Scheda Tecnica LED Blu PLCC-2 - 65-11-UB0200L-AM - Grado Automotive - Angolo Visivo 120° - 3.1V - 20mA - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il 65-11-UB0200L-AM è un LED a montaggio superficiale ad alta affidabilità, progettato principalmente per applicazioni automotive e industriali impegnative. Utilizza un package PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier), che offre un fattore di forma robusto e compatto adatto ai processi di assemblaggio automatizzato. Il dispositivo emette una luce blu vivace con una lunghezza d'onda dominante tipica di 468 nm. I suoi vantaggi principali includono un ampio angolo visivo di 120 gradi per un'eccellente dispersione della luce, la qualifica allo stringente standard AEC-Q101 per componenti automotive e la conformità alle direttive ambientali come RoHS e REACH. Il mercato di riferimento comprende i sistemi di illuminazione interna automotive, la retroilluminazione per interruttori e pannelli di controllo e l'illuminazione dei quadranti strumenti, dove sono fondamentali prestazioni costanti e affidabilità a lungo termine.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Optoelettroniche

Le metriche di prestazione chiave sono definite in condizioni di test standard con una corrente diretta (I_F) di 20 mA. L'intensità luminosa tipica è di 355 millicandele (mcd), con un minimo specificato di 224 mcd e un massimo di 560 mcd, che indica la dispersione di produzione. La tensione diretta (V_F) misura tipicamente 3,1 volt, con un intervallo da 2,75V a 3,75V. Questo parametro è cruciale per la progettazione del circuito di pilotaggio per garantire una corretta regolazione della corrente. L'angolo visivo, definito come l'angolo totale in cui l'intensità scende alla metà del suo valore di picco, è un ampio 120 gradi, fornendo un'illuminazione ampia e uniforme. La lunghezza d'onda dominante si attesta intorno ai 468 nm, definendo la specifica tonalità di blu emessa.

2.2 Valori Massimi Assoluti e Parametri Elettrici

Questi valori definiscono i limiti operativi oltre i quali può verificarsi un danno permanente. La corrente diretta continua massima assoluta è di 30 mA, mentre il dispositivo può gestire correnti di picco fino a 300 mA per impulsi molto brevi (<10 μs). La dissipazione di potenza massima è di 112 mW. È fondamentale notare che il dispositivo non è progettato per funzionare in polarizzazione inversa. La temperatura di giunzione non deve superare i 125°C, con un intervallo di temperatura ambiente operativa da -40°C a +110°C, confermando l'idoneità per ambienti automotive severi. Presenta inoltre un robusto rating di protezione ESD (scarica elettrostatica) di 8 kV (modello corpo umano), migliorando l'affidabilità nella manipolazione.

2.3 Caratteristiche Termiche

La gestione termica è vitale per la longevità e la stabilità delle prestazioni del LED. La scheda tecnica specifica due valori di resistenza termica: la resistenza termica reale (R_{th JS reale}) dalla giunzione al punto di saldatura è un massimo di 120 K/W, mentre il valore derivato dal metodo elettrico (R_{th JS el}) è di 95 K/W. Questa differenza evidenzia l'importanza della tecnica di misurazione. Una resistenza termica più bassa indica un trasferimento di calore più efficiente dalla giunzione del semiconduttore al PCB, aiutando a mantenere temperature operative più basse e quindi una maggiore emissione luminosa e una durata di vita più lunga.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Il processo produttivo comporta variazioni naturali nei parametri chiave. Per garantire la coerenza per l'utente finale, i LED vengono suddivisi in bin.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

L'intensità luminosa è categorizzata in una struttura di binning alfanumerica dettagliata, che va da L1 (11,2-14 mcd) fino a GA (18000-22400 mcd). Il componente 65-11-UB0200L-AM, con la sua tipica intensità di 355 mcd, rientra nel bin T1 (280-355 mcd). I progettisti devono specificare il bin richiesto o l'intervallo accettabile quando effettuano l'ordine per garantire il livello di luminosità desiderato nella loro applicazione.

