Specifica Tecnica LED Bianco PLCC-2 - 3.5x2.75x1.1mm - 3.12V - 0.238W - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento fornisce la specifica tecnica completa per una serie di diodi a emissione luminosa (LED) bianchi in un package a montaggio superficiale PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier). Questi LED sono realizzati utilizzando un chip LED blu combinato con un rivestimento al fosforo per produrre luce bianca. Sono progettati per applicazioni di illuminazione e indicazione generiche che richiedono prestazioni affidabili e compatibilità con i processi di assemblaggio automatizzati standard.

1.1 Caratteristiche e Vantaggi Principali

I principali vantaggi di questa serie di LED derivano dal design del package e dalle sue caratteristiche prestazionali:

• Package:Il package standard PLCC-2 garantisce compatibilità con un'ampia gamma di linee di assemblaggio SMT e processi di saldatura.
• Angolo di Visione:Caratterizzato da un angolo di visione estremamente ampio di 120 gradi (tipico), garantisce una distribuzione uniforme della luce.
• Adatto all'Automazione:Fornito su nastro e bobina per l'assemblaggio ad alta velocità con pick-and-place.
• Conformità Ambientale:Il prodotto è conforme alla direttiva RoHS, soddisfacendo gli standard ambientali internazionali.
• Gestione dell'Umidità:Classificato con un Livello di Sensibilità all'Umidità (MSL) di Livello 3, richiede specifiche procedure di gestione descritte nella sezione imballaggio.

1.2 Applicazioni Target e Mercato

Questi LED sono adatti per una varietà di applicazioni di illuminazione e indicazione per interni. Le principali aree di applicazione includono:

• Indicatori ottici di stato su dispositivi elettronici e pannelli di controllo.
• Retroilluminazione per display informativi e cartellonistica da interno.
• Illuminazione generale in applicazioni di luce tubolare.
• Illuminazione decorativa o funzionale generica dove è richiesta luce bianca.

Nota Importante:Il datasheet dichiara esplicitamente che questo prodottonon è adatto per applicazioni su strisce flessibili. I progettisti devono considerare la rigidità meccanica del package PLCC-2.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

Questa sezione fornisce un'analisi dettagliata e oggettiva dei principali parametri prestazionali del LED, misurati in condizioni di test standard di Ts=25°C.

2.1 Caratteristiche Elettro-Ottiche

La tabella seguente riassume le metriche prestazionali critiche per le diverse varianti di temperatura di colore correlata (CCT) del prodotto. Tutti i valori sono misurati a una corrente diretta (IF) di 60mA.

Tabella: Caratteristiche Elettriche & Ottiche (Ts=25°C)

• Tensione Diretta (VF):Varia da 3.0V (Min) a 3.4V (Max), con un valore tipico di 3.12V. Questo parametro è cruciale per il design del circuito di pilotaggio per garantire una corretta regolazione della corrente.
• Flusso Luminoso (Φ):Varia leggermente in base al bin CCT. Per la maggior parte dei bin bianchi (E40, E50, A57, E65), il flusso luminoso è di 26.5 lm (Tip) con un range di 26-28 lm. Il bin bianco caldo (E30) ha un'uscita tipica leggermente inferiore di 25.5 lm (range 24-28 lm).
• Angolo di Visione (2θ1/2):120 gradi (Tipico). Definisce l'ampiezza angolare alla quale l'intensità luminosa scende alla metà del suo valore di picco.
• Indice di Resa Cromatica (CRI):Minimo 80, con un valore tipico di 81.5. Indica una buona qualità di resa cromatica per l'illuminazione generale.
• Resistenza Termica (RθJ-S):55 °C/W (Tipico). Questa è la resistenza al flusso di calore dalla giunzione del semiconduttore al punto di saldatura. È un parametro chiave per il design della gestione termica.
• Corrente Inversa (IR):Massimo 10 µA a una tensione inversa (VR) di 5V.

2.2 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Il funzionamento a o oltre questi limiti non è garantito.

