Scheda Tecnica LED Super Rosso 1608-SR0100M-AM PLCC-2 - Dimensione 1.6x0.8mm - Tensione 2.1V - Potenza 0.05W - Documento Tecnico

1. Panoramica del Prodotto

Il 1608-SR0100M-AM è un LED Super Rosso ad alte prestazioni, a montaggio superficiale, in un compatto package PLCC-2. Progettato principalmente per applicazioni di illuminazione interna automotive, offre un ottimo equilibrio tra luminosità, affidabilità ed efficienza. Il suo posizionamento chiave risiede nel soddisfare i severi requisiti di grado automotive, garantendo al contempo prestazioni ottiche costanti in un ingombro miniaturizzato.

I vantaggi principali di questo componente includono la qualifica allo standard AEC-Q102 per dispositivi optoelettronici discreti, che ne garantisce l'affidabilità in condizioni ambientali automotive severe. Presenta inoltre un ampio angolo di visione di 120 gradi, rendendolo adatto per applicazioni che richiedono un'illuminazione diffusa. Inoltre, il prodotto è conforme alle normative RoHS, REACH e privo di alogeni, allineandosi agli standard ambientali e di sicurezza globali.

Il mercato di riferimento è saldamente nel settore dell'elettronica automotive, in particolare per l'illuminazione ambientale interna, le spie luminose e la retroilluminazione di interruttori e display. Le sue specifiche lo rendono una scelta adatta per i progettisti che necessitano di una sorgente luminosa rossa robusta, compatta e brillante.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Fotometriche ed Elettriche

La caratteristica fotometrica principale è l'intensità luminosa (Iv). Con una corrente diretta tipica (IF) di 10 mA, il LED fornisce 210 millicandele (mcd), con un minimo di 150 mcd e un massimo di 330 mcd. La tensione diretta (VF) a questa corrente è tipicamente di 2,1 volt, con un range da 1,5V a 2,5V. Questa tensione relativamente bassa contribuisce a una minore dissipazione di potenza. La lunghezza d'onda dominante (λd) è centrata a 630 nm (Super Rosso), con un range da 624 nm a 639 nm, che ne definisce la purezza del colore.

2.2 Valori Limite Assoluti e Termici

La gestione termica è fondamentale per la longevità del LED. La resistenza termica giunzione-saldatura è specificata come 150 K/W (reale) e 120 K/W (elettrica). I valori limite assoluti definiscono i confini operativi: una corrente diretta massima di 20 mA, una dissipazione di potenza massima di 50 mW e un intervallo di temperatura operativa da -40°C a +110°C. La temperatura massima di giunzione è di 125°C. Superare questi limiti può causare danni permanenti. Il dispositivo può sopportare una corrente di picco di 50 mA per impulsi ≤10 μs. È importante notare che questo LED non è progettato per operare con tensione inversa.

2.3 Specifiche di Affidabilità e Conformità

Il dispositivo è classificato per una sensibilità alle scariche elettrostatiche (ESD) di 2 kV (Modello del Corpo Umano), un livello standard per le precauzioni di manipolazione. Ha un Livello di Sensibilità all'Umidità (MSL) di 3, il che indica che deve essere "baked" se esposto alle condizioni ambientali per più di 168 ore prima della saldatura. La robustezza alla corrosione è classificata come B1, ed è qualificato secondo lo standard AEC-Q102, un differenziatore chiave per le applicazioni automotive.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

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

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

L'intensità luminosa viene classificata utilizzando un codice a due caratteri (es. SX, SY, SZ). La prima lettera (Q, R, S, T, U, V, A, B) rappresenta un gruppo con intervalli di intensità crescenti. La seconda lettera (X, Y, Z) suddivide ulteriormente ciascun gruppo. Per il 1608-SR0100M-AM, il bin tipico rientra nel gruppo 'S', specificamente nei bin SX, SY o SZ, corrispondenti rispettivamente agli intervalli di intensità di 180-210 mcd, 210-240 mcd e 240-280 mcd. Si applica una tolleranza di ±8% alle misurazioni del flusso luminoso.

