Scheda Tecnica LED Rosso PLCC-2 67-21-UR0200L-AM - Angolo di Visione 120° - 300mcd @ 20mA - Grado Automotive - Documento Tecnico in Italiano

3. Valori Massimi Assoluti

Questi sono limiti di stress che non devono essere superati in nessuna condizione, nemmeno momentaneamente. L'operazione oltre questi valori può causare danni permanenti.

• Corrente di Sovraccarico (I_FM):100 mA per impulsi \u2264 10 \u00b5s con un ciclo di lavoro molto basso (D=0,005). Questo valore è rilevante per resistere a brevi transitori.
• Tensione Inversa (V_R):Il dispositivo ènon progettato per operare in inversa. Applicare una tensione inversa può distruggere istantaneamente il LED. È necessaria una protezione (ad esempio, un diodo in parallelo) se nel circuito è possibile una tensione inversa.
• Scarica Elettrostatica (ESD):Valutato a 2 kV (Modello del Corpo Umano, HBM). Questo è un livello moderato di protezione ESD; durante l'assemblaggio devono comunque essere seguite le precauzioni standard di manipolazione ESD.
• Temperatura di Rifusione:Il package può sopportare una temperatura di picco di 260\u00b0C per 30 secondi durante il processo di rifusione.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

The graphs in the datasheet illustrate how key parameters change with operating conditions, providing essential data for real-world design.

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

Questo grafico fondamentale mostra la relazione esponenziale tra corrente e tensione. Per questo LED, a 20 mA, la tensione è tipicamente 2,0V. La curva è essenziale per selezionare un resistore limitatore di corrente appropriato o progettare un driver a corrente costante. La tensione aumenta in modo non lineare con la corrente.

4.2 Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta

Questo grafico mostra che l'emissione luminosa aumenta con la corrente ma non in modo perfettamente lineare, specialmente a correnti più elevate. Aiuta a determinare la corrente di pilotaggio necessaria per ottenere un livello di luminosità desiderato considerando l'efficienza.

4.3 Grafici di Dipendenza dalla Temperatura

Tre grafici chiave mostrano l'impatto della temperatura di giunzione (T_J):

• Intensità Luminosa Relativa vs. T_J:L'emissione luminosa diminuisce all'aumentare della temperatura. Questa è una considerazione critica per applicazioni in ambienti caldi come gli interni automotive.
• Tensione Diretta Relativa vs. T_J:La tensione diretta diminuisce linearmente all'aumentare della temperatura (tipicamente -2 mV/\u00b0C per i LED rossi). Questa proprietà può talvolta essere utilizzata per il rilevamento della temperatura.
• Spostamento Relativo della Lunghezza d'Onda vs. T_J:La lunghezza d'onda dominante si sposta leggermente (tipicamente pochi nanometri) con la temperatura, il che può influenzare la percezione del colore in applicazioni critiche.

4.4 Curva di Derating della Corrente Diretta

Questo è uno dei grafici più importanti per l'affidabilità. Mostra la massima corrente diretta continua ammissibile in funzione della temperatura del pad di saldatura (T_S). All'aumentare della temperatura ambiente/del pad, la massima corrente sicura diminuisce. Ad esempio, alla massima temperatura del pad di 110\u00b0C, la massima corrente continua consentita è 30 mA. I progettisti devono garantire che la corrente operativa sia al di sotto di questa linea derated in base alla temperatura del caso peggiore della loro applicazione.

4.5 Capacità di Gestione degli Impulsi Ammissibili

Questo grafico definisce la corrente di picco dell'impulso ammissibile per varie larghezze d'impulso (t_p) e cicli di lavoro (D). Permette al LED di essere pilotato con impulsi brevi e ad alta corrente per ottenere una luminosità istantanea molto elevata, purché i limiti di potenza media e temperatura di giunzione non vengano superati.

5. Spiegazione del Sistema di Binning

A causa delle variazioni di produzione, i LED vengono suddivisi in bin di prestazioni. Ciò consente ai clienti di selezionare componenti con caratteristiche specifiche.

5.1 Binning dell'Intensità Luminosa

Il LED viene suddiviso in gruppi in base alla sua intensità luminosa minima a 20mA. La scheda tecnica elenca bin da L1 (11,2-14 mcd) fino a GA (18000-22400 mcd). Per il 67-21-UR0200L-AM, il bin tipico è centrato attorno a 300 mcd, che probabilmente rientra nei bin T1 (280-355 mcd) o T2 (355-450 mcd). I "bin di output possibili" sono evidenziati, indicando l'intervallo di intensità specifico disponibile per questo numero di parte.

