Scheda Tecnica LED RGB PLCC-6 - Angolo di Visione 120° - Rosso 1.95V, Verde 2.75V, Blu 3.00V @20mA - Grado Automotive

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche di un LED RGB (Rosso, Verde, Blu) ad alte prestazioni per montaggio superficiale in package PLCC-6. Il dispositivo è progettato per offrire una vivace miscelazione di colori con un ampio angolo di visione di 120 gradi, rendendolo adatto ad applicazioni che richiedono un'illuminazione uniforme. Una caratteristica chiave è la sua qualifica allo standard AEC-Q102, che ne indica robustezza e affidabilità per l'uso nel severo ambiente automotive. Il prodotto è conforme alle principali normative ambientali e di sicurezza, inclusi RoHS, REACH UE e requisiti senza alogeni.

1.1 Vantaggi Principali

• Grado Automotive:Qualificato AEC-Q102, garantisce le prestazioni in condizioni automotive severe.
• Alta Intensità Luminosa:Offre alti livelli di luminosità, in particolare nel canale verde (Tip. 2200 mcd).
• Ampio Angolo di Visione:L'angolo di visione di 120 gradi garantisce un'ampia e uniforme distribuzione della luce.
• Conformità Ambientale:Conforme agli standard RoHS, REACH e senza alogeni (Br/Cl < 900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).
• Costruzione Robusta:Presenta Classe di Robustezza alla Corrosione B1 e una buona protezione ESD (2kV per il Rosso, 8kV per Verde/Blu).

1.2 Mercato di Riferimento

L'applicazione primaria per questo LED è nell'illuminazione interna automotive, come retroilluminazione del cruscotto, illuminazione degli interruttori e sistemi di luce ambientale. Le sue caratteristiche lo rendono adatto anche per l'illuminazione decorativa generale e per indicatori dove è richiesta un'affidabile resa cromatica.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

La seguente sezione fornisce un'interpretazione dettagliata e oggettiva dei principali parametri elettrici, ottici e termici specificati nella scheda tecnica.

2.1 Caratteristiche Fotometriche ed Elettriche

La condizione operativa tipica per i parametri specificati è con una corrente diretta (I_F) di 20mA e una temperatura ambiente di 25°C.

• Tensione Diretta (V_F):La caduta di tensione su ciascun diodo a 20mA è tipicamente di 1.95V (Rosso), 2.75V (Verde) e 3.00V (Blu). I progettisti devono tenere conto di queste differenze quando progettano i circuiti di limitazione della corrente per ogni canale colore per garantire luminosità bilanciata e accuratezza cromatica.
• Intensità Luminosa (I_V):L'uscita tipica è 900 mcd (Rosso), 2200 mcd (Verde) e 280 mcd (Blu). La significativa variazione di output tra i colori richiede un'attenta progettazione del driver o un controllo a modulazione di larghezza d'impulso (PWM) per ottenere i punti bianchi desiderati o tonalità di colore specifiche.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):Definisce il colore percepito. I valori tipici sono 623nm (Rosso), 527nm (Verde) e 455nm (Blu). È specificata una tolleranza di ±1nm, che è stretta e benefica per la coerenza cromatica in produzione.
• Angolo di Visione (φ):Definito come l'angolo fuori asse in cui l'intensità è la metà del valore di picco. La specifica di 120° (tolleranza ±5°) indica un pattern di emissione molto ampio, simile a Lambertiano, ideale per l'illuminazione d'area.

2.2 Valori Massimi Assoluti e Gestione Termica

Il funzionamento oltre questi limiti può causare danni permanenti.

• Corrente Diretta (I_F):Il massimo assoluto è 50mA (Rosso) e 30mA (Verde/Blu). La corrente operativa raccomandata è 20mA. Sono fornite curve di derating che devono essere seguite all'aumentare della temperatura della piazzola di saldatura (T_S).
• Dissipazione di Potenza (P_d):I valori massimi sono 137mW (Rosso) e 105mW (Verde/Blu). Questo è calcolato come V_F* I_F. Superare questo limite rischia il surriscaldamento.
• Temperatura di Giunzione (T_J):La temperatura massima ammissibile alla giunzione del semiconduttore è 125°C.
• Resistenza Termica (R_{th JS}):Questo parametro, sia reale che elettrico, indica quanto efficacemente il calore viaggia dalla giunzione al punto di saldatura. Valori più bassi sono migliori. I valori massimi specificati (es. 160 K/W per il Rosso) informano sul necessario design termico del PCB (area di rame, via) per mantenere una bassa T_J.