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

La lunghezza d'onda dominante viene classificata utilizzando un codice a quattro cifre (es. 2730, 3033). Questi codici corrispondono a specifici intervalli in nanometri. Per questo LED Super Rosso, i bin rilevanti sono centrati attorno a 630 nm. Il bin tipico per questo componente è 2730 (627-630 nm) o 3033 (630-633 nm). La tolleranza di produzione per la lunghezza d'onda dominante è di ±1 nm.

3.3 Binning della Tensione Diretta

La tensione diretta viene classificata utilizzando un codice a quattro cifre (es. 2022, 2225). La tensione diretta tipica di 2,1V per questo LED lo colloca nel bin 2022 (2,00V - 2,25V) o potenzialmente nel bin 2225 (2,25V - 2,50V). Questo binning aiuta nella progettazione del circuito per la regolazione della corrente.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

4.1 Curva IV e Intensità Luminosa Relativa

Il grafico Corrente Diretta vs. Tensione Diretta mostra una caratteristica relazione esponenziale. La tensione aumenta gradualmente con la corrente. Il grafico Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta è pressoché lineare nel tipico range operativo (2-20 mA), indicando una buona efficienza. Non è consigliabile pilotare il LED oltre i 20 mA poiché supera il valore limite assoluto.

4.2 Dipendenza dalla Temperatura

Il grafico Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura di Giunzione mostra che l'emissione luminosa diminuisce all'aumentare della temperatura. Alla temperatura massima di giunzione di 125°C, l'intensità relativa è circa il 40-50% del suo valore a 25°C. Questo effetto di "thermal quenching" è tipico dei LED e deve essere considerato nella progettazione termica. Il grafico Tensione Diretta Relativa vs. Temperatura di Giunzione mostra un coefficiente negativo, con la tensione che diminuisce linearmente all'aumentare della temperatura, caratteristica che può essere sfruttata per il rilevamento della temperatura.

4.3 Distribuzione Spettrale e Spostamento della Lunghezza d'Onda

Il grafico delle Caratteristiche della Lunghezza d'Onda mostra un picco stretto attorno a 630 nm, confermando il colore Super Rosso. Il grafico Spostamento Relativo della Lunghezza d'Onda vs. Temperatura di Giunzione indica che la lunghezza d'onda dominante aumenta leggermente (red-shift) con l'aumentare della temperatura, un fenomeno comune nelle sorgenti luminose a semiconduttore.

4.4 Derating e Gestione degli Impulsi

La Curva di Derating della Corrente Diretta è cruciale per la progettazione. Mostra che la massima corrente diretta continua ammissibile deve essere ridotta all'aumentare della temperatura del pad di saldatura. Alla massima temperatura ambiente operativa (con una temperatura del pad di 110°C), la corrente non deve superare i 20 mA. Il grafico della Capacità di Gestione degli Impulsi Ammissibili consente correnti di picco più elevate (fino a 60 mA) in condizioni di impulso con bassi duty cycle, utile per applicazioni di multiplexing o lampeggio.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni Fisiche

Il LED è contenuto in un package standard PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier). Le dimensioni del package sono 1,6 mm di lunghezza, 0,8 mm di larghezza e circa 0,6 mm di altezza (tipico per questo tipo di package, sebbene l'altezza esatta debba essere confermata dal disegno dimensionale). Il componente ha due terminali (anodo e catodo).

