Scheda Tecnica LED Super Rosso PLCC-2 - 2.0x1.25x0.8mm - Tensione 2.0V - Potenza 40mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche tecniche di un LED Super Rosso ad alta luminosità, per montaggio superficiale (SMD), in package PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier). Progettato principalmente per applicazioni automotive interne impegnative, questo componente combina prestazioni affidabili con la conformità agli standard di settore. Il suo fattore di forma compatto e la costruzione robusta lo rendono adatto per funzioni di illuminazione critiche e in spazi ristretti all'interno dell'abitacolo.

I vantaggi principali del LED includono un ampio angolo di visione di 120 gradi per un'illuminazione uniforme, un'intensità luminosa tipica di 600 millicandele (mcd) con una corrente di pilotaggio standard di 20mA, e la conformità a severi standard automotive e ambientali come AEC-Q102, RoHS, REACH e requisiti senza alogeni. Questa combinazione lo posiziona come una scelta affidabile per i progettisti che cercano longevità e prestazioni in ambienti automotive.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Fotometriche ed Elettriche

I parametri operativi chiave definiscono l'intervallo di prestazioni del LED. La corrente diretta (IF) ha un punto operativo tipico di 20mA, con un minimo di 5mA e un valore massimo assoluto di 50mA. A 20mA, la tensione diretta tipica (VF) è di 2.0V, con un intervallo che va da un minimo di 1.75V a un massimo di 2.75V. Questa operazione a bassa tensione contribuisce a un uso efficiente dell'energia.

L'output fotometrico principale è caratterizzato da un'intensità luminosa (IV) di 600 mcd (tipica), con un minimo di 450 mcd e un massimo che raggiunge 1120 mcd nelle condizioni di test standard. L'emissione luminosa è nello spettro del Super Rosso, con una lunghezza d'onda dominante (λd) tipicamente a 630 nm, variabile tra 627 nm e 639 nm. L'ampio angolo di visione di 120 gradi (tolleranza ±5°) garantisce un'ampia e uniforme distribuzione della luce, cruciale per l'illuminazione di pannelli e indicatori.

2.2 Valori Limite Assoluti e Termici

La gestione termica è fondamentale per la longevità del LED. Il dispositivo presenta due valori di resistenza termica: una resistenza termica reale (Rth JS real) di 160 K/W (max) e una resistenza termica elettrica (Rth JS el) di 125 K/W (max). Questi valori indicano l'incremento di temperatura per watt di potenza dissipata dalla giunzione al punto di saldatura.

I valori limite assoluti definiscono i limiti operativi che non devono essere superati per evitare danni permanenti. La massima dissipazione di potenza (Pd) è di 137 mW. Il dispositivo può sopportare una corrente di picco (IFM) di 100 mA per impulsi ≤ 10 μs con un ciclo di lavoro molto basso (0.005). La temperatura di giunzione (TJ) non deve superare i 125°C, mentre l'intervallo di temperatura operativa e di stoccaggio è specificato da -40°C a +110°C, confermandone l'idoneità per applicazioni automotive. La sensibilità ESD (HBM) è classificata a 2 kV.

3. Analisi delle Curve di Prestazione

3.1 Relazione Spettrale e Corrente-Tensione

Il grafico della distribuzione spettrale relativa mostra una curva di emissione stretta e piccata centrata attorno ai 630 nm, caratteristica di un LED rosso ad alta purezza. La curva corrente diretta rispetto alla tensione diretta (IF-VF) dimostra la caratteristica esponenziale del diodo. Il grafico dell'intensità luminosa relativa rispetto alla corrente diretta mostra un aumento quasi lineare dell'output luminoso con la corrente fino al punto tipico di 20mA, con una graduale riduzione a correnti più elevate a causa degli effetti termici aumentati.

