Scheda Tecnica LED Bianco Freddo PLCC-2 - Angolo di Visione 120° - 3.1V Tip. - 20mA - Grado Automotive

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche di un componente LED ad alta luminosità per montaggio superficiale che utilizza il package PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier). Il dispositivo è progettato principalmente per gli ambienti impegnativi degli interni automotive, offrendo prestazioni affidabili in un ampio intervallo di temperature. I suoi vantaggi principali includono una combinazione bilanciata di emissione luminosa, ampio angolo di visione e una costruzione robusta che soddisfa gli standard di affidabilità di grado automotive.

Il LED emette una luce bianca fredda, caratterizzata da coordinate cromatiche CIE 1931 tipiche di (0.3, 0.3). È destinato ad applicazioni che richiedono un'illuminazione uniforme e brillante in spazi ristretti, come retroilluminazione del cruscotto, illuminazione di interruttori e gruppi di indicatori. La conformità ad AEC-Q102, RoHS e REACH sottolinea la sua idoneità per assemblaggi elettronici moderni con requisiti stringenti di qualità e ambientali.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Fotometriche ed Elettriche

I parametri operativi chiave sono definiti a una corrente di prova standard di 20mA. L'intensità luminosa tipica è di 1800 millicandele (mcd), con un valore minimo garantito di 1400 mcd e un massimo fino a 3550 mcd a seconda del bin di produzione. La tensione diretta (V_F) misura tipicamente 3.1V, con un intervallo da un minimo di 2.5V a un massimo di 3.75V. Questo parametro è cruciale per calcolare i valori della resistenza limitatrice di corrente nel progetto del circuito.

Il dispositivo presenta un angolo di visione molto ampio di 120 gradi, definito come l'angolo totale in cui l'intensità luminosa scende alla metà del suo valore assiale di picco. Ciò garantisce una distribuzione uniforme della luce, essenziale per l'illuminazione di pannelli e interruttori.

2.2 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente. La corrente diretta continua massima assoluta è di 30 mA. Il dispositivo può sopportare picchi di corrente fino a 250 mA per impulsi ≤ 10 µs con un ciclo di lavoro molto basso (0.005). La temperatura di giunzione non deve superare i 125°C. L'intervallo di temperatura operativa e di conservazione è specificato da -40°C a +110°C, confermando la sua robustezza di grado automotive. La protezione contro le scariche elettrostatiche (ESD) è classificata a 8 kV (Modello del Corpo Umano).

2.3 Caratteristiche Termiche

La gestione termica è fondamentale per la longevità e la stabilità delle prestazioni del LED. La resistenza termica dalla giunzione al punto di saldatura è specificata in due modi: una resistenza termica reale (R_{th JS real}) di 130 K/W e una resistenza termica elettrica (R_{th JS el}) di 100 K/W. Questo parametro indica quanto efficacemente il calore viene condotto via dalla giunzione del semiconduttore. È necessario un layout PCB adeguato con sufficienti vie di fuga termiche per mantenere la temperatura del piazzole di saldatura entro limiti sicuri, come mostrato nella curva di derating.

3. Analisi delle Curve di Prestazione

3.1 Corrente Diretta vs. Tensione (Curva I-V)

Il grafico fornito mostra la relazione tra corrente diretta e tensione diretta a 25°C. La curva è non lineare, tipica di un diodo. Al valore nominale di 20mA, la tensione è centrata attorno a 3.1V. I progettisti devono utilizzare questa curva per assicurarsi che il circuito di pilotaggio fornisca una corrente stabile, non una tensione fissa, per ottenere un'emissione luminosa costante.

3.2 Emissione Ottica vs. Corrente e Temperatura

L'intensità luminosa relativa aumenta con la corrente diretta ma mostra una relazione sub-lineare, sottolineando la necessità del controllo di corrente. Ancora più importante, il grafico che mostra l'intensità luminosa relativa in funzione della temperatura di giunzione dimostra un coefficiente di temperatura negativo. All'aumentare della temperatura di giunzione, l'emissione luminosa diminuisce. Alla temperatura massima di giunzione di 125°C, l'output può essere solo circa il 40-50% del suo valore a 25°C. Questo effetto di quenching termico deve essere considerato nella progettazione termica.

3.3 Stabilità Cromatica

I grafici mostrano lo spostamento delle coordinate CIE x e y sia con la corrente diretta che con la temperatura di giunzione. Sebbene siano presenti degli spostamenti, sono relativamente piccoli (±~0.01 per la temperatura, meno per la corrente), indicando una buona stabilità del colore in condizioni operative variabili, aspetto vitale per le applicazioni in cui la coerenza cromatica è importante.