5.2 Layout Consigliato dei Pad di Saldatura e Polarità

Viene fornito un "land pattern" (pad di saldatura) consigliato per garantire una corretta formazione del giunto saldato e stabilità meccanica durante il reflow. Il design del pad tiene conto dell'impronta del componente e aiuta a prevenire l'effetto "tombstoning". La polarità è indicata da una marcatura sul package, tipicamente una tacca o un punto vicino al catodo. L'orientamento corretto è essenziale per il funzionamento del circuito.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione

La scheda tecnica specifica una temperatura di saldatura a rifusione massima di 260°C per 30 secondi. Questo si riferisce alla temperatura di picco misurata sul corpo o sui reofori del package. Deve essere seguito un profilo di reflow standard con fasi di preriscaldamento, stabilizzazione, rifusione e raffreddamento. La classificazione MSL 3 impone che, se la busta barriera all'umidità viene aperta, i componenti devono essere saldati entro 168 ore in condizioni di fabbrica o essere "baked" secondo gli standard IPC/JEDEC.

6.2 Precauzioni per l'Uso e lo Stoccaggio

Le precauzioni generali includono evitare stress meccanici sulla lente del LED, prevenire la contaminazione e utilizzare tecniche di manipolazione appropriate per evitare danni da ESD. Lo stoccaggio deve avvenire in un ambiente asciutto e buio, nell'intervallo di temperatura specificato da -40°C a +110°C. I criteri del test allo zolfo indicano la resistenza del prodotto ad atmosfere contenenti zolfo, importante per alcuni ambienti automotive o industriali.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

I LED sono forniti su nastro e bobina per l'assemblaggio automatizzato. Le quantità standard per bobina sono tipicamente 4000 o 5000 pezzi, ma possono variare. Il numero di parte 1608-SR0100M-AM segue una struttura logica: "1608" denota la dimensione del package (1.6x0.8mm), "SR" indica Super Rosso, "01" si riferisce al bin dell'intensità luminosa, "00" si riferisce al bin della lunghezza d'onda, "M" può indicare un bin della tensione diretta o altre caratteristiche, e "AM" indica il grado automotive. Per ordinare bin specifici è necessario consultare le tabelle di binning complete e specificare i codici esatti.

8. Raccomandazioni per le Applicazioni

8.1 Scenari Applicativi Tipici

L'applicazione principale è l'illuminazione interna automotive. Ciò include la retroilluminazione del cruscotto, l'illuminazione ambientale per gli alloggiamenti dei piedi, l'illuminazione della console centrale, la retroilluminazione degli interruttori e le spie luminose per vari comandi. Il suo ampio angolo di visione lo rende adatto per l'illuminazione di aree dove è desiderato un aspetto uniforme.

8.2 Considerazioni di Progettazione

Quando si progetta con questo LED, considerare la limitazione di corrente. Un resistore in serie o un driver a corrente costante sono obbligatori per prevenire il superamento della corrente diretta massima, soprattutto considerando il coefficiente di temperatura negativo della Vf. La progettazione termica è critica; assicurarsi che il layout del PCB fornisca un adeguato "thermal relief" e che la temperatura ambiente operativa non costringa a un derating al di sotto dell'emissione luminosa richiesta. Per la regolazione PWM, assicurarsi che la frequenza sia sufficientemente alta (tipicamente >100 Hz) per evitare sfarfallio visibile.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto ai LED PLCC-2 standard non automotive, il differenziatore chiave del 1608-SR0100M-AM è la sua qualifica AEC-Q102, che implica test rigorosi per cicli termici, umidità, vita operativa ad alta temperatura e altri stress. Anche la sua robustezza alla corrosione (Classe B1) e la resistenza allo zolfo sono potenziate per gli ambienti automotive. L'intensità luminosa tipica di 210 mcd è competitiva per le dimensioni del package e il consumo di corrente.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Qual è la corrente operativa consigliata?

R: La corrente operativa tipica è di 10 mA, offrendo un buon equilibrio tra luminosità ed efficienza. Può essere pilotato da 2 mA (minimo) fino a 20 mA (massimo assoluto).

D: In che modo la temperatura influisce sulla luminosità?

