Scheda Tecnica LED Super Rosso PLCC-2 0201H - Package 3.2x2.8x1.9mm - Tensione 2.0V - Potenza 40mW - Documento Tecnico Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche per un LED (Light Emitting Diode) Super Rosso ad alta luminosità in un package per montaggio superficiale PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier). Il focus principale del design è l'affidabilità e le prestazioni per ambienti automotive impegnativi, sia interni che esterni. Il dispositivo offre un'intensità luminosa tipica di 800 millicandele (mcd) con una corrente di pilotaggio standard di 20mA, e un ampio angolo di visione di 120 gradi.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

I vantaggi principali del LED derivano dalle sue qualifiche di grado automotive e dalla robusta costruzione. È qualificato secondo lo standard AEC-Q102, garantendo affidabilità per componenti elettronici automotive. Presenta inoltre una robustezza allo zolfo classificata come A1, proteggendo dalla corrosione in ambienti con gas contenenti zolfo. La conformità alle direttive RoHS, REACH e Halogen-Free lo rende adatto ai mercati globali con normative ambientali severe. Il mercato target principale è l'illuminazione automotive, in particolare:

• Illuminazione Interna Veicoli:Retroilluminazione cruscotto, illuminazione interruttori, illuminazione ambientale e indicatori per sistemi di infotainment.
• Illuminazione Esterna Veicoli:Terzo stop luce centrale alto (CHMSL), luci di posizione laterali e altre applicazioni di segnalazione che richiedono alta visibilità e affidabilità.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Fotometriche e Ottiche

I parametri ottici chiave definiscono l'emissione luminosa e il colore del LED. In condizioni tipiche (IF=20mA, Ts=25°C), l'intensità luminosa (Iv) ha un valore nominale di 800 mcd, con un minimo di 560 mcd e un massimo di 1400 mcd a seconda del bin di produzione. La lunghezza d'onda dominante (λd), che definisce il colore percepito, varia da 627 nm a 639 nm, collocandolo saldamente nello spettro del Super Rosso. L'ampio angolo di visione di 120 gradi (angolo a metà intensità) garantisce una buona visibilità su un'ampia area, cruciale per applicazioni di segnalazione.

2.2 Caratteristiche Elettriche

La tensione diretta (VF) è un parametro critico per il design del circuito. A 20mA, la VF tipica è 2.00V, con un intervallo da 1.75V a 2.75V. I progettisti devono tenere conto di questa variazione quando progettano circuiti limitatori di corrente per garantire un'emissione luminosa uniforme. La corrente diretta massima assoluta (IF) è di 50 mA in funzionamento continuo, con una capacità di corrente di picco (IFM) di 100 mA per impulsi ≤10μs. Il dispositivo non è progettato per funzionamento in polarizzazione inversa.

2.3 Caratteristiche Termiche

La gestione termica è essenziale per la longevità del LED e la stabilità delle prestazioni. La resistenza termica dalla giunzione al punto di saldatura (Rth JS) è fornita con due valori: una misurazione 'reale' di 120 K/W (max 160 K/W) e una misurazione 'elettrica' di 100 K/W (max 120 K/W). Questo parametro indica quanto efficacemente il calore viene trasferito dalla giunzione del semiconduttore al PCB. Un valore più basso è migliore. La temperatura massima ammissibile della giunzione (Tj) è 125°C. L'intervallo di temperatura operativa va da -40°C a +110°C, adatto per l'ambiente automotive severo sotto cofano o esterno.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

A causa delle variazioni di produzione, i LED vengono suddivisi in bin di prestazione. Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti con caratteristiche uniformi.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

I LED sono raggruppati in base alla loro emissione luminosa alla corrente di test tipica. I bin vanno da U2 (560-710 mcd) ad AA (1120-1400 mcd). Il suffisso 'H' del numero di parte indica che questo dispositivo appartiene a un bin di luminosità 'Alta', che tipicamente corrisponde ai gruppi V1, V2 o AA.

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

Il colore (lunghezza d'onda) è suddiviso in passi di 3 nanometri, da 2730 (627-630 nm) a 3639 (636-639 nm). Ciò garantisce la coerenza del colore all'interno di un lotto di produzione per applicazioni in cui l'aspetto uniforme è critico.

3.3 Binning della Tensione Diretta

La tensione diretta è suddivisa in passi di circa 0.25V, dal codice 1720 (1.75-2.00V) al codice 2527 (2.50-2.75V). Selezionare LED dallo stesso bin di VF può semplificare il design dell'alimentazione e garantire una distribuzione uniforme della corrente in array paralleli.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

4.1 Curva IV e Intensità Relativa

Il grafico Corrente Diretta vs. Tensione Diretta mostra una classica relazione esponenziale del diodo. La curva Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta è sub-lineare; aumentare la corrente oltre i 20mA produce rendimenti decrescenti nell'emissione luminosa generando più calore.