3.4 Distribuzione Spettrale e Diagramma di Radiazione

La curva di distribuzione spettrale relativa mostra un picco nella regione delle lunghezze d'onda blu, caratteristica di un LED bianco a conversione di fosforo, con un ampio picco secondario nella regione gialla/verde proveniente dal fosforo. Il diagramma del pattern di radiazione conferma il profilo di emissione di tipo Lambertiano, risultante nell'ampio angolo di visione di 120°.

4. Spiegazione del Sistema di Binning

Il prodotto è disponibile in gruppi di prestazioni selezionati, o "bin", per garantire la coerenza all'interno di un lotto di produzione.

4.1 Binning dell'Intensità Luminosa

È definita una struttura di binning completa, che va da bin a bassa emissione (es. L1: 11.2-14 mcd) a bin ad altissima emissione (es. GA: 18000-22400 mcd). Per questo specifico numero di parte (67-11-C70200H-AM), il bin di output standard evidenziato è "AB", che corrisponde a un intervallo di intensità luminosa da 1400 a 1800 mcd. Ciò consente ai progettisti di selezionare il grado di luminosità appropriato per la loro applicazione.

4.2 Binning del Colore

La scheda tecnica fa riferimento a un diagramma della "Struttura del Bin Colore Bianco Standard" (non completamente dettagliato nell'estratto fornito). Tipicamente, tali diagrammi tracciano le coordinate CIE x e y all'interno di un quadrilatero o regione definita sul diagramma di cromaticità. I LED vengono suddivisi in bin in base a dove cadono le loro coordinate cromatiche all'interno di questa regione, garantendo una tolleranza cromatica stretta, tipicamente entro ±0.005 come indicato nella sezione delle caratteristiche.

5. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

5.1 Dimensioni Fisiche

Il componente utilizza un package standard PLCC-2 per montaggio superficiale. Il disegno meccanico (riferito nell'indice) specificherebbe la lunghezza, larghezza, altezza, passo dei terminali e tolleranze esatte. Queste informazioni sono critiche per la progettazione dell'impronta PCB e per garantire un corretto inserimento nell'assemblaggio.

5.2 Layout Consigliato dei Piazzole di Saldatura

Una sezione dedicata fornisce il land pattern consigliato (geometria dei piazzole di saldatura) per il PCB. Seguire questa linea guida è essenziale per ottenere giunzioni saldate affidabili, un corretto auto-allineamento durante la rifusione e un efficace trasferimento di calore dal dispositivo al PCB.

5.3 Identificazione della Polarità

I package PLCC-2 hanno tipicamente un angolo marcato o uno smusso per indicare il pin catodico (negativo). L'orientamento corretto della polarità è obbligatorio durante il posizionamento per garantire il funzionamento del dispositivo.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Rifusione

La scheda tecnica specifica una temperatura massima di saldatura di 260°C per 30 secondi. Ciò si riferisce alla temperatura di picco misurata alle giunzioni saldate durante un processo standard di rifusione. Dovrebbe essere seguito un tipico profilo di rifusione con fasi di preriscaldamento, stabilizzazione, rifusione e raffreddamento, assicurando che la temperatura ai terminali del componente non superi questo limite per prevenire danni al package plastico o all'attacco interno del chip.

6.2 Precauzioni d'Uso

Le precauzioni generali di manipolazione includono l'uso di pratiche antistatiche durante l'assemblaggio, evitare stress meccanici sulla lente e prevenire la contaminazione della superficie ottica. Il dispositivo non è progettato per funzionare con tensione inversa.

6.3 Condizioni di Conservazione

L'intervallo di temperatura di conservazione è -40°C a +110°C. Inoltre, il Livello di Sensibilità all'Umidità (MSL) è classificato come Livello 2. Ciò significa che il componente può essere conservato in un ambiente asciutto (tipicamente<60% Umidità Relativa) fino a un anno. Se la busta barriera all'umidità viene aperta o superato il tempo, le parti devono essere essiccate (baked) prima della saldatura a rifusione per prevenire l'effetto "popcorn" (crepe del package dovute alla pressione del vapore).

7. Raccomandazioni Applicative

7.1 Circuiti Applicativi Tipici

Il metodo di pilotaggio più comune è una sorgente di corrente costante o una semplice resistenza in serie da un'alimentazione di tensione. Il valore della resistenza è calcolato come R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Utilizzando la V_Ftipica di 3.1V e un target di 20mA, con un'alimentazione a 5V, la resistenza sarebbe (5V - 3.1V) / 0.02A = 95 Ohm. Dovrebbe essere selezionata una resistenza con potenza nominale almeno (5V-3.1V)*0.02A = 0.038W, preferibilmente con un wattaggio superiore (es. 1/8W o 1/4W) per un margine di sicurezza.

