Scheda Tecnica LED PLCC-2 67-11-IB0100L-AM - Blu Ghiaccio - Angolo Visivo 120° - 3.1V - 10mA - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche per un LED ad alta luminosità Blu Ghiaccio in un package SMD PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier). Il dispositivo è progettato per affidabilità e prestazioni in ambienti impegnativi, caratterizzato da un ampio angolo visivo di 120 gradi e qualificato secondo lo stringente standard AEC-Q101 per componenti automotive. Il suo scopo progettuale principale è fornire un'illuminazione costante e vibrante per applicazioni interne automotive, garantendo al contempo longevità e stabilità in diverse condizioni elettriche e termiche.

1.1 Vantaggi Principali

• Alta Efficienza Luminosa:Fornisce un'intensità luminosa tipica di 300 millicandele (mcd) con una corrente diretta standard di 10mA, garantendo un'emissione luminosa brillante e visibile.
• Illuminazione ad Ampio Angolo:L'angolo visivo di 120° fornisce una distribuzione della luce ampia e uniforme, ideale per retroilluminazione di pannelli e indicatori.
• Affidabilità di Grado Automotive:La qualifica AEC-Q101 ne conferma l'idoneità per le severe condizioni ambientali tipiche dell'elettronica automotive, inclusi ampi sbalzi termici e vibrazioni.
• Robusta Protezione ESD:Resiste a scariche elettrostatiche (ESD) fino a 8kV (Modello Corpo Umano), migliorando la robustezza nella manipolazione e assemblaggio.
• Conformità Ambientale:Il prodotto è conforme alle normative RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose) e REACH, supportando gli standard ambientali globali.

1.2 Mercato Target & Applicazioni

Il LED è specificamente rivolto al mercato dell'elettronica automotive. Le sue principali aree di applicazione includono:

• Illuminazione Interna Automotive:Illuminazione per vani piedi, maniglie porta, portabicchieri e illuminazione ambientale generale dell'abitacolo.
• Retroilluminazione Interruttori:Fornisce visibilità chiara per pulsanti e comandi sul cruscotto, console centrale e volante.
• Indicatori del Quadro Strumenti:Utilizzato per spie di avviso, indicatori di stato e retroilluminazione degli strumenti all'interno del quadro del guidatore.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Fotometriche & Elettriche

I parametri operativi definiscono le prestazioni del LED in condizioni di test standard (Ts=25°C).

• Corrente Diretta (I_F):La corrente operativa raccomandata è 10mA, con un valore massimo assoluto di 20mA. È richiesta una corrente minima di 2mA per il funzionamento.
• Intensità Luminosa (I_V):A 10mA, l'intensità raggiunge tipicamente 355 mcd, con un minimo garantito di 140 mcd e un massimo di 560 mcd per i bin standard. La tolleranza di misura è ±8%.
• Tensione Diretta (V_F):Tipicamente 3.1V a 10mA, con un range da un minimo di 2.75V a un massimo di 3.75V. La tensione diretta ha un coefficiente di temperatura negativo, diminuendo all'aumentare della temperatura di giunzione.
• Angolo Visivo (φ):Definito come l'angolo totale in cui l'intensità scende alla metà del suo valore di picco. Questo LED offre un ampio angolo visivo di 120° ± 5°.
• Coordinate Cromatiche (CIE x, y):Il punto colore tipico è (0.18, 0.23), che definisce la tonalità Blu Ghiaccio. La tolleranza per queste coordinate è ±0.005.

2.2 Caratteristiche Termiche

La gestione termica è critica per la longevità e la stabilità delle prestazioni del LED.

• Resistenza Termica (R_{th JS}):La resistenza termica giunzione-punto di saldatura è specificata con due valori: 130 K/W (reale, misurato) e 100 K/W (elettrico, calcolato). Questo parametro indica quanto efficacemente il calore viene trasferito dal chip LED al PCB.
• Temperatura di Giunzione (T_J):La temperatura massima ammissibile della giunzione è 125°C. Superare questo limite può causare un degrado permanente.
• Temperatura Operativa & di Stoccaggio:Il dispositivo è classificato per funzionamento continuo da -40°C a +110°C, rendendolo adatto per applicazioni automotive globali.