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

Analogamente, la tonalità del blu è controllata attraverso il binning della lunghezza d'onda. I bin sono definiti da codici a quattro cifre che rappresentano la lunghezza d'onda minima in nanometri. Ad esempio, il bin '6367' copre lunghezze d'onda da 463 nm a 467 nm. Il dispositivo tipico da 468 nm sarebbe nel bin '6771' (467-471 nm) o '7175' (471-475 nm). Ciò garantisce la coerenza del colore tra più LED in un singolo assemblaggio.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

I grafici forniti offrono una visione approfondita del comportamento del dispositivo in varie condizioni.

4.1 Curva IV ed Efficienza Luminosa

Il grafico Corrente Diretta vs. Tensione Diretta mostra una caratteristica relazione esponenziale. La curva Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta dimostra che l'emissione luminosa aumenta con la corrente ma inizia a mostrare segni di saturazione all'aumentare della corrente, sottolineando la necessità di un pilotaggio a corrente corretta piuttosto che a tensione. Il tipico punto di lavoro di 20 mA è ben scelto per un equilibrio tra efficienza e emissione.

4.2 Dipendenza dalla Temperatura

Le caratteristiche di temperatura sono critiche per le prestazioni nel mondo reale. Il grafico Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura di Giunzione mostra che l'emissione luminosa diminuisce all'aumentare della temperatura, un comportamento tipico dei LED. La curva Tensione Diretta Relativa vs. Temperatura di Giunzione mostra un coefficiente di temperatura negativo, dove V_Fdiminuisce all'aumentare della temperatura. Questo può essere utilizzato per la stima della temperatura di giunzione in alcuni circuiti di monitoraggio. Il grafico Spostamento della Lunghezza d'Onda mostra un leggero aumento della lunghezza d'onda dominante (spostamento verso il rosso) con l'aumento della temperatura.

4.3 Pattern Spettrali e di Radiazione

Il grafico della Distribuzione Spettrale Relativa conferma il picco di emissione monocromatica blu intorno ai 468 nm con emissione minima in altre lunghezze d'onda. Il diagramma del Pattern di Radiazione rappresenta visivamente l'angolo visivo di 120 gradi, mostrando una distribuzione di tipo Lambertiano comune per questo tipo di package, che fornisce un'illuminazione ampia e uniforme.

4.4 Derating e Funzionamento in Impulso

La Curva di Derating della Corrente Diretta è essenziale per il progetto termico. Essa detta la massima corrente continua ammissibile in base alla temperatura sulla piazzola di saldatura (T_S). Ad esempio, a una T_Sdi 110°C, la corrente massima è di 30 mA. Il grafico della Capacità di Gestione degli Impulsi Permissibili consente ai progettisti di comprendere i livelli di corrente sicuri per il funzionamento in impulso a vari cicli di lavoro e larghezze di impulso, utile per schemi di multiplexing o dimmeraggio.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

Il package PLCC-2 è un design a montaggio superficiale standard del settore. Il disegno meccanico (implicito dal riferimento alla sezione 'Dimensioni Meccaniche') mostrerebbe tipicamente le viste dall'alto e laterali con dimensioni critiche come lunghezza totale, larghezza, altezza, passo dei terminali e posizioni delle piazzole. L'identificazione chiara della polarità (solitamente un segno del catodo tramite una tacca, un punto o un angolo smussato) è essenziale per il corretto orientamento sul PCB. Il package è progettato per la compatibilità con i processi di saldatura a riflusso a infrarossi.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

6.1 Profilo di Rifusione a Riflusso

Il dispositivo è classificato per una temperatura di picco di riflusso di 260°C per un massimo di 30 secondi. Un profilo di riflusso consigliato includerebbe una fase di preriscaldamento per aumentare gradualmente la temperatura e attivare il flussante, una zona di stabilizzazione per garantire un riscaldamento uniforme, un breve picco sopra la temperatura di liquidus della saldatura e una fase di raffreddamento controllata. Il rispetto di questo profilo previene lo shock termico e garantisce giunzioni saldate affidabili.