3. Analisi delle Curve di Prestazione

I grafici nella scheda tecnica forniscono informazioni critiche sul comportamento del dispositivo in condizioni variabili.

3.1 Curva IV e Intensità Relativa

Il graficoCorrente Diretta vs. Tensione Direttamostra la relazione esponenziale tipica dei diodi. Le curve per Rosso, Verde e Blu sono distinte, confermando i diversi valori di V_F. Il graficoIntensità Luminosa Relativa vs. Corrente Direttaè pressoché lineare fino al tipico punto di 20mA, oltre il quale l'efficienza può diminuire (efficienza droop), specialmente per i LED Verde e Blu.

3.2 Dipendenza dalla Temperatura

Il graficoIntensità Luminosa Relativa vs. Temperatura di Giunzionemostra che l'output luminoso diminuisce all'aumentare della temperatura. Il LED Rosso è il più sensibile ai cambiamenti di temperatura. Il graficoTensione Diretta Relativa vs. Temperatura di Giunzionemostra che V_Fha un coefficiente di temperatura negativo, diminuendo di circa 2mV/°C. Questo è importante per i driver a corrente costante. Il graficoSpostamento Relativo della Lunghezza d'Onda vs. Temperatura di Giunzioneindica che la lunghezza d'onda dominante si sposta con la temperatura (tipicamente 0.1-0.3 nm/°C), il che può influenzare la stabilità del punto colore in applicazioni di precisione.

3.3 Distribuzione Spettrale e Diagrammi di Radiazione

Il graficoDistribuzione Spettrale Relativamostra i picchi di emissione stretti caratteristici dei LED moderni. IlDiagramma Caratteristico Tipico della Radiazioneper ogni colore conferma visivamente l'angolo di visione di 120° con un profilo di intensità liscio e arrotondato.

4. Informazioni Meccaniche e sul Package

4.1 Dimensioni del Package

Il dispositivo utilizza un package standard PLCC-6 (Plastic Leaded Chip Carrier) per montaggio superficiale. Il disegno meccanico specifica la lunghezza, larghezza, altezza e spaziatura dei pin esatti. Questa informazione è cruciale per il design dell'impronta sul PCB, garantendo un corretto posizionamento e saldatura.

4.2 Piazzola di Saldatura Consigliata e Polarità

Viene fornita una raccomandazione per il land pattern per garantire giunzioni saldate affidabili e stabilità meccanica. Il diagramma dei pin identifica l'anodo e il catodo per ciascuno dei tre chip LED (Rosso, Verde, Blu) e la configurazione a catodo comune, essenziale per una corretta connessione del circuito.

5. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

5.1 Profilo di Rifusione

La scheda tecnica specifica un profilo di rifusione con una temperatura di picco di 260°C per un massimo di 30 secondi. Questo è un profilo di rifusione standard senza piombo (Pb-free). Il rispetto di questo profilo è necessario per prevenire danni termici al package plastico o al die del LED.

5.2 Precauzioni d'Uso

• Manipolazione ESD:Sebbene il dispositivo abbia protezione ESD integrata (2kV/8kV HBM), durante la manipolazione e l'assemblaggio dovrebbero essere seguite le normali precauzioni ESD.
• Controllo della Corrente:I LED devono essere pilotati con una sorgente di corrente costante, non con tensione costante, per prevenire la fuga termica.
• Stoccaggio:Il Livello di Sensibilità all'Umidità (MSL) è 3. Ciò significa che il dispositivo deve essere "baked" (essiccato) prima della saldatura se la confezione è stata aperta ed esposta all'umidità ambientale per più del tempo specificato (tipicamente 168 ore).

6. Suggerimenti Applicativi e Considerazioni di Progetto

6.1 Circuiti Applicativi Tipici

Per sistemi automotive a 12V, un circuito tipico coinvolge un regolatore di tensione (es. a 5V o 3.3V) seguito da driver a corrente costante separati o resistenze di limitazione della corrente per ogni canale RGB. L'uso del controllo PWM da un microcontrollore è il metodo standard per la miscelazione dinamica dei colori e la regolazione dell'intensità.

