Scheda Tecnica LED Rosso 2020 Cube Light - Pacchetto SMD - 2.2V Tip - 140mA - 26 lm - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche del LED 2020 Cube Light, un LED rosso ad alta luminosità a montaggio superficiale (SMD) progettato principalmente per ambienti di illuminazione automobilistica impegnativi. Il componente è caratterizzato dalle sue dimensioni compatte 2020, dalla costruzione robusta e da parametri di prestazione ottimizzati per l'affidabilità in condizioni operative severe. I suoi vantaggi principali includono la conformità a severi standard di qualifica automobilistica, un ampio angolo di visione per un'illuminazione uniforme e certificazioni di conformità ambientale.

Il mercato target principale è l'industria automobilistica, dove è adatto per varie funzioni di illuminazione segnaletica interna ed esterna. Il progetto privilegia la stabilità a lungo termine, le prestazioni termiche e la resistenza agli stress ambientali comunemente riscontrati nelle applicazioni veicolari.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Fotometriche e Ottiche

Le prestazioni fotometriche chiave del LED sono definite a una corrente di prova standard di 140mA. Il flusso luminoso tipico in uscita è di 26 lumen (lm), con un minimo specificato di 23 lm e un massimo di 39 lm, considerando il binning di produzione. La lunghezza d'onda dominante è tipicamente 614 nm, collocandola saldamente nello spettro rosso, con un intervallo da 612 nm a 627 nm. Un ampio angolo di visione di 120 gradi (con una tolleranza di ±5°) garantisce un pattern di radiazione ampio, vantaggioso per applicazioni che richiedono illuminazione ad ampia area o visibilità da più angolazioni.

2.2 Parametri Elettrici

La tensione diretta (Vf) alla condizione di prova di 140mA ha un valore tipico di 2.2V, con un intervallo da un minimo di 1.75V a un massimo di 2.75V. La corrente diretta continua massima assoluta è nominalmente 250 mA. Per condizioni di sovracorrente (larghezza di impulso ≤10 μs, ciclo di lavoro 0.005), il dispositivo può sopportare una corrente di sovracorrente (IFM) fino a 1000 mA. È cruciale notare che questo LED non è progettato per operare in polarizzazione inversa.

2.3 Specifiche Termiche e di Affidabilità

La gestione termica è fondamentale per la longevità del LED. La resistenza termica giunzione-punto di saldatura è specificata con due valori: un risultato del metodo elettrico di 16-18 K/W e un risultato del metodo reale di 23-26 K/W. La temperatura massima ammissibile della giunzione (Tj) è 150°C. Il dispositivo è classificato per un intervallo di temperatura operativa da -40°C a +125°C, corrispondente agli estremi richiesti per l'uso automobilistico. Dispone di protezione contro le scariche elettrostatiche (ESD) nominale a 2 kV (Modello del Corpo Umano). Il componente è anche qualificato per la saldatura a rifusione senza piombo con una temperatura di picco di 260°C per 30 secondi.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nella produzione, i LED vengono suddivisi in bin di prestazione. Comprendere questi bin è essenziale per la coerenza progettuale.

3.1 Binning del Flusso Luminoso

I LED sono raggruppati in base alla loro emissione luminosa a 140mA. I bin principali sono E9 (23-27 lm), F1 (27-33 lm) e F2 (33-39 lm). Il valore tipico di 26 lm rientra nel bin E9.

3.2 Binning della Tensione Diretta

I componenti sono anche classificati in base alla loro caduta di tensione diretta. I bin chiave includono 1720 (1.75-2.0V), 2022 (2.0-2.25V), 2225 (2.25-2.5V) e 2527 (2.5-2.75V). Il valore tipico di 2.2V corrisponde al bin 2022.

3.3 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

Il colore (lunghezza d'onda) è strettamente controllato attraverso bin come 1215 (612-615 nm), 1518 (615-618 nm), fino a 2427 (624-627 nm). Il valore tipico di 614 nm è nel bin 1215.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

4.1 Curva IV e Flusso Luminoso Relativo

Il grafico Corrente Diretta vs. Tensione Diretta mostra una caratteristica relazione esponenziale. La curva Flusso Luminoso Relativo vs. Corrente Diretta indica che l'emissione luminosa aumenta con la corrente, ma alla fine si satura e può degradare l'efficienza e la durata a correnti più elevate oltre la raccomandazione.