5.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

Il LED viene anche binnato in base alla sua lunghezza d'onda dominante per garantire un colore coerente. I bin sono definiti con passi di 3nm o 4nm. Per una lunghezza d'onda tipica di 623 nm, i bin rilevanti sono 2124 (621-624 nm), 2427 (624-627 nm) e 2730 (627-630 nm). Il bin specifico per un dato ordine determina la tonalità esatta del rosso.

6. Informazioni Meccaniche e sul Package

Il dispositivo utilizza un package superficiale standard PLCC-2. Questo package ha due terminali e spesso include una lente in plastica stampata. Le dimensioni esatte, inclusa lunghezza, larghezza, altezza e passo dei terminali, sono fornite nel disegno meccanico (Sezione 7 del PDF). Il layout consigliato per i pad di saldatura (Sezione 8) è cruciale per ottenere un giunto di saldatura affidabile e una corretta connessione termica al PCB. Rispettare queste dimensioni aiuta a prevenire l'effetto "tombstoning" e garantisce un buon dissipatore termico.

7. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

7.1 Profilo di Rifusione

La scheda tecnica specifica un profilo di rifusione con una temperatura di picco di 260\u00b0C per 30 secondi. Questo è un profilo di rifusione standard senza piombo (SnAgCu). Le velocità di preriscaldamento, stabilizzazione, rifusione e raffreddamento devono essere controllate secondo le linee guida standard IPC/JEDEC per evitare shock termici e garantire una corretta formazione del giunto di saldatura.

7.2 Precauzioni per l'Uso

Le precauzioni generali di manipolazione e progettazione includono:

• Protezione ESD:Utilizzare misure anti-statiche standard durante la manipolazione e l'assemblaggio.
• Controllo della Corrente:Pilotare sempre il LED con un dispositivo limitatore di corrente (resistore o driver). Non collegare direttamente a una sorgente di tensione.
• Protezione dalla Tensione Inversa:Implementare una protezione del circuito se è possibile una polarizzazione inversa.
• Gestione Termica:Progettare il PCB con un'adeguata area di rame o via termiche per dissipare il calore, specialmente quando si opera ad alte correnti o in alte temperature ambientali.
• Pulizia:Utilizzare solventi di pulizia appropriati compatibili con il package in plastica.

8. Considerazioni per la Progettazione dell'Applicazione

8.1 Progettazione del Circuito di Pilotaggio

Il metodo di pilotaggio più semplice è un resistore in serie. Il valore del resistore (R) è calcolato come R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Utilizzare la V_Fmassima dalla scheda tecnica (2,75V) per garantire che la corrente non superi il livello desiderato anche con un componente ad alta V_F. Ad esempio, con un'alimentazione di 5V e un target di 20 mA: R = (5V - 2,75V) / 0,020A = 112,5\u03a9 (utilizzare un valore standard di 110\u03a9 o 120\u03a9). La potenza nominale del resistore dovrebbe essere almeno P = I²* R. Per una luminosità e un'efficienza più stabili, specialmente al variare della temperatura, è consigliato un driver a corrente costante.

8.2 Progettazione Termica in Ambienti Automotive

Gli interni automotive possono sperimentare temperature estreme. La curva di derating deve essere applicata attentamente. Se il LED è posizionato vicino a una sorgente di calore (ad esempio, dietro un cruscotto esposto al sole), la temperatura locale del PCB potrebbe essere significativamente più alta della temperatura dell'aria dell'abitacolo. È consigliata una simulazione o misurazione termica. Utilizzare un PCB con un piano di massa interno collegato al pad termico del LED (se presente) migliora notevolmente la dissipazione del calore.

8.3 Integrazione Ottica

L'angolo di visione di 120 gradi è adatto per l'illuminazione di aree ampie. Per indicatori focalizzati, potrebbe essere necessaria un'ottica secondaria (lente o light guide). Il materiale del package in plastica può avere proprietà specifiche di indice di rifrazione che dovrebbero essere considerate quando si progettano light pipe o diffusori adiacenti.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto ai LED rossi PLCC-2 generici, i principali fattori di differenziazione di questo componente sono la suaqualifica AEC-Q101e leinformazioni dettagliate di binning. La qualifica AEC-Q101 comporta una serie di test di stress (vita operativa ad alta temperatura, cicli termici, resistenza all'umidità, ecc.) che i componenti generici non subiscono. Ciò fornisce un livello di fiducia molto più elevato nell'affidabilità a lungo termine per le applicazioni automotive. L'ampio binning consente un controllo più stretto sulla luminosità e sulla coerenza del colore nelle serie di produzione, il che è fondamentale per i cluster automotive dove tutte le spie di avviso devono corrispondere.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

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

R: Puoi pilotarlo a 30 mA in modo continuo solo se la temperatura del pad di saldatura (T_S) è pari o inferiore a 30\u00b0C, secondo la curva di derating. A una temperatura più realistica dell'interno automotive di 85\u00b0C, la massima corrente continua viene derated a circa 22-24 mA. Consultare sempre il grafico di derating per la temperatura specifica della tua applicazione.