• Dissipazione di Potenza (PD):238 mW. La potenza elettrica totale convertita in calore e luce non deve superare questo valore.
• Corrente Diretta (IF):70 mA (Continua).
• Corrente Diretta di Picco (IFP):140 mA. È consentita solo in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms).
• Tensione Inversa (VR):5 V. Superare questo valore può causare rottura.
• Scarica Elettrostatica (ESD):2000 V (Modello Corpo Umano). Sebbene la resa superi il 90% a questo livello, è comunque necessaria la protezione ESD durante la manipolazione.
• Intervalli di Temperatura:
  • Funzionamento (TOPR): -40°C a +85°C.
  • Magazzinaggio (TSTG): -40°C a +100°C.
  • Giunzione (TJ): 110°C (Massimo). La temperatura effettiva della giunzione durante il funzionamento deve essere calcolata e mantenuta al di sotto di questo limite.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

I LED sono selezionati (binnati) in base a parametri chiave per garantire coerenza all'interno di un lotto di produzione. Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfano requisiti applicativi specifici.

3.1 Binning della Tensione Diretta e del Flusso Luminoso

A IF=60mA, i LED sono categorizzati in bin per la tensione diretta (VF) e il flusso luminoso (Φ).

• Bin Tensione Diretta (H1, H2, I1, I2):Rappresentano rispettivamente i range di tensione: 3.0-3.1V, 3.1-3.2V, 3.2-3.3V e 3.3-3.4V.
• Bin Flusso Luminoso (QIA):Questo bin corrisponde a un range di flusso luminoso di 26-28 lumen.

3.2 Binning della Temperatura di Colore Correlata (CCT)

La luce bianca è definita dalle sue coordinate di cromaticità sul diagramma CIE 1931. Il datasheet fornisce bin specifici con i rispettivi confini delle coordinate (x1,y1 a x4,y4) che formano un quadrilatero sul diagramma.

• E30:Bianco Caldo (2780-3110K)
• E40:Bianco Neutro (3770-4330K)
• E50:Bianco Freddo (4660-5360K)
• A57:Bianco Freddo ANSI (5350-6050K)
• E65:Bianco Luce del Giorno (6050-6950K)

La tolleranza tipica di misura per le coordinate colore è ±0.005.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

I dati grafici forniscono informazioni sul comportamento del dispositivo in condizioni variabili.

4.1 Tensione Diretta vs. Corrente Diretta (Curva IV)

La curva fornita mostra la relazione tra tensione diretta (VF) e corrente diretta (IF). È una curva non lineare tipica di un diodo. La tensione aumenta con la corrente e la pendenza rappresenta la resistenza dinamica del LED. I progettisti utilizzano questa curva per selezionare una tensione/corrente di pilotaggio appropriata per ottenere la luminosità desiderata rimanendo entro i limiti di potenza.

4.2 Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta

Questa curva illustra come l'uscita luminosa (intensità relativa) cambi con la corrente diretta applicata. Tipicamente, l'uscita aumenta con la corrente ma può saturare o diventare meno efficiente a correnti molto elevate a causa di effetti termici e droop. Questo grafico è essenziale per determinare la corrente operativa ottimale per efficienza e longevità.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni e Disegni del Package

Il LED è alloggiato in un package PLCC-2. Le dimensioni chiave (tutte in millimetri, tolleranza ±0.05mm salvo diversa indicazione) includono:

• Lunghezza Totale: 3.50 mm
• Larghezza Totale: 2.75 mm
• Altezza Totale: 1.10 mm
• Dimensioni dei Terminali: Le larghezze e le distanze specifiche dei pad sono dettagliate nel diagramma del pattern di saldatura (Fig. 1-5).

5.2 Identificazione della Polarità e Pattern di Saldatura

Una chiara marcatura della polarità è fondamentale per un'installazione corretta. Il catodo (C, negativo) è identificato sul package. Il datasheet include un pattern di saldatura raccomandato per i pad (Fig. 1-5) per il design PCB, per garantire una corretta formazione del giunto di saldatura e stabilità meccanica durante il reflow.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Istruzioni per Saldatura a Riflusso SMT

Il LED è adatto per tutti i processi di assemblaggio SMT standard. Tuttavia, a causa della sua classificazione MSL Livello 3, sono necessarie precauzioni specifiche:

• Sensibilità all'Umidità:Dopo l'apertura della busta barriera sigillata, i componenti devono essere montati entro 168 ore (7 giorni) se conservati in condizioni ≤30°C/60% UR.
• Essiccazione:Se il tempo di esposizione viene superato, i componenti devono essere essiccati prima dell'uso per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire la rottura "a popcorn" durante il reflow. Si applicano i profili standard di essiccazione (es. 125°C per un tempo specificato).
• Profilo di Riflusso:Deve essere utilizzato un profilo di reflow standard senza piombo (o con piombo) con una temperatura di picco che non superi i valori massimi per il dispositivo (fare riferimento ai limiti di temperatura del package e della giunzione). Deve essere considerata la massa termica del PCB e dei componenti.

