Scheda Tecnica LED Ghiaccio Blu PLCC-2 - Grado Automotive - Angolo Visivo 120° - 355mcd @ 10mA - 3.0V - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche tecniche di un LED Ghiaccio Blu SMD ad alta affidabilità in package PLCC-2. Progettato principalmente per le impegnative applicazioni negli interni automotive, questo componente combina prestazioni ottiche costanti con una robusta costruzione adatta ad ambienti ostili. I suoi vantaggi chiave includono la qualifica allo standard AEC-Q101 per componenti automotive, la conformità alle direttive ambientali RoHS e REACH e un insieme bilanciato di caratteristiche fotometriche ed elettriche. Il mercato target è l'elettronica automotive, in particolare per l'illuminazione ambientale interna, la retroilluminazione di interruttori, indicatori e altri elementi dell'interfaccia uomo-macchina dove l'affidabilità e una resa cromatica uniforme sono critiche.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Fotometriche ed Elettriche

Le prestazioni fondamentali sono definite in una condizione di test standard di corrente diretta (IF) di 10mA. A questa corrente, l'intensità luminosa tipica è di 355 millicandele (mcd), con un minimo di 140 mcd e un massimo di 560 mcd secondo la struttura di binning. La tensione diretta (VF) misura tipicamente 3,00V, con un range da 2,75V a 3,75V. Il dispositivo emette un colore Ghiaccio Blu, con coordinate cromatiche CIE 1931 tipiche di x=0,19 e y=0,25. Un ampio angolo visivo di 120 gradi garantisce una buona visibilità da varie prospettive. La misura del flusso luminoso ha una tolleranza di ±8% e la tolleranza delle coordinate cromatiche è di ±0,005.

2.2 Valori Massimi Assoluti e Proprietà Termiche

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 20mA, con un limite di dissipazione di potenza di 75mW. Può sopportare una corrente di picco di 300mA per impulsi ≤10μs a basso duty cycle. La temperatura di giunzione (Tj) non deve superare i 125°C. L'intervallo di temperatura operativa e di stoccaggio è specificato da -40°C a +110°C, confermandone l'idoneità per ambienti automotive. Sono forniti due valori di resistenza termica: una RthJS(el) elettrica di 125 K/W e una RthJS(real) reale di 200 K/W, cruciali per la gestione termica nella progettazione dell'applicazione.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

L'output del dispositivo è categorizzato in bin per garantire la coerenza all'interno di un lotto di produzione.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

Una tabella di binning dettagliata definisce i gruppi per l'intensità luminosa, che vanno da L1 (11,2-14 mcd) fino a GA (18000-22400 mcd). Il numero di parte specifico trattato in questa scheda tecnica, 57-11-IB0100L-AM, corrisponde ai bin all'interno dell'intervallo evidenziato nella tabella, con il valore tipico di 355 mcd che rientra nel bin T1 (280-355 mcd). Ciò consente ai progettisti di selezionare il grado di luminosità appropriato per la loro applicazione.

3.2 Binning del Colore

La scheda tecnica fa riferimento a un grafico standard della struttura dei bin del colore Ghiaccio Blu (rappresentazione grafica non completamente dettagliata nel testo fornito). Questo grafico definirebbe la varianza ammissibile nelle coordinate CIE x e y per garantire che tutti i dispositivi etichettati "Ghiaccio Blu" rientrino in un intervallo di colore visivamente accettabile. Le coordinate tipiche (0,19; 0,25) servono come obiettivo nominale all'interno di questo bin definito.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

4.1 Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva IV)

Il grafico mostra la relazione tra corrente diretta (IF) e tensione diretta (VF) a 25°C. La curva è caratteristica di un diodo, mostrando un aumento esponenziale della corrente una volta che la tensione diretta supera una soglia (circa 2,7V). Questi dati sono essenziali per progettare il circuito di limitazione della corrente.

4.2 Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta

Questo grafico dimostra che l'output luminoso aumenta con la corrente diretta, ma non necessariamente in modo perfettamente lineare, specialmente quando la corrente si avvicina al valore massimo nominale. Aiuta i progettisti a comprendere il compromesso in termini di efficienza quando si pilota il LED a diversi livelli di corrente.

4.3 Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura di Giunzione

Un grafico critico per l'affidabilità, mostra come l'output luminoso diminuisca all'aumentare della temperatura di giunzione. Alla massima temperatura di giunzione nominale di 125°C, l'intensità luminosa relativa è significativamente inferiore rispetto a 25°C. Ciò sottolinea l'importanza di un'efficace gestione termica per mantenere una luminosità costante.

