Scheda Tecnica LED Giallo PLCC-4 - Package 3.5x2.8x1.9mm - Tensione Diretta 2.2V - Intensità Luminosa 2300mcd - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche di un LED Giallo ad alte prestazioni per montaggio superficiale, in package PLCC-4 (Plastic Leaded Chip Carrier). Il dispositivo è progettato principalmente per applicazioni automobilistiche impegnative, sia per interni che per esterni. I suoi vantaggi principali includono un'elevata intensità luminosa tipica di 2300 millicandele (mcd) con una corrente di pilotaggio standard di 50mA, un ampio angolo di visione di 120 gradi per un'ottima dispersione della luce e una costruzione robusta che soddisfa gli standard di affidabilità di grado automobilistico.

Il LED è qualificato secondo lo standard AEC-Q102, garantendo l'idoneità alle severe condizioni ambientali tipiche dell'elettronica automobilistica. Dimostra inoltre robustezza allo zolfo (Classe A1), rendendolo resistente alla corrosione in atmosfere contenenti composti solforati. Il prodotto è conforme alle principali normative ambientali, tra cui RoHS, EU REACH, ed è prodotto senza alogeni.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Optoelettroniche

Le principali metriche di prestazione sono definite in una condizione di test standard con una corrente diretta (I_F) di 50mA. L'intensità luminosa tipica (I_V) è di 2300 mcd, con un minimo specificato di 1800 mcd e un massimo di 4500 mcd. La lunghezza d'onda dominante (λ_d) è centrata a 591 nm (giallo), con un intervallo da 585 nm a 594 nm, definendo il suo preciso punto colore. La tensione diretta (V_F) tipicamente presenta una caduta di 2.20V ai capi del dispositivo a 50mA, con limiti tra 2.00V e 2.75V. L'ampio angolo di visione (φ) di 120 gradi (±5° di tolleranza) è un parametro critico per applicazioni che richiedono un'illuminazione ampia piuttosto che un fascio focalizzato.

2.2 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente. La corrente diretta continua massima assoluta è di 70 mA. Il dispositivo può gestire una corrente di sovratensione (I_FM) di 100 mA per impulsi ≤10 μs con un ciclo di lavoro molto basso (D=0.005). La massima dissipazione di potenza (P_d) è di 192.5 mW. La temperatura di giunzione (T_J) non deve superare i 125°C. L'intervallo di temperatura operativa (T_opr) è da -40°C a +110°C, confermando la sua resilienza termica di grado automobilistico. Il dispositivo non è progettato per funzionamento in polarizzazione inversa.

2.3 Caratteristiche Termiche

La gestione termica è cruciale per le prestazioni e la longevità del LED. La scheda tecnica specifica due valori di resistenza termica dalla giunzione al punto di saldatura: una resistenza termica reale (R_{th JS real}) di 70 K/W (tipica) e una resistenza termica elettrica (R_{th JS el}) di 50 K/W (tipica). Il valore elettrico inferiore è derivato dal coefficiente di temperatura della tensione diretta ed è utilizzato per la stima in-situ della temperatura di giunzione. Un corretto design termico del PCB è necessario per mantenere la temperatura di giunzione entro limiti sicuri, specialmente a correnti di pilotaggio più elevate o a temperature ambiente elevate.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nella produzione, i LED vengono suddivisi in bin di prestazione. Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfano criteri minimi specifici per la loro applicazione.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

I LED sono categorizzati in bin in base alla loro intensità luminosa minima alla corrente tipica. Ad esempio, il bin 'BA' garantisce un'intensità minima di 1800 mcd, 'BB' garantisce 2240 mcd e 'CA' garantisce 2800 mcd. I corrispondenti valori di flusso luminoso (in lumen) sono forniti per riferimento.

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

La coerenza del colore è controllata attraverso bin di lunghezza d'onda. Il bin '8588' copre LED con lunghezza d'onda dominante tra 585 nm e 588 nm, '8891' copre 588-591 nm e '9194' copre 591-594 nm. Ciò garantisce un'uscita di colore giallo strettamente controllata tra i lotti di produzione.