3.2 Dipendenza dalla Temperatura

Le prestazioni in relazione alla temperatura sono una considerazione di progettazione chiave. Il grafico dell'intensità luminosa relativa rispetto alla temperatura di giunzione mostra una correlazione negativa; all'aumentare della temperatura, l'output luminoso diminuisce. Questo è un comportamento tipico dei LED. Al contrario, la tensione diretta mostra un coefficiente di temperatura negativo, diminuendo linearmente all'aumentare della temperatura di giunzione. Anche la lunghezza d'onda dominante si sposta con la temperatura, tipicamente aumentando (spostamento verso il rosso) man mano che la giunzione si riscalda. Queste curve sono essenziali per progettare circuiti con compensazione termica per mantenere luminosità e colore costanti.

3.3 Derating e Funzionamento in Impulso

La curva di derating della corrente diretta è cruciale per l'affidabilità. Essa detta la massima corrente diretta continua ammissibile in base alla temperatura della piazzola di saldatura (TS). Ad esempio, a una temperatura della piazzola di 110°C, la massima corrente continua consentita è di 35mA. Il grafico specifica anche una corrente operativa minima di 5mA. Il grafico della capacità di gestione degli impulsi ammissibili fornisce indicazioni per il funzionamento in impulso, mostrando la corrente di picco dell'impulso consentita per varie larghezze d'impulso e cicli di lavoro, utile per applicazioni di multiplexing o dimmer PWM.

4. Spiegazione del Sistema di Binning

Il LED viene suddiviso in bin in base a tre parametri chiave per garantire coerenza nelle produzioni e per l'abbinamento in fase di progettazione.

4.1 Binning dell'Intensità Luminosa

L'intensità luminosa è categorizzata in bin alfanumerici che vanno da L1 (11.2-14 mcd) fino a GA (18000-22400 mcd). Per questo numero di parte specifico (65-21-SR0200H-AM), i possibili bin di output sono evidenziati e rientrano negli intervalli U1 (450-560 mcd) e U2 (560-710 mcd), allineandosi con la specifica tipica di 600 mcd. Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti con tolleranze di luminosità più strette, se necessario.

4.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

La lunghezza d'onda dominante viene suddivisa in bin utilizzando un codice a quattro cifre. I bin coprono un ampio spettro da 459 nm a 639 nm. I bin rilevanti per questo LED Super Rosso sono evidenziati nell'intervallo 627-639 nm, coprendo specificamente i codici 2730 (627-630 nm), 3033 (630-633 nm), 3336 (633-636 nm) e 3639 (636-639 nm). Ciò garantisce la coerenza del colore tra diversi lotti di produzione.

4.3 Binning della Tensione Diretta

La tensione diretta viene suddivisa in bin utilizzando un codice a quattro cifre che rappresenta la tensione minima e massima in decimi di volt. I bin vanno da 1012 (1.00-1.25V) a 2730 (2.70-3.00V). Per questo LED con unaVFtipica di 2.0V, i bin rilevanti sono probabilmente 1720 (1.75-2.00V) e 2022 (2.00-2.25V). L'abbinamento dei bin di tensione può semplificare la progettazione del circuito limitatore di corrente in array paralleli.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

Il LED è alloggiato in un package standard PLCC-2 per montaggio superficiale. Il disegno meccanico (implicito dal riferimento alla sezione "Dimensioni Meccaniche") mostrerebbe tipicamente un package con due terminali su lati opposti. Le dimensioni critiche includono la lunghezza, larghezza e altezza complessive, la spaziatura dei terminali e le dimensioni/posizione della lente in resina modellata. Il package è progettato per la compatibilità con i processi di pick-and-place automatizzato e rifusione comunemente utilizzati nella produzione elettronica di alto volume.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

6.1 Profilo di Rifusione

La scheda tecnica specifica una temperatura di rifusione massima di 260°C per 30 secondi. Ciò si riferisce alla temperatura di picco misurata ai terminali/giunti di saldatura. Tipicamente viene fornito un profilo di rifusione consigliato, delineando le fasi di preriscaldamento, stabilizzazione, rifusione e raffreddamento per prevenire shock termici e garantire giunti di saldatura affidabili senza danneggiare la struttura interna del LED o la lente in epossidica.