6.2 Considerazioni sul Design Termico

Data la resistenza termica e la dissipazione di potenza, il PCB deve fungere da dissipatore di calore. Ciò implica l'uso di un'adeguata area di rame collegata alla piazzola termica dell'impronta del LED e, potenzialmente, via termici verso gli strati interni o inferiori per disperdere il calore. La mancata gestione del calore ridurrà l'output luminoso, sposterà il colore e accorcerà la durata di vita.

6.3 Considerazioni sul Design Ottico

L'angolo di visione di 120° spesso elimina la necessità di ottiche secondarie nell'illuminazione ambientale. Per una luce più focalizzata, possono essere utilizzate lenti esterne o guide luminose. Le diverse intensità dei tre colori devono essere calibrate in software/firmware per ottenere un punto bianco target (es. D65).

7. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

7.1 Come si ottiene la luce bianca con questo LED RGB?

La luce bianca viene creata miscelando i tre colori primari in specifici rapporti di intensità. A causa delle diverse efficienze luminose (il Verde è il più luminoso, il Blu il più debole a 20mA), non puoi semplicemente pilotare tutti e tre i canali alla stessa corrente. Devi calibrare le correnti di pilotaggio o i duty cycle PWM. Ad esempio, potresti pilotare il Rosso a 20mA, il Verde a una corrente o duty cycle inferiore e il Blu a 20mA o superiore, regolando finché non si ottiene la cromaticità bianca desiderata su un target.

7.2 Posso pilotare questo LED a più di 20mA per una maggiore luminosità?

Puoi, ma devi rigorosamente consultare leCurve di Derating della Corrente Diretta. All'aumentare della temperatura della piazzola di saldatura, la corrente massima ammissibile diminuisce. Ad esempio, il massimo assoluto per il LED Rosso è 50mA, ma questo è consentito solo quando la piazzola di saldatura è a 103°C o inferiore. A 110°C, la corrente massima è solo 35mA. Superare questi limiti surriscalderà la giunzione, causando un rapido degrado.

7.3 È necessario un dissipatore di calore?

Un dissipatore di calore metallico dedicato non è tipicamente necessario per un singolo LED a 20mA in package PLCC-6. Tuttavia, unapiazzola termica sul PCB ben progettataè assolutamente necessaria e funge da dissipatore primario. Per array di LED o funzionamento ad alte temperature ambientali, una gestione termica aggiuntiva deve essere valutata in base alla dissipazione di potenza totale e al percorso della resistenza termica.

8. Principio di Funzionamento e Tendenze Tecnologiche

8.1 Principio di Funzionamento di Base

Un LED è un diodo a semiconduttore. Quando viene applicata una tensione diretta che supera la sua energia di bandgap, gli elettroni si ricombinano con le lacune nella regione attiva, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). Il colore (lunghezza d'onda) della luce è determinato dall'energia di bandgap dei materiali semiconduttori utilizzati (es. AlInGaP per il Rosso, InGaN per il Verde e il Blu). Il package PLCC incorpora il die del LED, una cavità riflettente e una lente epossidica trasparente che modella l'output luminoso.

8.2 Tendenze del Settore

Il mercato dei LED automotive continua a crescere, trainato dall'illuminazione ambientale interna, dalla segnaletica esterna e da applicazioni avanzate come i fari pixelati. Le tendenze includono:

• Maggiore Efficienza:Lo sviluppo continuo mira ad aumentare i lumen per watt (lm/W), riducendo il consumo energetico e il carico termico.
• Migliore Coerenza Cromatica:Binning più stretto di lunghezza d'onda e flusso per garantire un aspetto uniforme nelle applicazioni multi-LED.
• Packaging Avanzato:Sviluppo di package con resistenza termica inferiore e maggiore efficienza di estrazione ottica.
• Soluzioni Integrate:Crescita di moduli LED con driver e controller integrati, semplificando il design per i fornitori automotive di livello 1.

Questo LED RGB PLCC-6 rappresenta una soluzione matura e affidabile che si allinea con i requisiti fondamentali degli attuali design di illuminazione automotive, enfatizzando affidabilità, conformità normativa e prestazioni.