LED Blu PLCC2 3,5x2,8x1,84mm - Tensione Diretta 3,0V - Potenza 102mW - 465-475nm Scheda Tecnica

1. Panoramica del prodotto

Il RF-BNRA30TS-BB è un LED blu ad alte prestazioni progettato per applicazioni impegnative come l'illuminazione interna automobilistica e gli interruttori. Utilizza la tecnologia GaN su substrato per fornire una lunghezza d'onda dominante di 465-475 nm con una tipica tensione diretta di 3,0 V a 20 mA. Il dispositivo è alloggiato in un compatto package PLCC2 che misura 3,50 mm x 2,80 mm x 1,84 mm, rendendolo adatto per assemblaggio SMT automatico. Con un angolo di visione estremamente ampio di 120 gradi e un livello di sensibilità all'umidità 2, questo LED offre un'eccellente flessibilità di progettazione. È pienamente conforme alle direttive RoHS e REACH e ha superato i test di qualificazione basati sulle linee guida AEC-Q101 per semiconduttori discreti di grado automotive.

2. Approfondimento dei parametri tecnici

2.1 Caratteristiche elettriche

In condizioni di prova IF = 20 mA e Ts = 25 °C, la tensione diretta (VF) varia da 2,8 V (minimo) a 3,4 V (massimo) con un valore tipico di 3,0 V. La corrente inversa (IR) a VR = 5 V è limitata a un massimo di 10 μA. L'intensità luminosa (IV) varia da 430 mcd (minimo) a 800 mcd (massimo) nelle stesse condizioni di prova, con un valore tipico di 600 mcd. La lunghezza d'onda dominante (Wd) è specificata tra 465 nm e 475 nm, con valore tipico a 467 nm.

2.2 Valori massimi assoluti

Il LED non deve superare i seguenti valori massimi assoluti: dissipazione di potenza (PD) 102 mW, corrente diretta (IF) 30 mA, corrente diretta di picco (IFP) 100 mA (ciclo di lavoro 1/10, larghezza d'impulso 10 ms), tensione inversa (VR) 5 V, scarica elettrostatica (ESD) 2000 V (HBM), temperatura operativa (TOPR) da -40 a +100 °C, temperatura di stoccaggio (TSTG) da -40 a +100 °C e temperatura di giunzione (TJ) 120 °C. Il superamento di questi valori può causare danni permanenti.

2.3 Caratteristiche termiche

La resistenza termica dalla giunzione al punto di saldatura (RthJ-S) è specificata a un massimo di 300 °C/W. Una corretta gestione termica è essenziale per mantenere la temperatura di giunzione al di sotto di 120 °C e garantire l'affidabilità a lungo termine.

3. Sistema di binning

3.1 Binning della tensione diretta

A IF = 20 mA, la tensione diretta è suddivisa in sei bin: G1 (2,8-2,9 V), G2 (2,9-3,0 V), H1 (3,0-3,1 V), H2 (3,1-3,2 V), I1 (3,2-3,3 V), I2 (3,3-3,4 V). Questo binning consente ai clienti di selezionare LED con tolleranza VF stretta per una distribuzione uniforme della corrente in configurazioni serie o parallelo.

3.2 Binning dell'intensità luminosa

L'intensità luminosa è suddivisa in J20 (430-530 mcd), K10 (530-650 mcd) e K20 (650-800 mcd). Ciò garantisce una luminosità costante in applicazioni che richiedono un'emissione luminosa abbinata.

3.3 Binning della lunghezza d'onda dominante

La lunghezza d'onda dominante è suddivisa in D10 (465-467,5 nm), D20 (467,5-470 nm), E10 (470-472,5 nm) e E20 (472,5-475 nm). Ciò fornisce un controllo preciso del colore per l'illuminazione interna automobilistica dove la costanza cromatica è critica.

4. Analisi delle curve di prestazione

4.1 Tensione diretta vs. corrente diretta

Come mostrato in Fig. 1-7, la corrente diretta aumenta esponenzialmente con la tensione diretta. A 3,0 V la corrente è di circa 20 mA; a 3,2 V sale a circa 120 mA. Ciò evidenzia la necessità di resistori limitatori di corrente o pilotaggio a corrente costante.

4.2 Intensità relativa vs. corrente diretta

La Fig. 1-8 mostra che l'intensità luminosa relativa aumenta quasi linearmente con la corrente diretta fino a 30 mA. A 20 mA l'intensità relativa è circa 80%, e a 30 mA raggiunge circa il 100%.

4.3 Temperatura di saldatura vs. intensità relativa e corrente diretta

Le Fig. 1-9 e 1-10 dimostrano che quando la temperatura di saldatura sale da 25 °C a 100 °C, l'intensità relativa scende a circa l'85% del suo valore a 25 °C, e la massima corrente diretta consentita si riduce da 30 mA a circa 10 mA. La derating termico è essenziale per un funzionamento affidabile a temperature ambiente elevate.

