato per erogare 50mA. Quattro LED 2020-PA0501L-AM sarebbero collegati in serie all'uscita del driver. Il PCB avrebbe un'area solida di pad termico sullo strato superiore sotto i LED, collegata tramite più via termici a un ampio piano di massa interno per la diffusione del calore. Il driver IC includerebbe un ingresso per dimmerizzazione PWM collegato al modulo di controllo della carrozzeria del veicolo. Tutti i componenti sarebbero selezionati da famiglie qualificate AEC-Q.12. Principio di Funzionamento

Il 2020-PA0501L-AM è una sorgente luminosa a stato solido basata su un chip semiconduttore, tipicamente realizzato in nitruro di gallio e indio (InGaN) o materiali simili, che emette luce blu quando polarizzato direttamente. Questa luce blu viene assorbita da uno strato di rivestimento fosforico (la parte "a Conversione Fosforica") depositato direttamente sul chip. Il fosforo riemette luce a lunghezze d'onda più lunghe, principalmente nella regione ambra. La combinazione della luce blu residua e dell'emissione ambra a largo spettro del fosforo produce il colore ambra finale percepito dall'occhio umano. Questo metodo consente un controllo preciso del punto di colore e un'elevata efficienza.

13. Tendenze Tecnologiche

La tendenza nell'illuminazione a LED automobilistica è verso una maggiore efficienza (più lumen per watt), una maggiore densità di potenza e un'affidabilità migliorata. Ciò guida lo sviluppo di nuove tecnologie di chip, fosfori avanzati con migliore resistenza allo spegnimento termico e progetti di pacchetto migliorati con minore resistenza termica. C'è anche una tendenza verso moduli integrati che combinano più LED, driver e ottica in un'unica unità. Inoltre, la domanda di sistemi di illuminazione intelligenti e adattivi è in aumento, richiedendo LED che possano essere controllati digitalmente con alta velocità e precisione. La tecnologia sottostante continua a evolversi per fornire una migliore resa cromatica, una vita più lunga e costi di sistema inferiori per i produttori automobilistici.

The trend in automotive LED lighting is towards higher efficiency (more lumens per watt), higher power density, and improved reliability. This drives the development of new chip technologies, advanced phosphors with better thermal quenching resistance, and improved package designs with lower thermal resistance. There is also a move towards integrated modules that combine multiple LEDs, drivers, and optics into a single unit. Furthermore, the demand for smart, adaptive lighting systems is increasing, requiring LEDs that can be digitally controlled with high speed and precision. The underlying technology continues to evolve to provide better color rendering, longer lifetimes, and lower system costs for automotive manufacturers.