Scheda Tecnica LED Bianco Freddo PLCC-2 - 3.1mm x 2.8mm x 1.9mm - Tensione 3.1V - Potenza 0.062W - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche di un LED ad alte prestazioni per montaggio superficiale, che utilizza un package PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier). Il dispositivo è progettato per affidabilità e prestazioni in ambienti impegnativi, caratterizzato da una temperatura di colore Bianco Freddo. I suoi obiettivi di progettazione primari sono le applicazioni per interni auto, dove risultato luminoso costante, ampi angoli di visione e costruzione robusta sono fondamentali. Il LED è qualificato secondo lo standard AEC-Q102 per semiconduttori optoelettronici discreti in applicazioni automotive, garantendo il rispetto di requisiti stringenti di qualità e affidabilità per cicli termici, resistenza all'umidità e funzionamento a lungo termine.

I vantaggi principali di questo componente includono il suo ingombro compatto, l'eccellente efficienza luminosa per le dimensioni del package e un angolo di visione molto ampio di 120 gradi, rendendolo adatto per applicazioni di retroilluminazione e indicatori dove la dispersione della luce è importante. È inoltre conforme alle principali normative ambientali, tra cui RoHS, REACH e standard senza alogeni, rendendolo una scelta adatta per progetti elettronici moderni con restrizioni severe sui materiali.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Fotometriche ed Elettriche

I parametri operativi chiave sono definiti in una condizione di test standard con una corrente diretta (I_F) di 20mA. L'intensità luminosa tipica è di 1800 millicandele (mcd), con un valore minimo specificato di 900 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 2.5V a 3.75V. Questo parametro è cruciale per progettare il circuito di limitazione della corrente. La lunghezza d'onda dominante è caratterizzata dalle sue coordinate di cromaticità CIE 1931, con valori tipici x e y intorno a 0.3, che definiscono il suo punto di Bianco Freddo. A queste coordinate si applica una tolleranza di ±0.005.

Il dispositivo presenta un ampio angolo di visione (2φ) di 120 gradi, definito come l'angolo fuori asse in cui l'intensità luminosa scende alla metà del suo valore di picco. Questa caratteristica è vitale per applicazioni che richiedono un'illuminazione uniforme su un'ampia area.

2.2 Valori Massimi Assoluti e Gestione Termica

Per garantire l'affidabilità a lungo termine, il dispositivo non deve essere operato oltre i suoi Valori Massimi Assoluti. La massima corrente diretta continua è di 30 mA, con una massima dissipazione di potenza di 112 mW. Per impulsi brevi (≤10 μs, duty cycle 0.005), è ammessa una corrente di sovratensione (I_FM) di 250 mA. La temperatura di giunzione (T_J) non deve mai superare i 125°C. L'intervallo di temperatura di funzionamento e conservazione è specificato da -40°C a +110°C, confermando la sua idoneità per ambienti automotive.

La gestione termica è critica per le prestazioni e la durata del LED. La scheda tecnica specifica due valori di resistenza termica: la resistenza termica reale (R_{th JS reale}) da giunzione a punto di saldatura è un massimo di 130 K/W, mentre il valore derivato con metodo elettrico (R_{th JS el}) è di 100 K/W. È necessario un layout PCB adeguato con sufficiente dissipazione termica e area di rame per mantenere una bassa temperatura del punto di saldatura, come mostrato nella curva di derating della corrente diretta.

2.3 Specifiche di Affidabilità e Conformità

Il LED dimostra una costruzione robusta con una capacità di sopportazione delle scariche elettrostatiche (ESD) di 8 kV (Modello del Corpo Umano, HBM). È classificato per il Livello di Sensibilità all'Umidità (MSL) 3, indicando che può essere esposto alle condizioni del pavimento di fabbrica per un massimo di 168 ore prima della saldatura a rifusione. Inoltre, soddisfa la Classe di Robustezza alla Corrosione B1, migliorando la sua resistenza ad atmosfere corrosive. È confermata la piena conformità agli standard RoHS, REACH UE e senza alogeni (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm).

3. Analisi delle Curve di Prestazione

3.1 Curva IV ed Efficienza Luminosa

Il grafico corrente diretta vs. tensione diretta (I-V) mostra la caratteristica relazione esponenziale. Al tipico punto operativo di 20mA, la tensione è di circa 3.1V. I progettisti utilizzano questa curva per selezionare i componenti driver appropriati. Il grafico dell'intensità luminosa relativa vs. corrente diretta indica che l'output luminoso aumenta in modo sub-lineare con la corrente oltre il tipico punto operativo, e non è raccomandato operare sopra i 30mA. La curva di derating della corrente diretta è essenziale per il progetto termico, mostrando come la massima corrente continua ammissibile deve essere ridotta all'aumentare della temperatura del pad di saldatura oltre i 25°C.