4.4 Tensione diretta vs. temperatura di saldatura

Dalla Fig. 1-11, la tensione diretta diminuisce linearmente con l'aumento della temperatura a una velocità di circa -2 mV/°C. Questo coefficiente di temperatura negativo deve essere considerato nella progettazione del convertitore.

4.5 Diagramma di radiazione

Il diagramma di radiazione (Fig. 1-12) mostra una distribuzione simile a lambertiana con un angolo a metà potenza di circa 120 gradi, confermando la caratteristica dell'ampio angolo di visione.

4.6 Spettro e lunghezza d'onda vs. corrente

La Fig. 1-13 illustra che la lunghezza d'onda dominante si sposta leggermente (entro ±3 nm) quando la corrente diretta varia da 0 a 80 mA. Lo spettro (Fig. 1-14) è un picco stretto centrato intorno a 467 nm con una larghezza a metà altezza di circa 25 nm, tipico per LED blu InGaN.

5. Informazioni meccaniche e di imballaggio

5.1 Dimensioni del package

Il package del LED misura 3,50 mm x 2,80 mm x 1,84 mm (lunghezza x larghezza x altezza). La vista dall'alto mostra un'area rettangolare di emissione luminosa di circa 2,40 mm x 2,18 mm. La vista dal basso rivela due pad di saldatura con marcatura di polarità: il pad anodico è più grande (2,0 mm x 1,25 mm) e il pad catodico è più piccolo (0,75 mm x 1,25 mm). I pad di saldatura consigliati (Fig. 1-5) sono forniti con un passo di 4,45 mm tra i centri dei pad per garantire una corretta formazione del giunto di saldatura. Tutte le dimensioni sono in millimetri con tolleranze di ±0,2 mm salvo diversa indicazione.

5.2 Polarità e manipolazione

Il LED ha un chiaro segno di polarità (un piccolo punto o tacca sul package) che indica il lato catodico. È necessario allineare il segno di polarità con la serigrafia del PCB. L'incapsulante in silicone è morbido; evitare di applicare pressione direttamente sulla superficie della lente durante la manipolazione o le operazioni di pick-and-place.

6. Linee guida per saldatura e assemblaggio

6.1 Profilo di saldatura a riflusso

Il profilo di saldatura a riflusso raccomandato segue gli standard JEDEC: preriscaldamento da 150 °C a 200 °C per 60-120 secondi, rampa fino a 217 °C con pendenza massima di 3 °C/s, mantenimento sopra 217 °C per non più di 60 secondi, temperatura di picco 260 °C per un massimo di 10 secondi (con un massimo di 30 secondi entro 5 °C dal picco), e raffreddamento a una velocità non superiore a 6 °C/s. Il tempo totale da 25 °C al picco deve essere inferiore a 8 minuti. Non eseguire più di due riflussi e, se trascorrono più di 24 ore tra un riflusso e l'altro, i LED devono essere cotti prima del riutilizzo.

6.2 Saldatura a mano

Per la saldatura manuale, utilizzare un saldatore impostato al di sotto di 300 °C e completare il giunto in meno di 3 secondi. È consentita una sola operazione di saldatura a mano per LED.

6.3 Stoccaggio e cottura

Le buste barriera all'umidità non aperte devono essere conservate a ≤30 °C e ≤75% di umidità relativa, e utilizzate entro un anno dalla data di sigillatura. Dopo l'apertura, utilizzare entro 24 ore a ≤30 °C e ≤60% UR. Se le condizioni di conservazione vengono superate o l'indicatore di essiccante ha cambiato colore, cuocere i LED a 60±5 °C per ≥24 ore prima dell'uso.

7. Informazioni su imballaggio e ordini

7.1 Nastro trasportatore e bobina

I LED sono forniti in imballaggio su nastro e bobina con 2000 pezzi per bobina. Il nastro trasportatore ha una larghezza di 8,0 mm, con un passo di 4,0 mm (tipico per PLCC2). Il diametro della bobina è 178 mm, diametro del mozzo 60 mm e diametro del nucleo 13,0 mm. Il nastro ha un nastro di copertura termosaldata sul lato superiore.

7.2 Informazioni sull'etichetta

Ogni bobina porta un'etichetta contenente: Numero parte (PART NO.), Numero specifica (SPEC NO.), Numero lotto (LOT NO.), Codice bin (BIN CODE), Flusso luminoso (Ф), Bin cromaticità (XY), Tensione diretta (VF), Lunghezza d'onda (WLD), Quantità (QTY) e Data di produzione (DATE). Il codice bin è essenziale per ordinare combinazioni specifiche di VF/IV/Wd.

7.3 Busta barriera all'umidità e scatola

Le bobine sono sigillate in una busta barriera all'umidità insieme a un essiccante e una scheda indicatrice di umidità. La busta viene poi imballata in scatole di cartone per la spedizione. La scatola esterna riporta avvertenze di manipolazione come "Attenzione: Osservare le precauzioni per la manipolazione di dispositivi sensibili alle scariche elettrostatiche."