6.2 Layout Consigliato per le Piazzole di Saldatura

La scheda tecnica include un'impronta consigliata per le piazzole di saldatura. Questo design ottimizza la formazione del menisco di saldatura, fornisce un'adeguata resistenza meccanica e aiuta la dissipazione del calore dalla piazzola termica del dispositivo (se presente) al rame del PCB. Seguire questo layout è cruciale per ottenere una buona resa di saldatura e un'affidabilità a lungo termine.

6.3 Precauzioni per l'Uso

Le precauzioni generali includono evitare stress meccanici sulla lente del LED, prevenire l'esposizione a solventi che potrebbero danneggiare la plastica e implementare procedure di manipolazione ESD corrette durante l'assemblaggio. Il dispositivo deve essere conservato in un ambiente asciutto e controllato e utilizzato entro i suoi rating specificati.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

La sezione 'Informazioni sull'Imballaggio' dettaglia come i LED sono forniti, tipicamente in formato nastro e bobina compatibile con le macchine pick-and-place automatizzate. I dettagli chiave includono le dimensioni della bobina, la spaziatura delle tasche e l'orientamento all'interno del nastro. Le sezioni 'Numero di Parte' e 'Informazioni per l'Ordine' spiegano la struttura del codice prodotto. Il codice '65-11-UB0200L-AM' probabilmente codifica informazioni sul tipo di package (PLCC-2), colore (Blu), bin di luminosità e altri dettagli specifici della variante, consentendo una specifica precisa.

8. Raccomandazioni per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

Come elencato, le applicazioni principali sono:
Illuminazione Interna Automotive:Per luci di cortesia, luci dei pannelli porta o illuminazione ambientale. La qualifica AEC-Q101 è obbligatoria qui.
Interruttori:Retroilluminazione per interruttori a pulsante o a levetta, che richiede colore e luminosità costanti.
Quadranti:Illuminazione per icone o indicatori del cruscotto, che beneficia dell'ampio angolo visivo.

8.2 Considerazioni di Progettazione

1. Pilotaggio a Corrente:Utilizzare sempre un driver a corrente costante o una resistenza limitatrice di corrente in serie con una sorgente di tensione per impostare I_Fal valore desiderato (es. 20 mA).
2. Progetto Termico:Assicurarsi che il PCB abbia un'adeguata dissipazione termica, specialmente se si opera ad alte temperature ambiente o vicino alla corrente massima. Utilizzare la curva di derating.
3. Progetto Ottico:L'angolo visivo di 120° potrebbe richiedere diffusori o guide luminose per ottenere specifici pattern del fascio o per nascondere i singoli punti LED in alcune applicazioni.
4. Protezione ESD:Sebbene il LED abbia una protezione ESD integrata, incorporare una protezione aggiuntiva sulle linee di ingresso del PCB è una buona pratica per la robustezza.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

Rispetto ai LED blu PLCC-2 generici, il 65-11-UB0200L-AM si differenzia attraverso la sua qualifica di grado automotive (AEC-Q101). Ciò comporta test più rigorosi per il ciclaggio termico, la resistenza all'umidità e la vita operativa a lungo termine in condizioni di stress. Il rating ESD specificato di 8kV è anche superiore a quello di molte parti di grado commerciale. La struttura di binning dettagliata e la scheda tecnica completa con ampi grafici di caratterizzazione forniscono ai progettisti la prevedibilità necessaria per applicazioni ad alta affidabilità, a differenza di parti più economiche con specifiche minime.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Posso pilotare questo LED direttamente con 3.3V?
R: Non in modo affidabile. La V_Ftipica è di 3,1V, ma può arrivare fino a 3,75V. Un'alimentazione a 3,3V potrebbe non superare la V_Fmassima, specialmente a basse temperature dove V_Faumenta. Utilizzare sempre un circuito limitatore di corrente impostato per 20mA.

D: Qual è la differenza tra resistenza termica reale ed elettrica?
R: La resistenza termica reale (R_{th JS reale}) viene misurata utilizzando un sensore di temperatura fisico. La resistenza termica elettrica (R_{th JS el}) viene calcolata utilizzando la tensione diretta del LED stesso come parametro sensibile alla temperatura. Quest'ultima è spesso più bassa. Per un progetto termico conservativo, utilizzare il valore più alto (reale) di 120 K/W.