3.3 Binning della Tensione Diretta

La tensione diretta è suddivisa in bin per aiutare nella progettazione del circuito, in particolare per il calcolo della resistenza limitatrice di corrente e la progettazione dell'alimentatore. I bin includono '1720' (1.75-2.00V), '2022' (2.00-2.25V), '2225' (2.25-2.50V) e '2527' (2.50-2.75V).

4. Analisi delle Curve di Prestazione

I grafici forniti offrono una visione approfondita del comportamento del LED in condizioni variabili.

4.1 Curva IV e Intensità Relativa

Il grafico Corrente Diretta vs. Tensione Diretta mostra la relazione esponenziale tipica di un diodo. Il grafico Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta dimostra che l'uscita luminosa aumenta in modo sub-lineare con la corrente, sottolineando l'importanza di un pilotaggio a corrente stabile per una luminosità costante.

4.2 Dipendenza dalla Temperatura

Il grafico Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura di Giunzione mostra un coefficiente di temperatura negativo; l'uscita luminosa diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Il grafico Lunghezza d'Onda Dominante vs. Temperatura di Giunzione indica uno spostamento del colore (tipicamente verso lunghezze d'onda maggiori) con l'aumento della temperatura. Il grafico Tensione Diretta Relativa vs. Temperatura di Giunzione mostra un coefficiente negativo, che è il principio utilizzato per il metodo elettrico di misurazione della temperatura di giunzione.

4.3 Distribuzione Spettrale e Derating

Il grafico Distribuzione Spettrale Relativa conferma l'uscita monocromatica gialla, con picco intorno a 591 nm ed emissione minima in altre bande. La Curva di Derating della Corrente Diretta è critica per il design: detta la massima corrente continua ammissibile in base alla temperatura del pad di saldatura (T_S). Ad esempio, a una T_Sdi 110°C, la massima I_Fcontinua è 57 mA. Il grafico Capacità di Gestione degli Impulsi Ammissibili definisce la relazione tra larghezza dell'impulso, ciclo di lavoro e corrente di picco dell'impulso ammissibile.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni Meccaniche

Il LED è alloggiato in un package standard PLCC-4 per montaggio superficiale. Le dimensioni tipiche del package sono circa 3.5mm di lunghezza, 2.8mm di larghezza e 1.9mm di altezza (inclusa la cupola). La scheda tecnica include un disegno dimensionale dettagliato che specifica tutte le lunghezze, larghezze e tolleranze critiche per il design dell'impronta sul PCB.

5.2 Layout Consigliato dei Pad di Saldatura

Viene fornito un design del land pattern per garantire una saldatura affidabile e prestazioni termiche ottimali. Ciò include la dimensione, la forma e la spaziatura dei pad di rame sul PCB per i quattro terminali e il pad termico centrale (se applicabile in questa variante di package). Seguire questa raccomandazione è essenziale per la stabilità meccanica e un efficace trasferimento di calore dalla giunzione del LED al PCB.

5.3 Identificazione della Polarità

Il package PLCC-4 ha un orientamento specifico. Il diagramma nella scheda tecnica indica i pin del catodo e dell'anodo. Tipicamente, il package ha un angolo smussato o un segno (come un punto) sulla parte superiore per denotare il pin 1 (spesso il catodo). L'orientamento corretto durante l'assemblaggio è obbligatorio per il funzionamento del dispositivo.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione

È specificato un profilo di temperatura dettagliato per la saldatura a rifusione per prevenire danni termici. Il profilo definisce le fasi di preriscaldamento, stabilizzazione, rifusione e raffreddamento. Un parametro chiave è la temperatura di picco, che non deve superare i 260°C, e il tempo sopra i 260°C dovrebbe essere limitato a un massimo di 30 secondi. Questo profilo è compatibile con le paste saldanti standard senza piombo (SAC).

6.2 Precauzioni per l'Uso

Le precauzioni generali di manipolazione includono evitare stress meccanici sulla lente in epossidica, proteggere il dispositivo dalle scariche elettrostatiche (sensibilità ESD 2kV HBM) e assicurarsi che le condizioni operative (corrente, tensione, temperatura) rimangano sempre entro i valori massimi assoluti. Il dispositivo non deve essere sottoposto a tensione inversa.