2.3 Valori Massimi Assoluti

Questi sono limiti di stress che non devono essere superati in nessuna condizione per prevenire danni permanenti.

• Dissipazione di Potenza (P_d):Massimo 75 mW.
• Corrente di Sovraccarico (I_FM):Può sopportare impulsi di 300mA per durate ≤ 10μs con un basso ciclo di lavoro (D=0.005).
• Tensione Inversa (V_R):Questo LED non è progettato per operare in polarizzazione inversa. Applicare una tensione inversa può causare un guasto immediato.
• Temperatura di Saldatura:Può sopportare la saldatura a rifusione con una temperatura di picco di 260°C per un massimo di 30 secondi, compatibile con i processi standard di saldatura senza piombo.

3. Analisi delle Curve di Prestazione

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

Il grafico mostra una relazione non lineare. La tensione diretta aumenta con la corrente ma presenta un coefficiente di temperatura negativo. I progettisti devono tenerne conto quando progettano circuiti limitatori di corrente, poiché V_Fdiminuirà man mano che il LED si riscalda durante il funzionamento.

3.2 Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta

L'emissione luminosa è approssimativamente lineare con la corrente nel range inferiore, ma può mostrare segni di "efficiency droop" (ridotta efficienza) a correnti prossime al valore massimo (20mA). Si raccomanda di operare a o sotto i tipici 10mA per un'efficienza e una durata ottimali.

3.3 Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura di Giunzione

L'intensità luminosa diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Il grafico mostra che l'emissione può scendere a circa il 40% del suo valore a temperatura ambiente quando T_Jsi avvicina a 140°C. Ciò sottolinea l'importanza di un efficace design termico del PCB (utilizzando via termiche, area di rame adeguata) per mantenere la luminosità.

3.4 Variazione Cromatica

Sia la corrente diretta che la temperatura di giunzione influenzano le coordinate cromatiche del LED. I grafici per ΔCIE-x e ΔCIE-y mostrano variazioni minori. Sebbene le variazioni siano entro un piccolo intervallo, dovrebbero essere considerate per applicazioni che richiedono una rigorosa coerenza del colore in diverse condizioni operative o in array di più LED.

3.5 Curva di Derating della Corrente Diretta

Questo grafico cruciale definisce la massima corrente diretta continua ammissibile in base alla temperatura del pad di saldatura (T_S). All'aumentare di T_S, la massima I_Fammissibile deve essere ridotta per mantenere la temperatura di giunzione sotto i 125°C. Ad esempio, a una T_Sdi 110°C, la massima I_Fè 20mA. Questa curva è essenziale per determinare le condizioni operative sicure nell'applicazione finale.

3.6 Capacità di Gestione degli Impulsi Ammissibili

Il grafico mostra la relazione tra larghezza dell'impulso (t_p), ciclo di lavoro (D) e corrente di picco dell'impulso ammissibile (I_FA). Per impulsi molto brevi (es. 10μs) a basso ciclo di lavoro (0.005), il LED può gestire correnti fino a 300mA. Ciò è utile per progettare funzioni di segnalazione stroboscopica o pulsata.

3.7 Distribuzione Spettrale

Il grafico della distribuzione spettrale relativa mostra una lunghezza d'onda di picco caratteristica di un LED Blu Ghiaccio. Il picco dominante e stretto garantisce la purezza del colore. L'assenza di picchi secondari significativi nelle regioni rossa o verde conferma l'emissione cromatica prevista.

4. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nella produzione di massa, i LED vengono suddivisi in bin in base a parametri chiave.

4.1 Binning dell'Intensità Luminosa

Il LED è classificato in numerosi bin (da L1 a GA) in base all'intensità luminosa misurata a 10mA. Ogni bin copre un intervallo specifico su scala logaritmica (es. T1: 280-355 mcd, T2: 355-450 mcd). La scheda tecnica evidenzia i "possible output bins" per questa specifica variante di prodotto. I progettisti devono specificare il bin richiesto quando ordinano per garantire uniformità di luminosità in un assemblaggio che utilizza più LED.