R: La luminosità diminuisce con l'aumentare della temperatura di giunzione. A 125°C, l'emissione può essere circa la metà del valore a 25°C. Un adeguato dissipatore termico è essenziale per mantenere prestazioni costanti.

D: Posso pilotare questo LED con un'alimentazione a 3,3V o 5V?

R: Sì, ma è necessario utilizzare un resistore di limitazione di corrente in serie. Ad esempio, con un'alimentazione a 5V, una corrente target di 10 mA e una Vf tipica di 2,1V, il valore del resistore sarebbe R = (5V - 2,1V) / 0,01A = 290 Ohm. Un resistore da 300 Ohm sarebbe un valore standard adatto.

D: Questo LED è adatto per applicazioni automotive esterne?

R: La scheda tecnica specifica l'applicazione come "illuminazione interna automotive". Per uso esterno, fattori come una maggiore protezione contro l'ingresso di umidità (grado IP), estremi di temperatura più ampi e requisiti ottici diversi dovrebbero essere verificati con il produttore per un prodotto specifico di grado esterno.

11. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Caso: Retroilluminazione di Pulsanti del Cruscotto

Un progettista sta creando un pannello di controllo del cruscotto con 10 pulsanti retroilluminati. Ogni pulsante richiede un singolo LED Super Rosso per l'illuminazione. Utilizzando il 1608-SR0100M-AM a 10 mA ciascuno, il consumo di corrente totale sarebbe di 100 mA. Un design semplice utilizza la linea automotive a 12V. È necessario un resistore di limitazione di corrente per ogni LED. Il valore del resistore è calcolato come (12V - 2,1V) / 0,01A = 990 Ohm. Viene scelto un resistore da 1 kΩ, 1/8W. I LED sono posizionati su un PCB dietro pulsanti traslucidi. L'ampio angolo di visione di 120° garantisce un'illuminazione uniforme sulla superficie del pulsante. L'analisi termica conferma che nell'ambiente chiuso del cruscotto, la temperatura di giunzione rimane ben al di sotto del valore massimo a causa della bassa dissipazione di potenza totale (circa 0,21W per tutti i 10 LED).

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

I Diodi Emettitori di Luce (LED) sono dispositivi a semiconduttore che emettono luce quando una corrente elettrica li attraversa. Questo fenomeno è chiamato elettroluminescenza. In un LED rosso come il 1608-SR0100M-AM, il materiale semiconduttore (tipicamente basato su Arseniuro di Gallio e Alluminio - AlGaAs) ha una specifica energia di bandgap. Quando gli elettroni si ricombinano con le lacune elettroniche all'interno del dispositivo, l'energia viene rilasciata sotto forma di fotoni (particelle di luce). La lunghezza d'onda (colore) della luce emessa è determinata dall'energia del bandgap; un bandgap più ampio produce luce a lunghezza d'onda più corta (più blu). Il package PLCC-2 ospita il chip semiconduttore, fornisce le connessioni elettriche tramite due reofori e include una lente in plastica modellata che sagoma l'emissione luminosa per ottenere l'angolo di visione specificato di 120 gradi.

13. Tendenze e Sviluppi Tecnologici

La tendenza nell'illuminazione a LED automotive continua verso una maggiore efficienza (più lumen per watt), consentendo un minor consumo energetico e un carico termico ridotto. La miniaturizzazione è anch'essa fondamentale, con package come 1608 (1.6x0.8mm) e anche più piccoli che diventano sempre più comuni per consentire design più eleganti. L'integrazione è un'altra tendenza, con package multi-chip o LED combinati con driver e sensori in un unico modulo. Per LED specifici di colore come il Super Rosso, i miglioramenti nella tecnologia dei fosfori (se utilizzati) o nelle tecniche di crescita epitassiale portano a bin di lunghezza d'onda più stretti e a una migliore coerenza del colore in funzione della temperatura e della durata, aspetto critico per applicazioni in cui l'abbinamento dei colori tra più sorgenti luminose è importante.