6.3 Condizioni di Conservazione

L'intervallo di temperatura di conservazione consigliato (T_stg) è da -40°C a +110°C. I componenti dovrebbero essere conservati in un ambiente asciutto e antistatico nelle loro buste barriera all'umidità originali, specialmente poiché hanno un Livello di Sensibilità all'Umidità (MSL) di 2. Ciò richiede che la busta venga aperta e le parti utilizzate entro un anno dalla data di sigillatura della busta, oppure devono essere essiccate prima della rifusione per prevenire il fenomeno del "popcorning" durante la saldatura.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche di Imballaggio

I LED sono forniti su nastro e bobina per l'assemblaggio automatizzato pick-and-place. Le informazioni sull'imballaggio dettagliano le dimensioni della bobina, la larghezza del nastro, la spaziatura delle tasche e l'orientamento dei componenti sul nastro. Questi dati sono necessari per configurare le apparecchiature di assemblaggio.

7.2 Decodifica del Numero di Parte

Il numero di parte67-41-UY0501H-AMsegue una struttura specifica:

• 67-41: Nome della famiglia di prodotto.
• UY: Codice colore per Giallo.
• 050: Corrente di test tipica in mA (50mA).
• 1: Tipo di lead frame (1=Oro).
• H: Livello di luminosità (H=Alto).
• AM: Designa l'applicazione Automobilistica.

Questa convenzione di denominazione consente l'identificazione precisa degli attributi chiave del dispositivo.

8. Raccomandazioni per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

Le applicazioni principali sono nell'illuminazione automobilistica:

• Illuminazione Esterna: Luci di marcia diurna (DRL), luci di posizione laterali, terzo stop alto (CHMSL) e illuminazione interna del bagagliaio/area di carico.
• Illuminazione Interna: Retroilluminazione del cruscotto, illuminazione degli interruttori, illuminazione vano piedi, luci dei pannelli porta e luci di lettura.

La sua alta luminosità e ampio angolo di visione lo rendono adatto sia per l'illuminazione funzionale che per l'illuminazione d'accento estetica.

8.2 Considerazioni di Progettazione

Quando si progetta con questo LED:

• Pilotaggio di Corrente: Utilizzare sempre un driver a corrente costante o una resistenza limitatrice di corrente in serie con una sorgente di tensione. Non collegare direttamente a una sorgente di tensione.
• Gestione Termica:
Progettare il PCB con un'adeguata area di rame (thermal relief) collegata al pad/pin termico del LED per dissipare il calore. Utilizzare la curva di derating per determinare le correnti operative sicure alle temperature ambiente previste.
• Ottica: L'angolo di visione di 120 gradi potrebbe richiedere ottiche secondarie (lenti, guide di luce) se è necessario un fascio più focalizzato.
• Protezione ESD: Implementare le precauzioni ESD standard durante la manipolazione e l'assemblaggio.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto ai LED PLCC-4 commerciali standard, i principali fattori di differenziazione di questo dispositivo sono le sue qualifiche automobilistiche. La certificazione AEC-Q102 comporta test rigorosi per la vita operativa ad alta temperatura (HTOL), cicli termici, resistenza all'umidità e altri stress, garantendo un'affidabilità a lungo termine negli ambienti veicolari. La specificata robustezza allo zolfo (Classe A1) è un altro vantaggio critico per l'uso automobilistico, dove l'esposizione a gas contenenti zolfo da pneumatici, carburanti o atmosfere industriali può corrodere i componenti a base d'argento nei LED standard. L'esteso intervallo di temperatura operativa (-40°C a +110°C) supera anche i tipici intervalli industriali.

10. Domande Frequenti (FAQ)

D: Qual è la differenza tra intensità luminosa (mcd) e flusso luminoso (lm)?

R: L'intensità luminosa misura la luminosità di una sorgente luminosa come percepita dall'occhio umano in una direzione specifica (candele). Il flusso luminoso misura la quantità totale di luce visibile emessa da una sorgente in tutte le direzioni (lumen). La scheda tecnica di questo LED fornisce l'intensità (mcd) come metrica primaria, con il flusso (lm) dato come riferimento per le parti binnate, poiché i package PLCC sono spesso caratterizzati dall'intensità.

D: Perché è consigliato un driver a corrente costante invece di uno a tensione costante?