4.2 Binning del Colore

La struttura standard del bin del colore Blu Ghiaccio è definita all'interno del diagramma cromatico CIE 1931. La tabella fornita elenca codici bin specifici (es. CM0, CL3) con i corrispondenti confini delle coordinate CIE x e y. Ciò consente la selezione di LED con punti colore quasi identici, fondamentale per applicazioni come la retroilluminazione dove una discordanza di colore tra LED adiacenti sarebbe visivamente inaccettabile.

5. Informazioni Meccaniche & sul Package

5.1 Dimensioni Meccaniche

Il package PLCC-2 è un design SMD standard. Il disegno dimensionale (riferito nel PDF) fornisce misure critiche tra cui lunghezza, larghezza, altezza del corpo, spaziatura dei terminali e posizioni dei pad. Il rispetto di queste dimensioni è vitale per il design dell'impronta PCB e l'assemblaggio automatizzato pick-and-place.

5.2 Layout Consigliato dei Pad di Saldatura

Viene fornito un design suggerito per il land pattern PCB (pad di saldatura). Questo pattern è ottimizzato per la formazione affidabile del giunto di saldatura durante la rifusione, garantendo un corretto attacco meccanico e conduzione termica al PCB. Seguire questa raccomandazione aiuta a prevenire l'effetto "tombstoning" o connessioni di saldatura scadenti.

5.3 Identificazione della Polarità

Il package PLCC-2 ha tipicamente una tacca stampata o un catodo marcato su un angolo del corpo del dispositivo. L'orientamento corretto della polarità è essenziale durante l'assemblaggio PCB per garantire il funzionamento del LED. È vietato applicare tensione inversa.

6. Linee Guida per Saldatura & Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione

Il componente è compatibile con i processi standard di saldatura a rifusione senza piombo (SnAgCu). Il profilo include fasi di preriscaldamento, stabilizzazione termica, rifusione e raffreddamento, con una temperatura di picco non superiore a 260°C per un massimo di 30 secondi. Il tempo sopra i 217°C (temperatura di liquidus) dovrebbe essere controllato per garantire una corretta formazione del giunto di saldatura senza danneggiare il package LED.

6.2 Precauzioni per l'Uso

• Precauzioni ESD:Sebbene classificato per 8kV HBM, durante l'assemblaggio dovrebbero essere seguite le procedure standard di manipolazione ESD (utilizzo di braccialetti, postazioni di lavoro e contenitori conduttivi collegati a terra).
• Limitazione di Corrente:Guidare sempre il LED con una sorgente di corrente costante o un resistore limitatore di corrente in serie con una sorgente di tensione. Il collegamento diretto a una sorgente di tensione superiore a V_Fcauserebbe una corrente eccessiva e il guasto.
• Gestione Termica:Implementare un corretto design termico del PCB. Utilizzare la curva di derating per determinare le correnti operative sicure per la massima temperatura ambiente prevista e le prestazioni termiche del PCB.
• Pulizia:Se è necessaria la pulizia dopo la saldatura, utilizzare solventi compatibili che non danneggino la lente in plastica o l'epossidico.
• Condizioni di Stoccaggio:Conservare in un ambiente asciutto e antistatico entro l'intervallo di temperatura specificato di -40°C a +110°C.

7. Imballaggio & Informazioni d'Ordine

7.1 Informazioni sull'Imballaggio

I LED sono forniti su nastro e bobina, che è l'imballaggio standard per le apparecchiature di assemblaggio SMD automatizzate. Le specifiche della bobina (larghezza del nastro, spaziatura delle tasche, diametro della bobina) sono fornite per garantire la compatibilità con gli alimentatori delle linee di assemblaggio.

7.2 Numero di Parte & Informazioni d'Ordine

Il numero di parte base è67-11-IB0100L-AM. Questo numero codifica attributi chiave:

• 67-11:Probabilmente indica il tipo di package (PLCC-2) e/o la serie.
• IB:Indica il colore Blu Ghiaccio.
• 0100L:Potrebbe riferirsi al bin di luminosità o al codice prodotto.
• AM:Possibilmente indica il grado automotive o una specifica revisione.