4.2 Dipendenza dalla Temperatura

Il grafico Flusso Luminoso Relativo vs. Temperatura di Giunzione è fondamentale per il progetto termico. Mostra che l'emissione luminosa diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Il grafico Spostamento della Lunghezza d'Onda Dominante vs. Temperatura di Giunzione indica che il colore si sposterà (tipicamente verso lunghezze d'onda maggiori) con l'aumento della temperatura, aspetto che deve essere considerato in applicazioni critiche per il colore.

4.3 Distribuzione Spettrale e Derating

Il grafico della Distribuzione Spettrale Relativa conferma un picco di emissione rossa a banda stretta. La Curva di Derating della Corrente Diretta impone di ridurre la corrente continua massima ammissibile all'aumentare della temperatura del pad di saldatura per evitare di superare la temperatura massima di giunzione. Ad esempio, a una temperatura del pad di 125°C, la corrente deve essere ridotta a 250 mA.

5. Informazioni Meccaniche e sul Pacchetto

Il componente utilizza un pacchetto SMD 2020 standard (ingombro 2.0mm x 2.0mm). Il disegno meccanico specifica le dimensioni esatte, inclusa l'altezza complessiva, i dettagli del lead frame e la geometria della lente. Le tolleranze sono tipicamente ±0.1mm salvo diversa indicazione. Viene fornito un layout consigliato per i pad di saldatura per garantire una corretta formazione del giunto saldato, il trasferimento termico e la stabilità meccanica durante la rifusione e l'operatività. La polarità è indicata da una marcatura specifica o dalla configurazione dei pin sul corpo del componente, che deve essere rispettata durante il posizionamento.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

Il LED è compatibile con i processi standard di saldatura a rifusione senza piombo. Viene fornito un profilo di rifusione dettagliato, che specifica i parametri critici: pendenza di preriscaldamento, tempo e temperatura di stabilizzazione, tempo sopra il liquidus (TAL), temperatura di picco (260°C max per 30 secondi) e velocità di raffreddamento. Il rispetto di questo profilo è essenziale per prevenire shock termici, difetti del giunto saldato o danni al pacchetto del LED. Le precauzioni generali includono l'uso di adeguata protezione ESD durante la manipolazione, evitare stress meccanici sulla lente e garantire che l'ambiente di saldatura sia privo di contaminanti come lo zolfo.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

I componenti sono forniti in imballaggio standard a nastro e bobina adatto per macchine di montaggio pick-and-place automatizzate. Le informazioni sull'imballaggio dettagliano le dimensioni della bobina, la spaziatura delle tasche e l'orientamento. Il numero di parte segue una struttura specifica:2020 - UR - 140 - D - M - AM.
- 2020: Famiglia di prodotto.
- UR: Colore (Rosso).
- 140: Corrente di Prova in mA.
- D: Tipo di Lead Frame (Au + colla bianca).
- M: Livello di Luminosità (Medio).
- AM: Designazione per applicazione automobilistica.

8. Suggerimenti per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

L'applicazione principale è l'illuminazione automobilistica. Ciò include, ma non si limita a, terzi stop posteriori alti (CHMSL), fanali posteriori combinati (luci di posizione/frenata), luci laterali di marcatura e illuminazione ambientale interna. La sua qualifica AEC-Q102 e l'ampio intervallo di temperatura lo rendono adatto a questi ambienti severi.

