Scheda Tecnica LED Super Rosso PLCC-6 A09K-SR1501H-AM - Package 3.2x2.8x1.9mm - Tensione 2.15V - Potenza 0.32W - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

L'A09K-SR1501H-AM è un diodo a emissione luminosa (LED) Super Rosso ad alta luminosità, incapsulato in un package superficiale PLCC-6. Il suo design è focalizzato principalmente sull'affidabilità e sulle prestazioni in ambienti automobilistici impegnativi. Il dispositivo offre un'intensità luminosa tipica di 4500 millicandele (mcd) con una corrente di pilotaggio di 150mA, rendendolo adatto a varie funzioni di segnalazione e illuminazione dove un'elevata visibilità è fondamentale. Una caratteristica chiave è la sua conformità allo standard di qualifica AEC-Q101, che ne valida la robustezza per l'uso automobilistico. Inoltre, aderisce alle direttive ambientali RoHS e REACH e possiede robustezza allo zolfo, migliorandone la longevità in condizioni operative severe.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

I vantaggi principali di questo LED derivano dalla combinazione di elevata emissione ottica, ampio angolo di visione di 120 gradi e affidabilità di grado automobilistico. L'elevata intensità luminosa garantisce un'ottima visibilità anche in condizioni di luce diurna intensa, essenziale per applicazioni critiche per la sicurezza come le luci di stop. L'ampio angolo di visione fornisce una distribuzione uniforme della luce, migliorando la percettibilità del segnale da varie angolazioni. Il mercato di riferimento principale è l'industria automobilistica, in particolare per i moduli di illuminazione esterna. Le sue qualifiche lo rendono una scelta preferita per i progettisti che richiedono componenti che soddisfino severi standard di qualità e longevità automobilistici.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

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

2.1 Caratteristiche Fotometriche ed Elettriche

Il parametro fotometrico centrale è l'Intensità Luminosa (I_V), specificata con un valore tipico di 4500 mcd a I_F=150mA, con un minimo di 3550 mcd e un massimo di 7100 mcd. Questa ampia gamma è gestita attraverso un sistema di binning (dettagliato in seguito). La tolleranza di misura del flusso luminoso è ±8%, ed è misurata con il pad termico a 25°C. LaTensione Diretta (V_F)è tipicamente 2.15V a 150mA, con un range da 1.75V a 3.0V. La scheda tecnica nota che questo range di V_Frappresenta il 99% della produzione, con una tolleranza di misura di ±0.05V. LaLunghezza d'Onda Dominante (λ_d)definisce il colore percepito; per questo LED Super Rosso, è tipicamente 629 nm, entro un range da 627 nm a 639 nm, con una tolleranza di misura di ±1 nm. L'Angolo di Visione (2φ)è di 120 gradi, con una tolleranza di ±5 gradi.

2.2 Valori Massimi Assoluti e Gestione Termica

I valori massimi assoluti definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente. LaCorrente Diretta Continua Massima (I_F)è 200 mA. LaDissipazione di Potenza (P_d)è nominalmente 600 mW. Un parametro termico chiave è laResistenza Termica. Sono forniti due valori: una misura elettrica (R_{th JS el}) di 50 K/W max e una misura reale (R_{th JS real}) di 60 K/W max, entrambi dalla giunzione al punto di saldatura. Il valore "reale" più alto è più conservativo per il progetto. LaTemperatura di Giunzione (T_J)non deve superare i 125°C. L'intervallo di temperatura di funzionamento e stoccaggio è da -40°C a +110°C. Il dispositivo può sopportare unaCorrente di Surge (I_FM)di 1000 mA per impulsi ≤10 μs a un basso ciclo di lavoro (D=0.005). La protezione contro le scariche elettrostatiche (ESD) è nominale a 8 kV (Modello del Corpo Umano).

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per gestire le variazioni naturali nella produzione dei semiconduttori, i LED vengono suddivisi in bin di prestazioni. Ciò garantisce coerenza per l'utente finale.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

L'intensità luminosa viene classificata utilizzando un codice alfanumerico (es. CB, DA, DB). La scheda tecnica fornisce una tabella estesa. Per l'A09K-SR1501H-AM, la "casella nera evidenziata" indica i possibili bin di output. Sulla base dell'intensità tipica di 4500 mcd e del range (3550-7100 mcd), i bin rilevanti sono CA (2800-3550 mcd), CB (3550-4500 mcd), DA (4500-5600 mcd) e DB (5600-7100 mcd). Il bin specifico per un determinato lotto di produzione deve essere confermato nelle informazioni d'ordine.

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

Anche la lunghezza d'onda dominante viene classificata utilizzando un codice numerico. Il range target per questo LED Super Rosso è 627-630 nm (tipico 629 nm). Facendo riferimento alla tabella di binning, il codice "2730" corrisponde al range 627-630 nm. Bin adiacenti come "3033" (630-633 nm) e "2427" (624-627 nm) possono far parte della distribuzione di produzione. La tolleranza è ±1 nm.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

I grafici nella scheda tecnica illustrano come i parametri chiave cambiano in diverse condizioni operative, il che è cruciale per un progetto di circuito robusto.