4.4 Variazione Cromatica vs. Temperatura e Corrente

Grafici separati tracciano lo spostamento delle coordinate CIE x e y in funzione sia della temperatura di giunzione che della corrente diretta. Questi spostamenti, sebbene potenzialmente piccoli, sono importanti per le applicazioni che richiedono una rigorosa coerenza cromatica, poiché il colore percepito del LED può cambiare con le condizioni operative.

4.5 Derating della Corrente Diretta e Gestione degli Impulsi

La curva di derating detta la massima corrente diretta continua ammissibile in funzione della temperatura del pad di saldatura. Ad esempio, alla massima temperatura del pad di 110°C, la corrente deve essere ridotta a 20mA. Il grafico della capacità di gestione degli impulsi definisce la corrente di picco ammissibile per varie larghezze di impulso e duty cycle, vitale per resistere a correnti di spunto o schemi di funzionamento impulsato.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

Il dispositivo utilizza un package SMD PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier). Questo tipo di package offre una buona stabilità meccanica e un profilo basso. La scheda tecnica include un disegno dettagliato delle dimensioni meccaniche (referenziato ma non completamente dettagliato nel testo fornito), che specifica la lunghezza, larghezza, altezza, spaziatura dei terminali e altre dimensioni fisiche critiche necessarie per la progettazione dell'impronta PCB.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

6.1 Layout Consigliato per i Pad di Saldatura

Viene fornito un pattern consigliato per i pad di saldatura per garantire una corretta formazione del giunto saldato, una connessione elettrica affidabile e un'ottimale dissipazione del calore durante il funzionamento. Seguire questo layout è cruciale per la resa produttiva e l'affidabilità a lungo termine.

6.2 Profilo di Rifusione

Il componente è valutato per la rifusione con una temperatura di picco di 260°C per un massimo di 30 secondi. L'aderenza a un profilo di temperatura controllato (preriscaldamento, stabilizzazione, rifusione, raffreddamento) è necessaria per prevenire shock termici e danni al die del LED o al package.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

Il dispositivo è fornito in imballaggi standard del settore adatti al montaggio automatizzato, come nastri e bobine. Il numero di parte 57-11-IB0100L-AM segue un sistema di codifica specifico dove "57-11" indica probabilmente la famiglia/dimensione del package, "IB" denota il colore Ghiaccio Blu, "0100" può essere correlato al binning delle prestazioni e "L-AM" potrebbe specificare il tipo di imballaggio o altre varianti. La sezione delle informazioni per l'ordine dettaglierebbe le quantità per bobina, larghezza del nastro e orientamento.

8. Suggerimenti per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

L'applicazione principale è l'illuminazione interna automotive. Ciò include la retroilluminazione del cruscotto, l'illuminazione ambientale del vano piedi o della console, la retroilluminazione per interruttori meccanici o capacitivi, indicatori del cambio e varie luci spia di stato. La sua qualifica AEC-Q101 lo rende adatto a questi ambienti ostili, soggetti a cicli termici.

8.2 Considerazioni di Progettazione

Pilotaggio della Corrente:Utilizzare sempre un driver a corrente costante o una resistenza di limitazione in serie con il LED. La corrente di pilotaggio nominale è di 10mA, ma il circuito deve essere progettato per non superare mai i 20mA assoluti in nessuna condizione, considerando tolleranze ed effetti della temperatura.

Gestione Termica:Il layout del PCB deve facilitare la dissipazione del calore. Utilizzare il disegno consigliato per i pad di saldatura, collegare via termiche a piani di massa interni se possibile ed evitare di posizionare il LED vicino ad altri componenti che generano calore. Monitorare la temperatura del pad di saldatura per rimanere entro i limiti della curva di derating.

Protezione ESD:Sebbene il dispositivo abbia una classificazione ESD Human Body Model (HBM) di 8kV, sono comunque raccomandate le normali precauzioni di manipolazione ESD durante il montaggio. In applicazioni sensibili, può essere prudente aggiungere una protezione ESD esterna aggiuntiva sul PCB.

Progettazione Ottica:L'angolo visivo di 120° fornisce un'emissione ampia. Per luce focalizzata, saranno necessarie ottiche secondarie (lenti, guide luminose). Le coordinate del colore Ghiaccio Blu dovrebbero essere considerate quando si abbinano a guide luminose o diffusori per evitare indesiderati spostamenti di colore.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto ai LED PLCC-2 generici, i differenziatori chiave di questo dispositivo sono la sua qualifica di grado automotive (AEC-Q101) e la conformità a RoHS/REACH. La dettagliata struttura di binning sia per l'intensità che per il colore fornisce una maggiore coerenza, fondamentale negli interni automotive dove più LED sono utilizzati in stretta vicinanza. L'insieme completo di grafici di derating e prestazioni in funzione della temperatura consente una progettazione più robusta e prevedibile rispetto a parti specificate solo a temperatura ambiente.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Posso pilotare questo LED a 20mA in modo continuo?