4.2 Dipendenza dalla Temperatura

I grafici di prestazione mostrano chiaramente gli effetti della temperatura. La curva Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura di Giunzione indica che l'emissione luminosa diminuisce all'aumentare della temperatura, un comportamento tipico dei LED. La Tensione Diretta Relativa vs. Temperatura di Giunzione ha un coefficiente negativo, il che significa che VF diminuisce all'aumentare della temperatura, caratteristica che può essere utilizzata per il rilevamento della temperatura. Anche la Lunghezza d'Onda Dominante si sposta con la temperatura, tipicamente verso lunghezze d'onda maggiori (red shift) come mostrato nel grafico.

4.3 Distribuzione Spettrale e Derating

Il grafico della Distribuzione Spettrale Relativa mostra un picco stretto nella regione del rosso (~630nm). La Curva di Derating della Corrente Diretta è cruciale per il design: all'aumentare della temperatura di giunzione, la massima corrente continua ammissibile diminuisce. Ad esempio, alla massima temperatura operativa di giunzione di 110°C, la corrente diretta deve essere ridotta a circa 34 mA.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni Fisiche

Il LED utilizza un package PLCC-2 standard. Il disegno meccanico (implicito nella sezione 7) mostrerebbe le dimensioni chiave tra cui lunghezza, larghezza e altezza totali, passo dei terminali e dimensioni della cavità contenente il chip LED. Il package è progettato per l'assemblaggio automatizzato pick-and-place.

5.2 Identificazione Polarità e Design del Pad

Il numero di parte include 'R' per polarità inversa. Il layout consigliato per i pad di saldatura (sezione 8) è fornito per garantire una saldatura affidabile e una corretta connessione termica al PCB. L'orientamento corretto della polarità è vitale, solitamente indicato da una marcatura sul package o da una caratteristica asimmetrica.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione

Viene fornito un profilo di saldatura a rifusione consigliato (sezione 9). Il LED può sopportare una temperatura di picco di saldatura di 260°C per un massimo di 30 secondi, compatibile con i processi standard di saldatura senza piombo (SnAgCu). Rispettare questo profilo previene danni termici al package plastico e ai fili di connessione interni.

6.2 Precauzioni per l'Uso

Le precauzioni generali includono: evitare il funzionamento oltre i valori massimi assoluti, utilizzare appropriate procedure di manipolazione ESD (rating HBM 2kV) e assicurarsi che il dispositivo sia conservato entro il suo intervallo specificato di temperatura e umidità (MSL 2).

7. Imballaggio e Informazioni d'Ordine

7.1 Specifiche di Imballaggio

Le informazioni sull'imballaggio (sezione 10) dettagliano come i componenti sono forniti, tipicamente su nastro goffrato e bobina per assemblaggio ad alto volume. Le dimensioni della bobina, la larghezza del nastro e l'orientamento del componente sono specificate per essere compatibili con le attrezzature automatizzate standard.

7.2 Sistema di Numerazione delle Parti

Il numero di parte 67-21R-SR0201H-AM è decodificato come segue:67-21= Famiglia di Prodotto;R= Polarità Inversa;SR= Colore Super Rosso;020= Corrente di Test 20mA;1= Tipo di Lead Frame;H= Livello di Luminosità Alta;AM= Applicazione Automotive.

8. Suggerimenti per il Design dell'Applicazione

8.1 Design del Circuito Tipico

Per un funzionamento stabile, è consigliato un driver a corrente costante rispetto a una semplice resistenza in serie, specialmente in ambienti automotive dove la tensione di alimentazione (es. 12V) può variare significativamente. Il driver dovrebbe essere progettato per limitare la corrente al valore desiderato (es. 20mA) basandosi sulla VF massima del bin selezionato per garantire che nessun LED sia sovrapilotato.

8.2 Considerazioni sulla Gestione Termica

Per mantenere prestazioni e longevità, assicurarsi che un'adeguata area di rame sul PCB (pad termico) sia connessa al pad termico del LED per dissipare il calore. Utilizzare la resistenza termica (Rth JS) e la dissipazione di potenza (Pd = VF * IF) per calcolare l'aumento di temperatura previsto. Mantenere la temperatura di giunzione ben al di sotto del massimo di 125°C, idealmente sotto gli 85°C per una lunga vita.

