Scheda Tecnica LED Bianco Freddo PLCC-2 - Package 3.2x2.8x1.9mm - Tensione 3.1V - Potenza 0.062W - Documento Tecnico

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche di un componente LED a montaggio superficiale che utilizza il package PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier). Il dispositivo emette una luce Bianca Fredda ed è progettato per affidabilità e prestazioni in ambienti impegnativi. Il suo obiettivo di progettazione principale sono i sistemi di illuminazione interna automotive, dove la coerenza del colore, la luminosità e la stabilità a lungo termine sono critiche.

I vantaggi principali di questo LED includono il suo fattore di forma compatto, l'ampio angolo di visione di 120 gradi adatto per un'illuminazione diffusa e la robusta costruzione qualificata secondo lo standard AEC-Q101 per componenti automotive. È inoltre conforme alle direttive ambientali RoHS e REACH. L'intensità luminosa tipica è di 1800 millicandele (mcd) quando alimentato con una corrente standard di 20 milliampere (mA).

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Fotometriche ed Elettriche

I parametri operativi chiave sono definiti in condizioni di test standard. La corrente diretta (I_F) ha un punto di funzionamento consigliato di 20 mA, con un minimo di 2 mA e un massimo assoluto di 30 mA. A 20 mA, la tensione diretta tipica (V_F) è di 3,10 Volt, con un intervallo da 2,75V a 3,75V. Ciò comporta una dissipazione di potenza tipica di circa 62 milliwatt (0,062 Watt).

L'output fotometrico primario è caratterizzato dall'intensità luminosa. Il valore tipico è di 1800 mcd, con un minimo di 1120 mcd e un massimo di 2800 mcd a 20 mA. Il colore è definito dalle coordinate di cromaticità CIE 1931, con un target tipico di (0,3, 0,3). La tolleranza per queste coordinate è di ±0,005, garantendo la coerenza del colore. L'angolo di visione, dove l'intensità luminosa è la metà del valore di picco, è di 120 gradi con una tolleranza di ±5 gradi.

2.2 Valori Massimi Assoluti e Gestione Termica

Per garantire la longevità del dispositivo, le condizioni operative non devono mai superare i valori massimi assoluti. La massima corrente diretta continua ammissibile è di 30 mA. Il dispositivo può sopportare una corrente di sovratensione di breve durata (I_FM) di 250 mA per impulsi ≤ 10 microsecondi. La massima temperatura di giunzione (T_J) è di 125°C. L'intervallo di temperatura ambiente di funzionamento consigliato è da -40°C a +110°C.

Le prestazioni termiche sono quantificate dalla resistenza termica. La resistenza termica reale dalla giunzione al punto di saldatura (R_th_JS_real) è al massimo di 180 K/W. La resistenza termica elettrica (R_th_JS_el), derivata dal metodo della tensione diretta, è al massimo di 120 K/W. Un corretto progetto termico del PCB è essenziale per mantenere la temperatura di giunzione entro limiti sicuri, specialmente a correnti di pilotaggio più elevate o a temperature ambiente elevate.

3. Analisi delle Curve di Prestazione

3.1 Distribuzione Spettrale e Diagramma di Radiazione

Il grafico della distribuzione spettrale relativa mostra il profilo di emissione del LED Bianco Freddo a conversione di fosforo. Presenta un ampio picco nella regione blu dal chip primario e un picco secondario più ampio nella regione gialla/verde dal fosforo, che si combinano per produrre luce bianca. Il tipico diagramma del pattern di radiazione conferma la distribuzione di tipo Lambertiano con l'angolo di visione specificato di 120 gradi.

3.2 Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva IV)

Il grafico che traccia la corrente diretta rispetto alla tensione diretta mostra la caratteristica relazione esponenziale di un diodo. È cruciale per il progetto del circuito garantire che il driver possa fornire la tensione necessaria, considerando soprattutto laV_Fvariazione in funzione della temperatura e tra le singole unità.

3.3 Dipendenza dalla Temperatura

Diversi grafici illustrano il comportamento del dispositivo al variare della temperatura. L'intensità luminosa relativa diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione, un fenomeno comune a tutti i LED. La tensione diretta ha un coefficiente di temperatura negativo, diminuendo linearmente con l'aumento della temperatura. Anche le coordinate di cromaticità (CIE x, y) si spostano sia con la corrente diretta che con la temperatura di giunzione, un aspetto importante da considerare per applicazioni critiche per il colore.