R: Puoi, ma solo se la temperatura del pad di saldatura è mantenuta a 25°C o inferiore, il che spesso è impraticabile. Devi consultare la curva di derating della corrente diretta (Sezione 4.5). A una temperatura del pad più realistica di 80°C, la massima corrente continua ammissibile è significativamente inferiore a 20mA.

D: Perché l'intensità luminosa tipica è data a 10mA, non alla corrente massima?

R: 10mA rappresenta una condizione di test standard che bilancia un buon output luminoso con efficienza e longevità. Operare alla corrente massima assoluta (20mA) aumenta lo stress, riduce la durata e genera più calore, il che a sua volta riduce l'output luminoso (come si vede nei grafici di temperatura).

D: Come interpreto i due diversi valori di resistenza termica (125 K/W e 200 K/W)?

R: La resistenza termica elettrica (125 K/W) è derivata dal parametro elettrico sensibile alla temperatura (la tensione diretta). La resistenza termica reale (200 K/W) è misurata direttamente tramite l'aumento di temperatura sul case. Per la progettazione termica nel caso peggiore, dovrebbe essere utilizzato il valore più alto (200 K/W).

D: Le coordinate cromatiche si spostano con la temperatura. Quanto è significativo per la mia applicazione?

R: I grafici nelle Sezioni 4.3 e 4.4 quantificano questo spostamento. Per la maggior parte delle applicazioni generali di indicazione, lo spostamento può essere trascurabile. Tuttavia, per applicazioni in cui l'abbinamento cromatico preciso tra più LED è critico (ad es., un pannello di retroilluminazione multi-LED), è necessario garantire che tutti i LED siano a una temperatura simile durante il funzionamento per mantenere l'uniformità del colore.

11. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Scenario: Progettazione della Retroilluminazione di un Interruttore Automotive.Un gruppo di quattro interruttori su una console centrale richiede una retroilluminazione Ghiaccio Blu. Il progetto richiede luminosità e colore uniformi.Implementazione:1) Specificare LED dello stesso bin di intensità e colore (es., bin T1) per minimizzare la variazione iniziale. 2) Pilotare tutti i LED con un'identica sorgente di corrente costante impostata a 8-10mA per garantire condizioni di pilotaggio corrispondenti e prolungare la vita. 3) Progettare il layout del PCB per fornire una zona di rame simmetrica e sufficiente attorno ai pad di saldatura di ciascun LED per equalizzare la dissipazione del calore. 4) Utilizzare una guida luminosa o un film diffusore progettato per l'angolo visivo di 120° per fondere la luce delle quattro sorgenti discrete in un'unica area illuminata uniforme. 5) Validare il progetto su tutto l'intervallo di temperatura automotive (-40°C a +85°C ambiente) per verificare livelli accettabili di variazione di luminosità e spostamento cromatico.

12. Introduzione al 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 all'interno della regione attiva del chip semiconduttore (tipicamente basato su InGaN per colori blu/bianchi). Questo processo di ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La composizione specifica degli strati semiconduttori e dei fosfori (se utilizzati) determina la lunghezza d'onda, e quindi il colore, della luce emessa. Il package PLCC-2 ospita il minuscolo die semiconduttore, fornisce protezione meccanica, incorpora una coppa riflettente per dirigere la luce e include una lente in plastica modellata che dà forma al fascio e determina l'angolo visivo.

13. Tendenze Tecnologiche e Contesto

L'industria dei LED continua a evolversi verso una maggiore efficienza (più lumen per watt), un miglioramento della resa cromatica e una maggiore affidabilità. Per gli interni automotive, le tendenze includono l'adozione di dimensioni di package più piccole (es., chip-scale package), una maggiore integrazione (LED con driver o controller integrati) e l'uso di materiali avanzati per prestazioni migliori ad alte temperature. C'è anche una crescente enfasi sul controllo digitale preciso del colore e dell'intensità per sistemi di illuminazione ambientale dinamici. Questo LED PLCC-2 rappresenta una tecnologia matura, ben compresa e altamente affidabile che costituisce la spina dorsale di molti attuali progetti di illuminazione automotive, bilanciando prestazioni, costo e affidabilità sul campo comprovata.