6.2 Precauzioni Generali di Manipolazione

• Evitare stress meccanici sulla lente e sui terminali del LED.
• Utilizzare pratiche sicure contro le scariche elettrostatiche (ESD) durante la manipolazione e l'assemblaggio.
• Non toccare la lente con le mani nude per evitare contaminazioni.
• Conservare nella confezione originale resistente all'umidità fino al momento dell'uso.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifica di Imballaggio

I LED sono forniti in imballaggio standard del settore per l'assemblaggio automatizzato.

• Nastro Portacomponenti:Sono specificate le dimensioni del nastro portacomponenti goffrato che contiene i singoli LED, inclusa dimensione della tasca, passo e larghezza del nastro.
• Dimensione Bobina:Specifiche per la bobina su cui è avvolto il nastro portacomponenti, incluso diametro della bobina e dimensione del mozzo.
• Specifica Etichetta:Il formato per l'etichetta della bobina, che tipicamente include numero di parte, quantità, codice lotto e data di produzione.

7.2 Imballaggio Resistente all'Umidità e Cartone

Le bobine sono imballate in una busta barriera sigillata con un essiccante e una cartina indicatrice di umidità per mantenere la classificazione MSL. Queste buste sono poi confezionate in scatole di cartone per la spedizione.

8. Considerazioni per il Design Applicativo

8.1 Design del Circuito di Pilotaggio

Date le caratteristiche della tensione diretta (VF tip. 3.12V, max 3.4V a 60mA), è fortemente raccomandato un driver a corrente costante rispetto a una sorgente a tensione costante. Ciò garantisce un'uscita luminosa stabile e protegge il LED dalla fuga termica. Il driver dovrebbe essere progettato per limitare la corrente massima a 70mA continua.

8.2 Gestione Termica

Con una resistenza termica di 55 °C/W, un efficace dissipatore di calore è importante, specialmente quando si opera a correnti più elevate o in temperature ambientali elevate. Il layout del PCB dovrebbe fornire un'adeguata area di rame (pad termici) collegata ai punti di saldatura del LED per dissipare il calore. La temperatura massima di giunzione (110°C) non deve essere superata. La temperatura effettiva di giunzione può essere stimata usando la formula: Tj = Ts + (RθJ-S * PD), dove Ts è la temperatura del punto di saldatura e PD è la dissipazione di potenza (VF * IF).

8.3 Design Ottico

L'angolo di visione di 120 gradi rende questi LED adatti per applicazioni che richiedono un'illuminazione ampia e diffusa piuttosto che un fascio focalizzato. Per applicazioni che richiedono luce più direzionale, sarebbero necessarie ottiche secondarie (lenti).

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

Sebbene sul mercato esistano molti LED bianchi PLCC-2, questa serie si differenzia attraverso una combinazione di parametri:

• Prestazioni Bilanciate:Offre un buon equilibrio tra flusso luminoso (26-28 lm), CRI (>80) e ampio angolo di visione a una corrente di pilotaggio standard di 60mA.
• Binning Completo:Il dettagliato binning per tensione, flusso e CCT multiplo fornisce ai progettisti la flessibilità di selezionare componenti per applicazioni critiche per colore e luminosità.
• Chiare Linee Guida Applicative:L'esplicito avviso contro l'uso su strisce flessibili è un differenziatore critico che previene guasti sul campo dovuti a stress meccanico.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

10.1 Qual è la corrente operativa raccomandata?

Il datasheet caratterizza il LED a IF=60mA, e questo è un punto operativo tipico. La corrente continua massima assoluta è 70mA. Per longevità ed efficienza ottimali, è consigliabile operare a o al di sotto di 60mA. La curva prestazioni vs. corrente dovrebbe essere consultata per requisiti di luminosità specifici.

10.2 Come seleziono il bin CCT corretto?

Scegli il bin CCT (E30, E40, E50, A57, E65) in base al "colore" di luce bianca desiderato per la tua applicazione — dal più caldo (giallastro) al più freddo (bluastro). I bin delle coordinate di cromaticità garantiscono coerenza di colore all'interno di un gruppo selezionato.