3.4 Derating e Funzionamento in Impulso

La curva di derating della corrente diretta determina la massima corrente continua ammissibile in base alla temperatura del pad di saldatura (T_S). Ad esempio, a una temperatura del pad di 110°C, la corrente massima è di 22 mA. Il grafico della capacità di gestione degli impulsi ammissibili fornisce indicazioni per schemi di pilotaggio impulsati, mostrando la corrente di picco dell'impulso (I_FP) ammissibile per una data larghezza dell'impulso (t_p) e ciclo di lavoro (D).

4. Spiegazione del Sistema di Binning

Il prodotto è suddiviso in bin in base all'intensità luminosa e alle coordinate di cromaticità per garantire la coerenza delle prestazioni all'interno di un lotto di produzione.

4.1 Binning dell'Intensità Luminosa

L'intensità luminosa è categorizzata in codici bin alfanumerici che vanno da L1 (11,2-14 mcd) fino a GA (18000-22400 mcd). Per questo prodotto specifico, l'output tipico rientra nei bin AB (1400-1800 mcd) e BA (1800-2240 mcd), come evidenziato nella scheda tecnica. La tolleranza di misura del flusso luminoso è di ±8%.

4.2 Binning della Cromaticità (Bianco Freddo)

Il colore Bianco Freddo è definito all'interno di regioni specifiche sul diagramma di cromaticità CIE 1931. La scheda tecnica fornisce le coordinate angolari per diversi codici bin (ad es., FK0, GK0, HK0, IK0, NK0, PK0, FL0, GL0). Ciò consente ai progettisti di selezionare un bin che soddisfi i loro requisiti precisi di temperatura di colore e tonalità. Il target tipico è il bin NK0 con coordinate (0,3339, 0,3336).

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni Meccaniche

Il LED utilizza un package standard a montaggio superficiale PLCC-2. Il disegno meccanico specifica le dimensioni critiche, inclusa la lunghezza totale, la larghezza, l'altezza, la spaziatura dei terminali e le posizioni dei pad. Il rispetto di queste dimensioni è vitale per il progetto dell'impronta sul PCB e per l'assemblaggio automatizzato.

5.2 Layout Consigliato dei Pad di Saldatura & Polarità

Viene fornito un land pattern consigliato per i pad di saldatura per garantire la formazione affidabile del giunto saldato e un adeguato rilievo termico. Il diagramma indica chiaramente i pad dell'anodo e del catodo. L'orientamento corretto della polarità durante l'assemblaggio è obbligatorio per il funzionamento del dispositivo.

6. Linee Guida per la Saldatura e l'Assemblaggio

6.1 Profilo di Rifusione

Il componente è adatto per processi di saldatura a rifusione. La scheda tecnica specifica un profilo con una temperatura di picco di 260°C, che non dovrebbe essere superata per più di 30 secondi. Le velocità di preriscaldamento, stabilizzazione, rifusione e raffreddamento devono essere controllate secondo le linee guida standard IPC/JEDEC per dispositivi sensibili all'umidità (MSL 2).

6.2 Precauzioni per l'Uso

Le precauzioni generali di manipolazione includono evitare stress meccanici sulla lente, proteggere il dispositivo dalle scariche elettrostatiche (ESD classificato a 8 kV HBM) e conservarlo in condizioni appropriate per mantenere la classificazione MSL 2. Il LED non è progettato per funzionare con tensione inversa.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

Il numero di parte è 57-11-C70200H-AM. Le informazioni per l'ordine includono tipicamente il numero di parte base e possono prevedere la specifica dei bin desiderati per intensità luminosa e colore. L'imballaggio è solitamente su nastro e bobina per compatibilità con le attrezzature di assemblaggio pick-and-place ad alta velocità. Le dimensioni esatte della bobina e l'orientamento del componente sono dettagliate nella sezione informazioni sull'imballaggio.

8. Note Applicative e Considerazioni di Progetto

8.1 Applicazioni Tipiche

L'applicazione principale è l'illuminazione interna automotive, come l'illuminazione per interruttori del cruscotto, pannelli di controllo, illuminazione ambientale e spie luminose. La sua affidabilità e qualifica lo rendono adatto anche ad altri ambienti impegnativi.