D: Qual è la differenza tra intensità luminosa 'Tipica' e 'Binnata'?

R: "Tipica" (300 mcd) è una media statistica della scheda tecnica. Quando ordini, ricevi componenti da unbinspecifico (ad esempio, T1: 280-355 mcd). Tutti i LED nel tuo ordine avranno un'intensità minima all'interno dell'intervallo di quel bin, garantendo coerenza. Il valore tipico rientra nell'intervallo del bin.

D: Perché la resistenza termica è data come due valori diversi?

R: Il valore "Reale" (160 K/W) è misurato direttamente. Il valore "Elettrico" (125 K/W) è calcolato dalla dipendenza dalla temperatura della tensione diretta. Per un progetto termico conservativo, utilizzare sempre il valore "Reale" più alto.

D: È necessario un dissipatore di calore?

R: Per un'operazione continua a 20 mA in un ambiente moderato (\u2248 25\u00b0C ambiente), la dissipazione di potenza è di circa 40 mW (20mA * 2,0V), che è al di sotto del massimo di 82 mW. Un pad PCB di base è solitamente sufficiente. Tuttavia, in un ambiente automotive ad alta temperatura (ad esempio, 85\u00b0C) o a correnti più elevate, diventa necessario migliorare il percorso termico utilizzando un pad di rame più grande sul PCB o via termiche per mantenere la temperatura di giunzione al di sotto di 125\u00b0C.

11. Caso Pratico di Progettazione

Scenario:Progettazione di un indicatore rosso "Porta Aperta" per il cluster del cruscotto di un'auto. Il LED sarà pilotato dal sistema a 12V del veicolo (nominale, ma può variare da 9V a 16V). La massima temperatura del PCB prevista nella posizione del cluster è 85\u00b0C.

Passi di Progettazione:

1. Selezione della Corrente:Controllare la curva di derating a T_S= 85\u00b0C. La massima corrente continua è ~22 mA. Per fornire un margine e garantire una lunga vita, selezionare una corrente di pilotaggio di 15 mA.
2. Circuito di Pilotaggio:Utilizzare un resistore in serie per semplicità. Utilizzare la V_Fmassima (2,75V) e la tensione di alimentazione minima (9V durante l'avviamento del motore) per il calcolo della corrente nel caso peggiore. R = (9V - 2,75V) / 0,015A = 416,7\u03a9. Utilizzare un resistore standard da 430\u03a9. Verificare la corrente alla massima alimentazione (16V): I = (16V - 1,75V_{min VF}) / 430\u03a9 = 33,1 mA. Questo supera il valore massimo assoluto! Pertanto, un semplice resistore non è sicuro con questo ampio intervallo di tensione.
3. Progettazione Rivista:È richiesto un regolatore lineare a corrente costante o un piccolo driver LED switching per mantenere una corrente stabile di 15 mA nell'intervallo di ingresso 9V-16V. Ciò garantisce una luminosità costante e protegge il LED.
4. Progettazione Termica:La dissipazione di potenza nel LED a 15 mA è ~30 mW. Anche a 85\u00b0C, questo è ben entro i limiti. L'attenzione della progettazione termica si sposta sul regolatore di corrente.
5. Selezione del Bin:Specificare un bin di intensità luminosa (ad esempio, T1) per garantire che tutti gli indicatori "Porta Aperta" in auto diverse abbiano una luminosità simile.

12. Principio di Funzionamento

Questo è un diodo a emissione luminosa (LED) a semiconduttore. Quando viene applicata una tensione diretta che supera la sua soglia caratteristica (circa 1,8V per il rosso), elettroni e lacune si ricombinano all'interno della regione attiva del semiconduttore (tipicamente realizzata in fosfuro di alluminio indio gallio, AlInGaP, per il rosso). Questo processo di ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La composizione specifica degli strati del semiconduttore determina la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa. Il package PLCC in plastica incapsula il chip semiconduttore, fornisce protezione meccanica e incorpora una lente stampata che modella l'emissione luminosa per ottenere l'angolo di visione di 120 gradi.

13. Tendenze Tecnologiche

La tendenza nei LED automotive è verso una maggiore efficienza (più lumen per watt), che riduce il consumo energetico e il carico termico. Ciò consente display più luminosi o un uso energetico inferiore. C'è anche una tendenza verso la miniaturizzazione dei package mantenendo o aumentando l'emissione luminosa. Inoltre, la domanda di una coerenza di colore e luminosità più stretta (binning più ristretto) sta aumentando man mano che i display automotive diventano più sofisticati e premium. L'integrazione dell'elettronica di pilotaggio e di più chip LED in moduli singoli e intelligenti è un'altra tendenza in corso, che semplifica la progettazione per i produttori automotive.