10.3 Posso pilotare questo LED con un alimentatore da 3.3V?

Collegarsi direttamente a una sorgente da 3.3V è rischioso. La tensione diretta tipica è 3.12V, ma può arrivare fino a 3.4V. Una sorgente da 3.3V potrebbe non accendere in modo affidabile tutte le unità, specialmente quelle nei bin VF più alti, portando a luminosità inconsistente. Un circuito driver a corrente costante è la soluzione corretta.

10.4 Quali sono le conseguenze del superamento del tempo di esposizione all'umidità?

Se il limite di esposizione MSL Livello 3 (168 ore) viene superato senza un'adeguata essiccazione, l'umidità assorbita può vaporizzarsi rapidamente durante il processo di saldatura a riflusso ad alta temperatura. Ciò può causare delaminazione interna o rottura "a popcorn" del package plastico, portando a guasti immediati o latenti.

11. Caso Pratico di Design e Utilizzo

Caso: Progettazione di un Pannello Indicatore di Stato

Un ingegnere sta progettando un pannello di controllo che richiede più indicatori di stato bianchi, luminosi e uniformi. Il pannello opera in un ambiente interno a temperatura ambiente.

• Selezione del Componente:Questo LED PLCC-2 è scelto per il suo ampio angolo di visione (garantisce visibilità da varie angolazioni), compatibilità SMT (facilita l'assemblaggio) e buona luminosità.
• Design del Circuito:Viene progettato un semplice circuito a corrente costante utilizzando una resistenza limitatrice in serie con un regolatore di tensione. Il valore della resistenza è calcolato in base alla tensione di alimentazione (es. 5V), alla corrente target (60mA) e alla VF massima attesa (3.4V): R = (Valimentazione - VF_max) / IF = (5 - 3.4) / 0.06 ≈ 26.7Ω. Viene selezionata una resistenza da 27Ω.
• Gestione Termica:Poiché il pannello opera a basso ciclo di lavoro e temperatura ambiente, e la potenza per LED è bassa (~0.2W), la normale area di rame sul PCB è sufficiente per la dissipazione del calore. La temperatura di giunzione viene verificata essere ben entro i limiti.
• Risultato:Il prodotto finale presenta indicatori affidabili, luminosi in modo consistente e facili da produrre in volume.

12. Principio di Funzionamento

Questo LED bianco opera sul principio della conversione al fosforo. Il componente principale è un chip semiconduttore che emette luce blu quando la corrente elettrica lo attraversa (elettroluminescenza). Questa luce blu viene poi diretta su uno strato di materiale fosforico depositato all'interno del package. Il fosforo assorbe una porzione della luce blu e la riemette come luce a lunghezze d'onda più lunghe (gialla, rossa). La combinazione della luce blu residua e della luce gialla/rossa convertita è percepita dall'occhio umano come luce bianca. La specifica miscela di fosfori determina la temperatura di colore correlata (CCT) e l'indice di resa cromatica (CRI) della luce bianca emessa.

13. Trend Tecnologici

La tendenza generale nella tecnologia LED SMD, inclusi dispositivi come questo tipo PLCC-2, continua a focalizzarsi su diverse aree chiave:

• Aumento dell'Efficienza (lm/W):Miglioramenti continui nel design del chip, nell'efficienza del fosforo e nell'architettura del package mirano a fornire più luce (lumen) per la stessa potenza elettrica in ingresso (watt).
• Miglioramento della Qualità e Coerenza del Colore:Progressi nella tecnologia del fosforo e processi di binning più stretti portano a valori CRI più alti e un controllo più preciso del punto colore, soddisfacendo le esigenze di applicazioni di illuminazione di alta qualità.
• Affidabilità e Durata Migliorate:La ricerca su materiali di packaging migliori, metodi di attacco del die e gestione termica estende la durata operativa e mantiene l'uscita luminosa nel tempo (mantenimento del flusso).
• Miniaturizzazione e Integrazione:Sebbene il PLCC-2 rimanga uno standard, c'è una tendenza verso package con ingombro ridotto e chip-scale package (CSP) per applicazioni con vincoli di spazio, così come moduli integrati che combinano più LED e driver.