Quando si ordina, dovrebbero essere specificati i codici bin specifici per intensità luminosa e colore per ottenere le caratteristiche prestazionali desiderate.

8. Considerazioni di Progettazione per l'Applicazione

8.1 Progettazione del Circuito di Pilotaggio

Per un funzionamento stabile, è preferibile un driver a corrente costante rispetto a una semplice sorgente di tensione limitata da resistore, specialmente in ambienti automotive dove la tensione di alimentazione (es. batteria 12V) può variare significativamente. Il driver dovrebbe essere progettato per fornire la corrente desiderata (es. 10mA) nell'intervallo di tensione di ingresso e temperatura previsti.

8.2 Design Termico sul PCB

Per mantenere prestazioni e durata:

• Utilizzare un PCB con spessore di rame sufficiente.
• Incorporare pad di alleggerimento termico collegati a un piano di rame più grande o a un piano di massa interno tramite multiple via termiche.
• Seguire la curva di derating. Se si prevede che la temperatura del PCB al punto di saldatura raggiunga gli 80°C, la corrente continua massima deve essere ridotta di conseguenza dal massimo assoluto di 20mA.

8.3 Integrazione Ottica

L'angolo visivo di 120° è adatto per l'illuminazione di ampie aree. Per applicazioni che richiedono luce più focalizzata, potrebbero essere necessarie ottiche secondarie (lenti, guide luminose). Le coordinate cromatiche del Blu Ghiaccio dovrebbero essere considerate quando si progettano guide luminose o diffusori per ottenere l'effetto cromatico finale desiderato.

9. Confronto Tecnico & Differenziazione

Rispetto ai LED PLCC-2 generici, questo dispositivo offre vantaggi distinti per l'uso automotive:

• Affidabilità:La qualifica AEC-Q101 comporta rigorosi test di stress (stoccaggio ad alta temperatura, cicli termici, umidità, ecc.) non richiesti per parti di grado commerciale.
• Intervallo di Temperatura Esteso:Il funzionamento fino a +110°C ambiente supera il tipico limite di +85°C dei LED commerciali, necessario per posizioni vicino a fonti di calore in un veicolo.
• Binning Controllato:Il binning dettagliato di intensità e colore garantisce coerenza, che è meno stringente o inesistente nelle alternative a basso costo.
• Robustezza ESD:La classificazione ESD 8kV HBM fornisce un margine di sicurezza più elevato contro danni elettrostatici durante la produzione e la manipolazione.

10. Domande Frequenti (FAQ)

10.1 Qual è la corrente operativa raccomandata?

La corrente operativa tipica è 10mA. Può essere operato dalla corrente minima di 2mA fino al massimo assoluto di 20mA, ma l'operazione a 10mA fornisce il miglior equilibrio tra luminosità, efficienza e affidabilità a lungo termine.

10.2 Come seleziono il resistore limitatore di corrente corretto?

Usare la Legge di Ohm: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Utilizzare il massimo V_Fdalla scheda tecnica (3.75V) per un progetto nel caso peggiore per garantire che la corrente non superi mai il valore desiderato. Per un'alimentazione di 12V e un target di 10mA: R = (12V - 3.75V) / 0.01A = 825Ω. Utilizzare il valore standard immediatamente superiore (es. 820Ω o 1kΩ) e calcolare la conseguente dissipazione di potenza nel resistore (P = I²R).

10.3 Perché la gestione termica è così importante?

L'alta temperatura di giunzione causa direttamente tre problemi: 1)Calo dell'Emissione Luminosa:L'emissione luminosa diminuisce. 2)Variazione Cromatica:Il colore emesso può cambiare. 3)Degrado Accelerato:La durata del LED si riduce esponenzialmente. Un adeguato dissipatore di calore tramite il PCB è imprescindibile per mantenere le prestazioni specificate.

10.4 Più LED possono essere collegati in serie o in parallelo?

Collegamento in serieè generalmente preferito perché tutti i LED portano la stessa corrente, garantendo uniformità di luminosità. La tensione di alimentazione deve essere superiore alla somma di tutte le V_F values. Collegamento in parallelonon è raccomandato senza resistori limitatori di corrente individuali per ciascun LED, poiché piccole variazioni in V_Fpossono causare uno squilibrio significativo di corrente, portando a luminosità non uniforme e potenziale sovraccarico di un LED.