7.2 Considerazioni di Progettazione

• Gestione Termica:Utilizzare la curva di derating della corrente diretta. Per un funzionamento continuo ad alte temperature ambientali, la corrente deve essere ridotta per mantenere la temperatura del punto di saldatura al di sotto di 110°C (dove la corrente massima è 30mA). È necessaria un'adeguata area di rame sotto e attorno ai piazzole di saldatura per dissipare il calore.
• Controllo della Corrente:Pilotare sempre i LED con una corrente controllata, non con una tensione fissa, per garantire un'emissione luminosa stabile e prevenire la fuga termica.
• Progettazione Ottica:Il fascio ampio di 120° è adatto per un'illuminazione diffusa. Per luce focalizzata, sarebbero necessarie ottiche secondarie (lenti).
• Protezione ESD:Sebbene il dispositivo abbia una protezione di 8kV HBM, incorporare un'ulteriore soppressione di tensione transiente sulle linee sensibili in ambienti automotive è una buona pratica.

8. Confronto e Differenziazione Tecnica

Rispetto ai LED PLCC-2 generici, i principali fattori di differenziazione di questo dispositivo sono la suaqualifica AEC-Q102e l'ampiointervallo di temperatura operativa (-40°C a +110°C). Questi non sono tipici per i LED di grado commerciale e sono essenziali per la certificazione automotive. La classificazione ESD specificata (8kV) è anche superiore a quella di molte parti standard. La struttura di binning dettagliata fornisce ai produttori prestazioni prevedibili, aspetto critico per la produzione di massa dove la coerenza è fondamentale.

9. Domande Frequenti (FAQ)

D: Qual è la differenza tra i valori "Tipici" e "Massimi"?

R: "Tipico" è il valore medio atteso in condizioni standard. "Massimo" (o "Min") sono i limiti garantiti; tutti i dispositivi funzioneranno entro questi limiti secondo la specifica della scheda tecnica.

D: Posso pilotare questo LED a 30mA in modo continuo?

R: Solo se la temperatura del piazzole di saldatura (T_S) può essere mantenuta a o al di sotto di 110°C, come per la curva di derating. A temperature più elevate, la corrente deve essere ridotta. Per un funzionamento affidabile a lungo termine, si raccomanda di pilotare a o al di sotto dei tipici 20mA.

D: Le coordinate cromatiche sono (0.3, 0.3). È un bianco puro?

R: Sul diagramma di cromaticità CIE 1931, il punto (0.33, 0.33) è spesso considerato il punto bianco "ad energia uguale". Coordinate di (0.3, 0.3) indicano un bianco freddo con una leggera tendenza verso il blu/verde, una tonalità comune e desiderabile per la retroilluminazione dei display.

D: Cosa significa MSL 2 per il mio processo produttivo?

R: I componenti MSL 2 hanno una shelf life di 1 anno se conservati a ≤ 30°C/60% UR. Dopo l'apertura della busta, dovrebbero essere utilizzati entro un tempo specificato (es. 168 ore) o essiccati prima della rifusione per rimuovere l'umidità assorbita.

10. Principio di Funzionamento

Questo è un LED bianco a conversione di fosforo. Il chip semiconduttore centrale emette luce blu quando la corrente attraversa la sua giunzione p-n (elettroluminescenza). Questa luce blu colpisce uno strato di materiale fosforo giallo (o giallo e rosso) depositato sul chip o nelle sue vicinanze. Il fosforo assorbe una parte dei fotoni blu e ri-emette luce a lunghezze d'onda più lunghe, gialle/rosse. La combinazione della luce blu residua e della luce gialla/rossa convertita è percepita dall'occhio umano come luce bianca. La tonalità esatta (bianco freddo, bianco neutro, bianco caldo) è determinata dalla miscela e composizione dei fosfori.

11. Tendenze del Settore

Il mercato dell'illuminazione automotive continua a richiedere maggiore efficienza (più lumen per watt), un indice di resa cromatica (CRI) migliorato per una migliore chiarezza visiva e una maggiore affidabilità. L'integrazione di LED con circuiti integrati di pilotaggio e sensori in moduli di illuminazione intelligente è una tendenza in crescita. Inoltre, c'è una spinta verso impronte di package standardizzate più piccole con maggiore densità di potenza, sebbene i package PLCC rimangano popolari per il loro rapporto costo-efficacia e l'affidabilità collaudata in applicazioni di media potenza come l'illuminazione interna.