6.2 Layout Consigliato per le Piazzole di Saldatura

Viene fornita un'impronta consigliata per le piazzole di saldatura per garantire una corretta stabilità meccanica e la formazione del filetto di saldatura. Questo design della piazzola ottimizza la resistenza del giunto saldato e il percorso di trasferimento termico dal pad termico del LED (se presente) o dai terminali al circuito stampato (PCB). Seguire questo layout è essenziale per la resa produttiva e l'affidabilità a lungo termine.

6.3 Precauzioni per l'Uso

Le precauzioni generali includono evitare l'uso di utensili affilati durante la manipolazione per prevenire danni alla lente o ai terminali. Lo stoccaggio deve avvenire in un ambiente asciutto e anti-statico secondo la classificazione MSL (Moisture Sensitivity Level) 3, che richiede la cottura dei componenti se sono stati esposti alle condizioni ambientali oltre la loro "floor life" prima della rifusione. Va evitata anche l'esposizione diretta a luce UV ad alta intensità o a determinati prodotti chimici.

7. Suggerimenti per l'Applicazione

7.1 Scenari Applicativi Tipici

Come indicato nel PDF, l'applicazione primaria èIlluminazione Interni Auto. Ciò include l'illuminazione per interruttori del cruscotto, maniglie delle portiere, indicatori del cambio, controlli dell'impianto audio e illuminazione ambientale. La seconda applicazione chiave è l'illuminazione delQuadro Strumenti, riferita ai gruppi strumenti o ai quadranti del cruscotto, dove è richiesta un'illuminazione di fondo uniforme e affidabile per icone, lancette e simboli di avviso.

7.2 Considerazioni di Progettazione

Quando si progetta con questo LED, considerare quanto segue: utilizzare sempre una resistenza limitatrice di corrente in serie o un driver a corrente costante per impostare la corrente diretta, tipicamente a 20mA per la luminosità nominale. Tenere conto del bin della tensione diretta e della sua tolleranza quando si calcola il valore della resistenza o la tensione di uscita del driver. Considerare la gestione termica, specialmente in spazi chiusi o ad alte temperature ambientali; utilizzare la curva di derating per regolare la massima corrente di pilotaggio. Per un'illuminazione uniforme su più LED, selezionare componenti dallo stesso bin o da bin adiacenti per intensità luminosa e lunghezza d'onda. L'ampio angolo di visione riduce la necessità di ottiche secondarie in molte applicazioni di illuminazione diffusa.

8. Confronto e Differenziazione Tecnica

Rispetto ai LED PLCC-2 generici non automotive, i differenziatori chiave di questo componente sono le sue qualifiche formali. La qualifica AEC-Q102 significa che ha superato una serie di test di stress definiti per dispositivi optoelettronici discreti in applicazioni automotive, inclusi vita operativa ad alta temperatura, cicli termici e resistenza all'umidità. La classificazione "Corrosion Robustness Class B1" indica una maggiore resistenza a gas corrosivi come lo zolfo, che possono essere presenti in alcuni ambienti automotive. La combinazione di un ampio angolo di visione di 120 gradi e un'intensità tipica di 600mcd offre un buon equilibrio tra luminosità e dispersione per applicazioni interne.

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Posso pilotare questo LED a 30mA per ottenere più luminosità?

R: Sebbene il valore massimo assoluto sia 50mA, la corrente operativa tipica è 20mA. Pilotare a 30mA è possibile ma aumenterà la temperatura di giunzione e accelererà il decadimento del flusso luminoso. È necessario consultare la curva di derating in base alla temperatura della piazzola di saldatura nella propria applicazione per garantire che la temperatura di giunzione rimanga al di sotto dei 125°C.