8.3 Integrazione Ottica

L'angolo di visione di 120 gradi potrebbe richiedere ottiche secondarie (lenti, guide luminose) per applicazioni che necessitano di un fascio focalizzato o uno specifico pattern luminoso. Il colore Super Rosso è ideale per segnali di frenata e di avvertimento grazie al suo elevato impatto visivo e alla conformità normativa.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto ai LED commerciali standard, i principali fattori di differenziazione di questo dispositivo sono la suaqualifica AEC-Q102e la suarobustezza allo zolfo. Queste caratteristiche non sono tipicamente testate o garantite nei componenti consumer. L'ampio intervallo di temperatura operativa (-40°C a +110°C) supera anche quello dei LED comuni. Il package PLCC-2 offre un buon equilibrio tra dimensioni, saldabilità e prestazioni termiche rispetto ai package chip-scale più piccoli o ai design through-hole più grandi.

10. Domande Frequenti (FAQ)

D: Qual è la differenza tra resistenza termica 'reale' ed 'elettrica'?

R: La resistenza termica 'reale' è misurata utilizzando un sensore di temperatura fisico. La resistenza termica 'elettrica' è calcolata misurando la variazione della tensione diretta con la potenza, utilizzando il parametro intrinsecamente sensibile alla temperatura del LED. Il metodo elettrico è spesso utilizzato per le specifiche.

D: Posso pilotare questo LED a 50mA in modo continuo?

R: Sebbene il valore massimo assoluto sia 50mA, il funzionamento continuo a questa corrente genererà calore significativo (Pd ~ 100mW). È necessario utilizzare la curva di derating e i calcoli termici per assicurarsi che la temperatura di giunzione non superi i 125°C. Per un funzionamento affidabile a lungo termine, è consigliato pilotare a o sotto i tipici 20mA.

D: Cosa significa MSL 2?

R: Livello di Sensibilità all'Umidità 2. Il componente può essere conservato in un ambiente di fabbrica (≤30°C/60% UR) fino a un anno prima che richieda una cottura (baking) prima della saldatura a rifusione.

11. Esempio di Case Study di Design-in

Scenario:Progettazione di un CHMSL (Terzo Stop Luce Centrale Alto) che richiede alta luminosità e affidabilità.

Selezione:Questo LED Super Rosso nel bin di luminosità 'H' (Alta) è scelto per la sua intensità e affidabilità di grado automotive.

Circuito:Un array di LED è progettato con un driver buck a corrente costante, impostato per fornire 20mA per LED. L'ingresso del driver gestisce la tensione nominale del veicolo di 12V (con soppressione dei transienti di load-dump).

Termico:Il PCB utilizza uno strato di rame da 2 oz con un pattern di via termiche riempite sotto il pad di ciascun LED per distribuire il calore su un'area più ampia del circuito, mantenendo la Tj calcolata sotto i 90°C nella condizione ambientale più calda.

Ottico:Una lente in policarbonato colorata di rosso con un pattern prismatico specifico è posizionata sopra l'array per soddisfare la distribuzione fotometrica richiesta per una luce di stop.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

Un LED è un diodo a semiconduttore con giunzione p-n. Quando viene applicata una tensione diretta, gli elettroni dalla regione di tipo n e le lacune dalla regione di tipo p si ricombinano nella regione attiva della giunzione. Questa ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La lunghezza d'onda (colore) della luce emessa è determinata dal bandgap energetico dei materiali semiconduttori utilizzati (es. AlInGaP per rosso/arancio/ambra). Il package PLCC incapsula il minuscolo chip semiconduttore, fornisce protezione meccanica, incorpora una coppa riflettente per dirigere la luce e include una lente in epossidico stampata che funge anche da elemento ottico primario.

13. Tendenze Tecnologiche e Contesto

La tendenza nell'illuminazione automotive è verso una maggiore efficienza, una maggiore integrazione e funzioni più intelligenti. Sebbene questo sia un LED discreto, la tecnologia sottostante è fondamentale. C'è una spinta continua verso una maggiore efficienza luminosa (più luce per watt di input elettrico) per ridurre il consumo energetico e il carico termico. Per la luce rossa, la tecnologia AlInGaP è matura ed efficiente. La spinta alla miniaturizzazione continua, ma il package PLCC-2 rimane popolare per il suo eccellente equilibrio tra prestazioni, costo e producibilità per molte applicazioni. L'integrazione di LED con driver IC e sensori in unità modulari 'motori luminosi' è una tendenza in crescita per i sistemi di illuminazione avanzati.