3.2 Dipendenza dalla Temperatura e Caratteristiche Spettrali

Il grafico dell'intensità luminosa relativa vs. temperatura di giunzione mostra la prevista diminuzione dell'output luminoso all'aumentare della temperatura, una caratteristica comune dei LED. La curva della tensione diretta relativa vs. temperatura di giunzione ha una pendenza negativa, che può essere utilizzata in alcuni circuiti per il rilevamento della temperatura. I grafici dello spostamento delle coordinate di cromaticità rispetto sia alla corrente che alla temperatura mostrano una variazione minima, indicando una buona stabilità del colore in diverse condizioni operative. Il grafico delle caratteristiche della lunghezza d'onda mostra la distribuzione spettrale di potenza relativa, tipica di un LED bianco convertito da fosforo con pompa blu ed emissione ampia di fosforo giallo.

3.3 Capacità di Funzionamento in Impulso

Il grafico della capacità di gestione degli impulsi ammissibili fornisce indicazioni per pilotare il LED con correnti pulsate superiori al massimo in DC. Traccia l'ampiezza della corrente diretta (I_FA) rispetto alla larghezza dell'impulso (t_p) per vari duty cycle (D). Ciò consente ai progettisti di ottenere una luminosità istantanea più elevata per applicazioni stroboscopiche o di segnalazione senza superare i limiti di potenza media.

4. Spiegazione del Sistema di Binning

Il prodotto è disponibile in gruppi selezionati in base all'intensità luminosa e alle coordinate di cromaticità per garantire coerenza nella progettazione dell'applicazione.

4.1 Binning dell'Intensità Luminosa

L'intensità luminosa è suddivisa in numerosi bin designati da codici alfanumerici (es. L1, L2, M1... fino a GA). Ogni bin definisce un intervallo specifico di intensità luminosa minima e massima misurata in millicandele (mcd). Per questo numero di parte specifico, i possibili bin di output sono evidenziati e includono intervalli da 1120 mcd a 3550 mcd (bin da AA a CA), con il valore tipico di 1800 mcd che rientra nel bin BA (1800-2240 mcd). Si applica una tolleranza di misura di ±8%.

4.2 Binning delle Coordinate di Cromaticità

Il colore Bianco Freddo è suddiviso secondo il sistema di coordinate CIE 1931 (x, y). La scheda tecnica fornisce una tabella che elenca vari codici bin (es. PK0, HK0, NK0) e le loro corrispondenti aree quadrilatere definite da quattro serie di coordinate (x, y). Ciò consente ai progettisti di selezionare LED con punti colore strettamente controllati per applicazioni in cui l'abbinamento dei colori è critico, come nei gruppi strumenti o negli interruttori retroilluminati.

5. Informazioni Meccaniche, di Confezionamento e Montaggio

5.1 Dimensioni Meccaniche e Polarità

Il LED è alloggiato in un package standard per montaggio superficiale PLCC-2. Il disegno meccanico (riferito nel PDF) specifica le dimensioni esatte, inclusa lunghezza totale, larghezza, altezza, passo dei terminali e tolleranze. Il package presenta tipicamente una lente modellata. La polarità è indicata da un segno del catodo, spesso una tacca o un punto sul package, che deve essere allineato correttamente con il footprint PCB.

5.2 Footprint PCB Raccomandato e Saldatura

Viene fornito un layout raccomandato per i pad di saldatura per garantire giunti saldati affidabili e prestazioni termiche ottimali. Ciò include le dimensioni per i pad metallici e il pad termico (se presente). Il profilo di saldatura a rifusione è specificato, con una temperatura di picco di 260°C per un massimo di 30 secondi. Il rispetto di questo profilo è necessario per prevenire danni al package o il degrado dei materiali interni.

5.3 Confezionamento e Precauzioni di Manipolazione

I componenti sono forniti in confezione a nastro e bobina adatta per macchine di assemblaggio pick-and-place automatizzate. Le precauzioni per l'uso includono le procedure standard di manipolazione ESD (utilizzo di braccialetti e postazioni di lavoro a terra), evitare stress meccanici sulla lente e prevenire la contaminazione. Possono anche essere delineati criteri specifici di test di resistenza allo zolfo per applicazioni in ambienti ad alto contenuto di zolfo.

6. Linee Guida Applicative e Considerazioni di Progetto

6.1 Scenari Applicativi Tipici

L'applicazione principale è l'illuminazione per interni auto. Ciò include la retroilluminazione per i gruppi strumenti, i pulsanti dei sistemi di infotainment, i pannelli di controllo climatico e l'illuminazione ambientale generale dell'abitacolo. È anche adatto per la retroilluminazione di interruttori in vari dispositivi elettronici e per scopi generali di indicazione dove sono desiderati un ampio angolo di visione e una luce bianca fredda.