8. Raccomandazioni applicative

8.1 Applicazioni tipiche

Questo LED blu è ideale per l'illuminazione interna automobilistica come l'illuminazione del cruscotto, l'illuminazione ambientale e l'indicazione degli interruttori. Può anche essere utilizzato in indicatori di stato, retroilluminazione e segnaletica generale dove è richiesta una sorgente di luce blu a spettro stretto.

8.2 Considerazioni di progettazione

• Includere sempre un resistore limitatore di corrente o utilizzare un driver a corrente costante per prevenire sovracorrenti dovute alle variazioni di VF.
• Mantenere la temperatura di giunzione al di sotto di 120 °C fornendo un adeguato dissipatore di calore o riducendo la corrente diretta a temperature ambiente elevate.
• Negli array serie/parallelo, assicurarsi che ogni LED riceva una corrente quasi uguale abbinando i bin VF o utilizzando sorgenti di corrente individuali.
• Evitare l'esposizione a composti contenenti zolfo superiori a 100 ppm, bromo superiore a 900 ppm, cloro superiore a 900 ppm o alogeni totali superiori a 1500 ppm nell'ambiente circostante o nei materiali di accoppiamento.
• Minimizzare i composti organici volatili (COV) provenienti da adesivi, sigillanti o plastica vicini per prevenire lo scolorimento del silicone e il degrado dell'emissione luminosa.
• Fornire misure di protezione ESD (ad esempio postazioni di lavoro collegate a terra, ionizzatori) poiché il LED è sensibile alle scariche elettrostatiche (soglia ESD 2 kV HBM).

9. Confronto tecnologico

Rispetto ai LED PLCC2 standard, il RF-BNRA30TS-BB offre un angolo di visione più ampio (120° contro tipici 90°) e un binning della lunghezza d'onda più stretto (passi fino a 2,5 nm). La sua qualifica AEC-Q101 lo rende adatto a condizioni di stress automobilistiche (cicli termici, alta umidità, ecc.) che le parti di livello consumer potrebbero non sopportare. La resistenza termica di 300 °C/W è tipica per questo package ma richiede un'attenta gestione termica nelle applicazioni ad alta potenza.

10. Domande frequenti

10.1 Posso utilizzare questo LED a 30 mA in modo continuo?

Sì, la corrente diretta massima assoluta è 30 mA. Tuttavia, a questa corrente la temperatura di giunzione può aumentare significativamente a seconda dell'ambiente termico. Si consiglia di derating a temperature di saldatura elevate come mostrato nella curva di derating. Per un'affidabilità a lungo termine, è preferibile operare a 20-25 mA.

10.2 Qual è la luminosità tipica a 20 mA?

L'intensità luminosa tipica è 600 mcd a IF=20 mA. A seconda del bin, può variare da 430 a 800 mcd.

10.3 Come pulire il LED dopo la saldatura?

Utilizzare alcol isopropilico come solvente di pulizia. Evitare la pulizia a ultrasuoni poiché potrebbe danneggiare il LED. Assicurarsi che il solvente di pulizia non attacchi l'incapsulante in silicone.

11. Esempio di caso applicativo

Considerare una striscia luminosa ambientale automobilistica contenente 20 LED in serie. Ogni LED ha una VF tipica di 3,0 V a 20 mA. Supponendo un sistema elettrico veicolare a 14 V, la caduta di tensione in serie è di 60 V, che supera l'alimentazione. Invece, una configurazione parallela con resistori limitatori di corrente individuali è più pratica. Per un singolo LED, un resistore di (14 V – 3,0 V) / 0,02 A = 550 Ω (utilizzare il valore standard 560 Ω) limiterebbe la corrente a circa 19,6 mA. Se vengono utilizzati più LED, ciascuno deve avere il proprio resistore per evitare il fenomeno di "current hogging" dovuto alle differenze di bin VF.

12. Principio di funzionamento

Il LED blu è basato su nitruro di gallio (GaN) cresciuto epitassialmente su un substrato di zaffiro o silicio. Quando polarizzato direttamente, elettroni e lacune si ricombinano nella regione del pozzo quantico, emettendo fotoni con energia corrispondente al bandgap del materiale InGaN. La lunghezza d'onda dominante è controllata dalla composizione di indio. L'emissione luminosa viene estratta attraverso il package trasparente e la lente in silicone, che modella anche il diagramma di radiazione.

13. Tendenze di sviluppo

I LED blu continuano ad evolversi verso una maggiore efficienza (lm/W) e una migliore stabilità del colore in funzione della temperatura e della durata. L'industria automobilistica richiede standard di affidabilità più elevati come AEC-Q102, e le versioni future di questo prodotto potrebbero incorporare una migliore gestione termica e un intervallo di temperatura operativa più ampio. La miniaturizzazione (ad esempio, il package 2835 rimane popolare) e l'integrazione con il controllo intelligente (ad esempio, illuminazione a matrice) sono tendenze in corso.