R: La tensione diretta di un LED ha una tolleranza e varia con la temperatura. Una sorgente di tensione costante con solo una resistenza in serie può portare a grandi variazioni di corrente, causando luminosità incoerente e potenziale sovrastress. Una sorgente di corrente costante mantiene una corrente stabile, garantendo un'uscita luminosa costante e proteggendo il LED.

D: Come posso stimare la temperatura di giunzione nella mia applicazione?

R: La resistenza termica elettrica (R_{th JS el}= 50 K/W) può essere utilizzata. Misurare la tensione diretta a una bassa corrente di sensing a temperatura ambiente (calibrazione). Quindi, durante il funzionamento alla corrente di pilotaggio, passare momentaneamente alla bassa corrente di sensing e misurare nuovamente la tensione diretta. La variazione di tensione, utilizzando il coefficiente del grafico, consente il calcolo dell'innalzamento della temperatura di giunzione: ΔT_J= ΔV_F/ k, dove k è il coefficiente di temperatura di V_F.

11. Studio di Caso di Progettazione e Utilizzo

Caso: Progettazione di una Luce per Tasche Portiere Automobilistiche

Un progettista necessita di una luce compatta e affidabile per illuminare la tasca portiere di un'auto. La luce deve essere abbastanza luminosa da essere utile, avere un fascio ampio per coprire l'area della tasca e resistere alle temperature estreme e alle vibrazioni all'interno di un portiere.

Soluzione: Viene selezionato questo LED Giallo PLCC-4. Il suo angolo di visione di 120 gradi fornisce un'ottima copertura della tasca senza bisogno di un diffusore aggiuntivo. L'intensità tipica di 2300 mcd è sufficiente per una luce d'area localizzata. Il dispositivo è pilotato a 30mA (sotto i 50mA tipici) utilizzando un semplice circuito a resistenza limitatrice di corrente alimentato dal sistema a 12V del veicolo, garantendo longevità e riducendo il carico termico. La qualifica AEC-Q102 e la robustezza allo zolfo garantiscono che resisterà all'ambiente. Il package PLCC-4 è saldato direttamente su un piccolo PCB flessibile che si adatta all'assemblaggio del pannello porta.

12. Principio Operativo

Questo è un diodo a emissione luminosa a semiconduttore. Quando viene applicata una tensione diretta che supera la sua energia di bandgap, elettroni e lacune si ricombinano nella regione attiva del chip semiconduttore (tipicamente basato su materiali come AlInGaP per la luce gialla). Questo processo di ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica lunghezza d'onda della luce gialla (circa 591 nm) è determinata dall'energia di bandgap del materiale semiconduttore utilizzato nella costruzione del chip. La lente in epossidica che circonda il chip serve a proteggerlo, modellare il fascio luminoso in uscita (raggiungendo l'angolo di 120 gradi) e migliorare l'efficienza di estrazione della luce.

13. Tendenze Tecnologiche

Nel settore dei LED automobilistici, le tendenze chiave includono:

• Aumento dell'Efficienza: Lo sviluppo continuo della tecnologia dei chip e dei package mira a fornire una maggiore efficienza luminosa (più lumen per watt), riducendo il consumo energetico e il carico termico.
• Miniaturizzazione: I package continuano a ridursi mantenendo o aumentando l'uscita luminosa, consentendo design di illuminazione più compatti e stilistici.
• Packaging Avanzato: Uso di materiali con maggiore conduttività termica e strutture ottiche migliorate per gestire calore e luce in modo più efficace.
• Integrazione Intelligente: Crescita di LED con driver integrati (LED pilotati da IC) o interfacce di controllo semplici per applicazioni di illuminazione adattiva.
• Coerenza e Stabilità del Colore: Specifiche di binning più strette e tecnologia dei fosfori migliorata (per colori bianchi e convertiti) garantiscono un'uscita di colore coerente in funzione della temperatura e della durata, il che è fondamentale per l'illuminazione estetica e di sicurezza automobilistica.

Questo dispositivo, con la sua affidabilità e prestazioni di grado automobilistico, si allinea alla domanda del settore di componenti robusti e di alta qualità sia per l'illuminazione interna che esterna dei veicoli.