8.2 Considerazioni sul Progetto del Circuito

I progettisti devono implementare un circuito driver a corrente costante per garantire un'emissione luminosa stabile e prevenire la fuga termica. La corrente dovrebbe essere impostata a o al di sotto di 20 mA per il funzionamento tipico, considerando i requisiti di derating basati sull'ambiente termico dell'applicazione. Una resistenza limitatrice di corrente è insufficiente per applicazioni di precisione a causa dellaV_Fvariazione. L'ampio angolo di visione elimina la necessità di ottiche secondarie in molti scenari di illuminazione diffusa.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto ai LED PLCC-2 generici, i principali fattori di differenziazione di questo dispositivo sono la sua qualifica automotive AEC-Q101, che comporta rigorosi test di stress per umidità, cicli termici e vita operativa, e la sua struttura di binning più stretta per intensità luminosa e colore. La classificazione ESD di 8 kV supera anche le offerte tipiche di grado commerciale, fornendo una maggiore robustezza contro eventi elettrostatici durante la manipolazione e l'assemblaggio.

10. Domande Frequenti (FAQ)

D: Qual è la corrente minima richiesta per accendere il LED?

R: La corrente diretta può essere bassa fino a 2 mA, ma l'intensità luminosa sarà significativamente inferiore al valore nominale a 20 mA.

D: In che modo la temperatura influisce sull'emissione luminosa?

R: L'intensità luminosa diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Il grafico nella sezione 3.3 quantifica questa relazione, mostrando una riduzione a circa il 40% del suo valore a temperatura ambiente a una temperatura di giunzione di 140°C.

D: Posso pilotare questo LED con un'alimentazione a 5V e una resistenza?

R: Sì, ma con attenzione. Con unaV_Ftipica di 3,1V, una resistenza in serie dovrebbe dissipare 1,9V a 20 mA, richiedendo una resistenza da 95 ohm. Questo metodo è sensibile alle variazioni dellaV_Fe della tensione di alimentazione, portando a cambiamenti nella luminosità. Per prestazioni stabili, si consiglia un driver a corrente costante.

D: Cosa significa MSL 2 per lo stoccaggio?

R: Il Livello di Sensibilità all'Umidità 2 indica che il package può essere stoccato in un ambiente di fabbrica (

11. Caso di Studio di Progettazione

Si consideri un'applicazione di retroilluminazione per la console centrale di un'automobile. Più LED sono posizionati dietro un pannello di plastica traslucido. Utilizzando l'angolo di visione di 120 gradi, potrebbero essere necessari meno LED per ottenere un'illuminazione uniforme rispetto a un dispositivo con angolo più stretto. Il progettista seleziona il bin di intensità BA e il bin di colore NK0 per garantire luminosità e colore coerenti su tutte le unità. Un driver LED dedicato fornisce una corrente costante di 18 mA a ogni stringa, leggermente al di sotto dei 20 mA tipici per estendere la durata e tenere conto del riscaldamento locale. Sono posizionate vie termiche sotto i pad di saldatura sul PCB per condurre il calore verso un piano di massa interno, mantenendo la temperatura del pad di saldatura al di sotto di 85°C per consentire il funzionamento a piena corrente secondo la curva di derating.

12. Principio Operativo

Questo è un LED bianco a conversione di fosforo. Il nucleo è un chip semiconduttore (tipicamente basato su InGaN) che emette luce blu quando polarizzato direttamente (elettroluminescenza). Questa luce blu è parzialmente assorbita da uno strato di fosforo all'ittrio alluminio granato (YAG) che ricopre il chip. Il fosforo riemette questa energia come uno spettro ampio di luce gialla. La combinazione della luce blu residua e della luce gialla convertita è percepita dall'occhio umano come luce bianca, specificamente nella gamma di temperatura di colore "bianco freddo".

13. Tendenze Tecnologiche

La tendenza nei LED SMD per l'automotive e l'illuminazione generale continua verso una maggiore efficienza (più lumen per watt), un indice di resa cromatica (CRI) migliorato e una maggiore affidabilità a temperature operative più elevate. La tecnologia del package si sta evolvendo per consentire una maggiore densità di potenza e una migliore gestione termica dal chip alla scheda. C'è anche un focus su binning più stretto per colore e flusso per ridurre il costo del sistema minimizzando la necessità di correzione elettronica del colore. I materiali semiconduttori e i fosfori sottostanti sono costantemente perfezionati per efficienza e longevità.