D: Come interpreto il codice di binning dell'intensità luminosa?
R: Il codice alfanumerico (es. T1) corrisponde a un intervallo specifico di millicandele. È necessario specificare il bin richiesto quando si ordina per garantire l'uniformità della luminosità. La scheda tecnica fornisce la tabella di conversione completa.

D: Questo LED è adatto per uso esterno?
R: L'intervallo di temperatura operativa (-40°C a +110°C) suggerisce che può gestire ampie escursioni ambientali. Tuttavia, per l'esposizione diretta all'esterno, considerare una protezione aggiuntiva contro la degradazione UV della lente e l'ingresso di umidità, che non sono coperte dal package standard.

11. Caso Pratico di Progettazione

Scenario:Progettazione della retroilluminazione di un pulsante per cruscotto automotive.
Requisiti:Illuminazione blu uniforme su 4 pulsanti, alimentazione dal sistema 12V del veicolo, luminosità stabile in un intervallo di temperatura abitacolo da -30°C a 85°C.
Implementazione:
1. Selezione LED:Utilizzare quattro LED 65-11-UB0200L-AM, tutti dello stesso bin di intensità luminosa (es. T1) e lunghezza d'onda (es. 6771).
2. Progetto del Circuito:Collegare i LED in serie con una resistenza limitatrice di corrente. Calcolare il valore della resistenza: R = (V_{alimentazione}- 4 * V_F) / I_F. Utilizzando il valore nominale di 12V (veicolo), V_Ftipica di 3,1V e I_Fdi 20mA: R = (12 - 12,4) / 0,02 = Valore negativo. Ciò mostra che una stringa in serie di 4 LED non è fattibile con 12V. Utilizzare 3 LED in serie o, più comunemente, ogni LED con la propria resistenza pilotata da un rail regolato a 5V o 3,3V.
3. Considerazione Termica:A 85°C ambiente, fare riferimento alla curva di derating. Assicurarsi che la temperatura della piazzola di saldatura sia gestita tramite il layout del PCB.
4. Progetto Ottico:Utilizzare una guida luminosa o un film diffusore sopra i LED per fondere la luce delle quattro sorgenti discrete in un'area uniforme dietro ogni simbolo del pulsante.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

I Diodi Emettitori di Luce (LED) sono dispositivi a semiconduttore che emettono luce attraverso l'elettroluminescenza. Quando una tensione diretta viene applicata attraverso la giunzione p-n, gli elettroni del materiale di tipo n si ricombinano con le lacune del materiale di tipo p nella regione attiva. Questo processo di ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica lunghezza d'onda (colore) della luce emessa è determinata dal bandgap energetico dei materiali semiconduttori utilizzati. Per i LED blu, vengono tipicamente impiegati materiali come il nitruro di gallio e indio (InGaN). Il package PLCC-2 ospita il minuscolo chip semiconduttore, fornisce le connessioni elettriche tramite due terminali e incorpora una lente in plastica stampata che modella l'emissione luminosa e protegge il chip.

13. Tendenze Tecnologiche

La tendenza nei LED per applicazioni automotive e industriali continua verso una maggiore efficienza (più lumen per watt), un'affidabilità migliorata in condizioni severe e dimensioni del package più piccole che consentono design più densi e flessibili. C'è anche una crescente enfasi sul controllo preciso del colore e su binning più stretti per soddisfare le esigenze di applicazioni come display a colori completi e interfacce uomo-macchina avanzate. Inoltre, l'integrazione dell'elettronica di controllo (es. driver, sensori termici) all'interno del package LED è una tendenza emergente, che semplifica la progettazione del sistema per l'utente finale. Il 65-11-UB0200L-AM rappresenta una soluzione matura e affidabile in questo panorama in evoluzione, bilanciando prestazioni, costo e affidabilità collaudata per i suoi mercati di riferimento.