6.2 Progettazione del Circuito e Considerazioni Termiche

I progettisti devono implementare un circuito driver a corrente costante per garantire un output luminoso stabile e una lunga vita del LED, poiché la luminosità del LED è una funzione della corrente, non della tensione. Una resistenza in serie può essere utilizzata per applicazioni semplici, ma un driver attivo è raccomandato per ambienti con tensione automotive (es. sistema 12V). Il progetto termico non è negoziabile. Il PCB deve fornire un percorso termico sufficiente dai pad di saldatura del LED a un'area di rame più grande o a un dissipatore per mantenere la temperatura di giunzione ben al di sotto del massimo di 125°C, specialmente quando si opera ad alte temperature ambientali o vicino alla corrente massima.

6.3 Considerazioni di Progettazione Ottica

L'angolo di visione di 120 gradi significa che la luce è emessa in un ampio pattern lambertiano. Per applicazioni che richiedono un fascio più focalizzato, devono essere impiegate ottiche secondarie come lenti o guide luminose. L'interazione del pattern di emissione del LED con questi elementi ottici deve essere simulata o prototipata per ottenere l'effetto di illuminazione desiderato.

7. Confronto Tecnico e Guida alla Selezione

Quando si seleziona un LED per applicazioni per interni auto, i principali fattori distintivi per questo componente includono la sua qualifica AEC-Q102, l'ampio angolo di visione e i bin specifici di intensità luminosa. Rispetto ai LED non di grado automotive, questo componente offre un'affidabilità dimostrata sotto shock termico, umidità e stress operativo a lungo termine. Il package PLCC-2 offre un buon equilibrio tra dimensioni, output luminoso e facilità di assemblaggio rispetto ai package chip-scale più piccoli o ai dispositivi a foro passante più grandi.

8. Domande Frequenti (FAQ)

D: Qual è lo scopo delle informazioni di binning?

R: Il binning garantisce la coerenza di colore e luminosità all'interno di un lotto di produzione. Per applicazioni che utilizzano più LED affiancati (come un pannello di retroilluminazione), specificare un bin stretto per intensità luminosa e coordinate di cromaticità previene differenze visibili in luminosità o colore tra i singoli LED.

D: Posso pilotare questo LED direttamente da un'alimentazione a 5V o 12V?

R: No. I LED sono dispositivi pilotati a corrente. Collegarlo direttamente a una sorgente di tensione superiore alla sua tensione diretta causerà un flusso di corrente eccessivo, potenzialmente distruggendolo istantaneamente. È necessario utilizzare sempre un meccanismo di limitazione della corrente, come una resistenza o un IC driver LED dedicato.

D: Perché la specifica della resistenza termica è importante?

R: La resistenza termica quantifica quanto efficacemente il calore può fuoriuscire dalla giunzione del LED. Un valore più basso significa una migliore dissipazione del calore. Superare la massima temperatura di giunzione riduce significativamente l'output luminoso e accorcia drasticamente la durata operativa del LED. Un adeguato dissipatore di calore, come guidato dalla resistenza termica e dalla curva di derating, è essenziale per prestazioni affidabili.

D: Cosa significa MSL 3 per lo stoccaggio e la manipolazione?

R: MSL (Livello di Sensibilità all'Umidità) 3 significa che il package può assorbire livelli dannosi di umidità se esposto a condizioni ambientali per più di 168 ore (7 giorni). Dopo questo tempo, o se la busta sigillata originale viene aperta, i componenti devono essere sottoposti a baking secondo un profilo specificato prima di poter essere saldati a rifusione in sicurezza per prevenire l'effetto "popcorn" o la delaminazione interna.

9. Principi di Funzionamento

Questo è un LED bianco convertito da fosforo. Il chip semiconduttore centrale emette luce blu quando polarizzato direttamente (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 porzione della luce blu e la riemette come uno spettro più ampio di lunghezze d'onda più lunghe (giallo, rosso). La combinazione della luce blu residua e della luce convertita dal fosforo risulta nella percezione di luce bianca. L'esatto rapporto tra emissione blu e fosforo determina la temperatura di colore correlata (CCT), in questo caso, Bianco Freddo.

10. Tendenze e Contesto del Settore

La tendenza nell'illuminazione per interni auto è verso una maggiore integrazione, illuminazione dinamica ed esperienze ambientali personalizzate. Mentre LED discreti come questo componente PLCC-2 rimangono vitali per la retroilluminazione degli interruttori e indicatori di base, c'è una crescente adozione di strisce LED flessibili, LED RGB indirizzabili e tecnologie avanzate di guide luminose per creare superfici luminose senza soluzione di continuità. Inoltre, la domanda di maggiore efficienza (più lumen per watt) e un indice di resa cromatica (CRI) migliorato continua, spingendo i progressi nella tecnologia dei fosfori e nel design dei chip. Le qualifiche automotive stringenti (AEC-Q102) e la conformità ambientale (senza alogeni) evidenziate in questa scheda tecnica riflettono l'attenzione generale del settore su affidabilità, longevità e responsabilità ambientale.