8.2 Considerazioni di Progettazione

Circuito di Pilotaggio:Si raccomanda vivamente un driver a corrente costante per garantire un'emissione luminosa stabile e prevenire la fuga termica, poiché la tensione diretta del LED ha un coefficiente di temperatura negativo.
Gestione Termica:Il layout del PCB deve facilitare la dissipazione del calore. Utilizzare il disegno consigliato per i pad di saldatura, assicurare un'adeguata area di rame collegata al pad termico e considerare il percorso termico complessivo del sistema per mantenere la temperatura del pad di saldatura entro limiti sicuri per la corrente operativa desiderata.
Progettazione Ottica:L'angolo di visione di 120° potrebbe richiedere ottiche secondarie (lenti, guide luminose) per modellare il fascio per applicazioni specifiche. La possibilità di uno spostamento della lunghezza d'onda con la temperatura dovrebbe essere valutata per usi sensibili al colore.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto ai LED commerciali generici, i fattori chiave di differenziazione di questo componente sono le sue qualifiche di grado automobilistico (AEC-Q102), l'esteso intervallo di temperatura operativa (-40°C a +125°C) e i test di affidabilità specifici (es. Test Zolfo Classe A1). È anche conforme ai requisiti senza alogeni, sempre più importanti per motivi ambientali e di affidabilità nell'elettronica automobilistica. La combinazione di un livello di luminosità medio (26 lm tip) con una costruzione robusta offre una soluzione bilanciata per applicazioni in cui l'affidabilità è prioritaria rispetto alla massima luminosità.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Posso pilotare questo LED alla sua corrente massima assoluta di 250mA in modo continuo?
R: Non necessariamente. Il valore nominale di 250mA è il massimo assoluto in condizioni specifiche. La corrente operativa continua sicura dipende dal progetto termico. È necessario utilizzare la curva di derating della corrente diretta in base alla temperatura del pad di saldatura (Ts) misurata o stimata. Ad esempio, se Ts è 100°C, la corrente continua massima consentita è significativamente inferiore a 250mA.

D: Qual è la differenza tra la resistenza termica reale ed elettrica (Rth JS)?
R: Il metodo elettrico utilizza i parametri elettrici sensibili alla temperatura del LED per stimare la temperatura di giunzione, mentre il metodo reale può utilizzare un sensore fisico. Il valore del metodo reale (23-26 K/W) è generalmente considerato più conservativo e affidabile per i calcoli di progetto termico.

D: La scheda tecnica menziona un Test Zolfo. Perché è importante?
R: Atmosfere contenenti zolfo (es. da determinate gomme, guarnizioni o ambienti industriali) possono corrodere i lead frame a base d'argento, portando a guasti. Una classificazione Test Zolfo Classe A1 indica che il dispositivo ha superato test specifici per la resistenza alla corrosione da zolfo, cruciale per l'affidabilità a lungo termine in assemblaggi automobilistici chiusi.

11. Caso di Studio Pratico di Progettazione

Si consideri la progettazione di un modulo per luce di stop posteriore utilizzando questo LED. Un gruppo di 10 LED in serie richiederebbe un driver in grado di fornire 140mA a circa 22V (10 * 2.2V tipici), più un margine. Il PCB deve essere progettato con via termiche sotto il pad termico di ciascun LED, collegati a un ampio piano di massa interno per la diffusione del calore. È necessario consultare la curva di derating: se la temperatura del PCB vicino ai LED raggiunge 80°C nell'ambiente più sfavorevole, la corrente massima ammissibile per LED deve essere verificata e potenzialmente ridotta da 140mA per garantire che la temperatura di giunzione rimanga sotto i 150°C. La simulazione ottica verrebbe utilizzata per disporre i LED e progettare un diffusore per soddisfare gli standard di distribuzione dell'intensità luminosa e uniformità richiesti per le luci di stop automobilistiche.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

Questo è un diodo a emissione luminosa basato su semiconduttore. Quando viene applicata una tensione diretta che supera la sua caratteristica tensione diretta (Vf), elettroni e lacune si ricombinano all'interno della regione attiva del chip semiconduttore, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica composizione materiale del semiconduttore (probabilmente basata su AlInGaP per l'emissione rossa) determina la lunghezza d'onda dominante della luce emessa. Il pacchetto SMD incorpora un lead frame per la connessione elettrica e la conduzione termica, una lente in silicone per proteggere il chip e modellare l'emissione luminosa e una cavità riflettente bianca per migliorare l'efficienza di estrazione della luce.

13. Tendenze Tecnologiche

La tendenza nell'illuminazione a LED automobilistica continua verso una maggiore efficienza (più lumen per watt), una maggiore densità di potenza e un'affidabilità migliorata. Ciò consente moduli di illuminazione più piccoli ed energeticamente efficienti. C'è anche un focus su funzionalità avanzate come i fasci adattivi (ADB) e la comunicazione tramite luce (Li-Fi), sebbene queste richiedano tipicamente componenti più complessi. Per le funzioni di segnalazione standard, l'enfasi rimane su componenti ottimizzati per il costo, altamente affidabili e qualificati come quello descritto, con continui miglioramenti nelle prestazioni termiche e nella durata in condizioni di alta temperatura.