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

R: La resistenza termica reale (Rth JS real) viene misurata utilizzando un sensore di temperatura fisico. La resistenza termica elettrica (Rth JS el) viene calcolata utilizzando il coefficiente di temperatura della tensione diretta del LED. A fini progettuali, per l'analisi termica nel caso peggiore, dovrebbe essere utilizzato il valore più conservativo (più alto), in questo caso 160 K/W.

D: È necessario un diodo di protezione inversa?

R: La scheda tecnica afferma che il dispositivo "non è progettato per il funzionamento inverso". Applicare una tensione inversa può danneggiarlo. In circuiti dove è possibile una tensione inversa (ad es., in scenari di "load-dump" automotive), è fortemente raccomandata una protezione esterna come un diodo in serie o un diodo TVS.

10. Caso Pratico di Progettazione

Si consideri la progettazione di un'illuminazione di fondo per un pannello di controllo climatico automotive con 10 indicatori identici. Ogni indicatore utilizza un LED. La tensione di alimentazione è il sistema nominale del veicolo a 12V. Per garantire la longevità, la progettazione mira a una temperatura massima della piazzola di saldatura di 85°C. Dalla curva di derating, a 85°C, la massima corrente continua è di circa 45mA. Scegliere un punto operativo sicuro di 15mA per LED fornisce un margine e riduce lo stress termico. Con unaVFtipica di 2.0V, il valore della resistenza in serie richiesto per ogni LED su un'alimentazione di 12V è (12V - 2.0V) / 0.015A = 667 Ω (utilizzare il valore standard 680 Ω). La dissipazione di potenza per resistenza è (10V)^2 / 680Ω ≈ 0.147W, quindi una resistenza da 1/4W è sufficiente. Per garantire uniformità di colore e luminosità, specificare durante l'approvvigionamento LED dallo stesso bin di intensità luminosa (es. U1) e dallo stesso bin di lunghezza d'onda dominante (es. 2730).

11. Principio di Funzionamento

Questo è un diodo a emissione luminosa (LED), un dispositivo a semiconduttore a giunzione p-n. Quando viene applicata una tensione diretta che supera il potenziale interno della giunzione, elettroni e lacune vengono iniettati attraverso la giunzione. Quando questi portatori di carica si ricombinano, l'energia viene rilasciata sotto forma di fotoni (luce). La specifica composizione materiale degli strati semiconduttori (tipicamente basata su Arseniuro di Gallio e Alluminio - AlGaAs per i LED rossi) determina la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa. Il package PLCC-2 incapsula il chip semiconduttore, fornisce protezione meccanica, incorpora una lente in epossidica modellata che modella l'output luminoso per ottenere l'angolo di visione di 120 gradi, e offre terminali per la connessione elettrica e la dissipazione termica.

12. Tendenze del Settore

La tendenza nell'illuminazione interna automotive continua verso una maggiore integrazione, un controllo più intelligente e un'esperienza utente migliorata. I LED sono sempre più utilizzati non solo per la funzionalità ma anche per l'atmosfera e il branding. Ciò guida la domanda di LED con maggiore efficienza (più lumen per watt), binning più stretto di colore e luminosità per un aspetto uniforme, e metriche di affidabilità migliorate per adattarsi alle garanzie più lunghe dei veicoli. C'è anche una crescente integrazione di LED con driver integrati o circuiti integrati di controllo (come gli iC-LED) per semplificare la progettazione del circuito e abilitare funzionalità avanzate come l'indirizzabilità individuale per effetti di illuminazione dinamici. Il componente qui descritto, con le sue qualifiche automotive e le prestazioni costanti, si inserisce nel livello fondamentale di questo ecosistema in evoluzione, fornendo la fonte luminosa grezza affidabile sia per sistemi di illuminazione semplici che complessi.