11. Studio di Caso Pratico di Progettazione

11.1 Retroilluminazione di Interruttori per Cruscotto Automotive

Scenario:Progettare la retroilluminazione per una fila di 5 interruttori a pulsante identici su un cruscotto.

• Obiettivo di Progettazione:Illuminazione uniforme e blu fredda su tutti i pulsanti.
• Implementazione:
  1. Selezione LED:Specificare il numero di parte 67-11-IB0100L-AM con un bin colore stretto (es. CM2) e un bin di intensità luminosa specifico (es. T1: 280-355 mcd) per garantire coerenza.
  2. Circuito:Collegare tutti e 5 i LED in serie con un singolo driver a corrente costante impostato a 10mA. Assumendo una V_Ftipica di 3.1V, il driver necessita di una tensione di uscita > 15.5V (5 * 3.1V). Un'alimentazione automotive di 12V è insufficiente, quindi è necessario un convertitore boost o un driver che operi da una tensione regolata più alta (es. 18V).
  3. Layout PCB:Posizionare ciascun LED direttamente dietro il rispettivo diffusore dell'interruttore. Progettare l'impronta PCB esattamente come per il layout di pad consigliato. Collegare il pad termico di ciascun LED a una zona di rame dedicata sulla scheda con multiple via termiche verso un piano di massa interno per la dissipazione del calore.
  4. Validazione:Dopo l'assemblaggio, misurare la temperatura del pad di saldatura vicino a un LED durante il funzionamento in una camera ad alta temperatura ambiente (es. +85°C). Utilizzare la curva di derating per verificare che la corrente di 10mA sia ancora sicura alla T_S.

misurata. Questo approccio garantisce un'illuminazione affidabile, uniforme e di lunga durata.

12. Principio di Funzionamento

Questo è un diodo a emissione luminosa (LED) a semiconduttore. Quando una tensione diretta che supera la sua energia di bandgap viene applicata tra anodo e catodo, elettroni e lacune si ricombinano nella regione attiva del chip semiconduttore (tipicamente basato su materiali InGaN per colori blu/bianco/blu ghiaccio). Questo processo di ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La composizione specifica degli strati semiconduttori determina la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa. Il package plastico PLCC incapsula il chip, fornisce protezione meccanica e incorpora una lente stampata che modella l'emissione luminosa per ottenere l'angolo visivo di 120°.

13. Tendenze Tecnologiche

L'evoluzione di LED come questo è guidata da diverse tendenze chiave nelle industrie automotive e dell'illuminazione generale:

• Aumento dell'Efficienza (lm/W):I continui miglioramenti nella scienza dei materiali mirano a produrre più emissione luminosa (lumen) per unità di potenza elettrica in ingresso (watt), riducendo il consumo energetico e il carico termico.
• Maggiore Affidabilità & Durata:I progressi nei materiali di incapsulamento, nelle tecniche di attacco del die e nella tecnologia dei fosfori (per LED bianchi) continuano a spingere più in alto le cifre del MTBF (Mean Time Between Failure), superando le 50.000 ore.
• Miniaturizzazione:La spinta verso assemblaggi elettronici più piccoli e densi porta allo sviluppo di LED in formati di package ancora più piccoli (es. chip-scale packages) mantenendo o migliorando l'emissione luminosa.
• Illuminazione Intelligente & Adattiva:L'integrazione con sistemi di controllo per effetti di illuminazione dinamici, dimmerazione e regolazione della temperatura colore sta diventando più diffusa, sebbene ciò coinvolga spesso circuiti integrati driver LED più complessi piuttosto che l'elemento LED stesso.
• Standard di Qualità Stringenti:L'adozione di standard come AEC-Q102 (uno standard più specifico per semiconduttori optoelettronici discreti in applicazioni automotive) rappresenta una tendenza verso componenti ancora più specializzati e rigorosamente testati per l'uso automotive.