4.1 Curva IV e Intensità Relativa

Il graficoCorrente Diretta vs. Tensione Direttamostra una relazione non lineare tipica dei diodi. La tensione aumenta con la corrente, partendo da circa 1.4V a bassa corrente e raggiungendo approssimativamente 2.15V a 150mA. Il graficoIntensità Luminosa Relativa vs. Corrente Direttaè quasi lineare fino al tipico 150mA, indicando una buona efficienza nell'intervallo operativo consigliato.

4.2 Dipendenza dalla Temperatura

La temperatura influisce significativamente sulle prestazioni del LED. Il graficoIntensità Luminosa Relativa vs. Temperatura di Giunzionemostra che l'output diminuisce all'aumentare della temperatura. Alla massima temperatura operativa del pad di saldatura di 110°C (vedi curva di derating), l'intensità relativa è circa il 60% del suo valore a 25°C. Questo deve essere considerato nel progetto termico. Il graficoTensione Diretta Relativa vs. Temperatura di Giunzioneha una pendenza negativa, il che significa che V_Fdiminuisce all'aumentare della temperatura (circa -1.5 mV/°C). Il graficoLunghezza d'Onda Relativa vs. Temperatura di Giunzionemostra uno spostamento positivo; la lunghezza d'onda aumenta leggermente con la temperatura (circa +0.05 nm/°C).

3.3 Distribuzione Spettrale e Derating

LaDistribuzione Spettrale Relativaconferma la natura monocromatica del LED, con un picco netto nello spettro rosso (~629 nm). LaCurva di Derating della Corrente Direttaè critica per l'affidabilità. Definisce la massima corrente diretta continua ammissibile in base alla temperatura del pad di saldatura (T_S). Alla massima temperatura ambiente/del punto di saldatura di 110°C, la massima corrente continua consentita scende a circa 84 mA. La curva specifica anche una corrente operativa minima di 20 mA. IlGrafico della Capacità di Gestione degli Impulsi Ammissibiliconsente al progettista di calcolare correnti sicure per operazioni a impulso singolo o pulsate per varie larghezze di impulso (t_p) e cicli di lavoro (D).

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni Fisiche e Polarità

Il LED utilizza un package superficiale standard PLCC-6 (Plastic Leaded Chip Carrier). Il disegno meccanico mostra la vista dall'alto e laterale con le dimensioni critiche. La lunghezza del package è 3.2 mm, la larghezza è 2.8 mm e l'altezza è 1.9 mm. Il disegno indica chiaramente la marcatura di polarità (tipicamente un angolo smussato o un punto sulla parte superiore del package) che corrisponde al catodo. L'orientamento corretto durante l'assemblaggio è essenziale.

5.2 Layout Consigliato del Pad di Saldatura

Viene fornito un land pattern (impronta) consigliato per il progetto del PCB. Questo pattern garantisce la corretta formazione del giunto di saldatura durante il reflow e fornisce il necessario collegamento termico ed elettrico. Rispettare questo layout è importante per la resa produttiva e l'affidabilità a lungo termine.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione

La scheda tecnica specifica un profilo di saldatura a rifusione compatibile con processi senza piombo (Pb-free). La temperatura di picco della saldatura non deve superare i 260°C e il tempo sopra i 240°C deve essere limitato. Viene fornito un grafico specifico tempo-temperatura, che mostra le zone di preriscaldamento, stabilizzazione, rifusione e raffreddamento. Seguire questo profilo previene danni termici al package del LED e al die interno.

6.2 Precauzioni per l'Uso

Le precauzioni generali includono evitare stress meccanici sulla lente, prevenire la contaminazione e assicurarsi che il dispositivo non venga operato oltre i suoi valori massimi assoluti. Particolare attenzione deve essere prestata alla protezione contro le scariche elettrostatiche (ESD) durante la manipolazione e l'assemblaggio, come specificato dalla classificazione 8kV HBM.

7. Imballaggio e Informazioni d'Ordine

I LED sono forniti su nastro e bobina per l'assemblaggio automatizzato. Le informazioni di imballaggio dettagliano le dimensioni della bobina, la larghezza del nastro, la spaziatura delle tasche e l'orientamento dei componenti sul nastro. Le informazioni d'ordine includono tipicamente il numero di parte base (A09K-SR1501H-AM) insieme ai codici per specifici bin di intensità luminosa e lunghezza d'onda, sebbene il formato esatto non sia dettagliato nell'estratto fornito.

8. Raccomandazioni Applicative

8.1 Scenari Applicativi Tipici

Le applicazioni primarie elencate sono tutte nell'ambito dell'illuminazione esterna automobilistica:Terzo Stop Alto Centrale (CHMSL), Fanali Posteriori, eLuci di Stop (Freni). La sua elevata luminosità e il colore rosso sono ideali per queste funzioni di segnalazione di sicurezza. Può anche essere adatto per altre applicazioni di indicatori rossi che richiedono alta affidabilità.

8.2 Considerazioni di Progetto

Le considerazioni chiave di progetto includono:
Circuito di Pilotaggio:Si raccomanda un driver a corrente costante per mantenere un'emissione luminosa stabile, poiché la luminosità del LED è una funzione della corrente, non della tensione. Il circuito deve limitare la corrente a un massimo di 200 mA continua, con derating per la temperatura.
Gestione Termica:Il layout del PCB deve fornire un adeguato percorso termico dai pad di saldatura del LED a un dissipatore o ai piani di rame del circuito stampato per mantenere la temperatura di giunzione entro i limiti, specialmente ad alte temperature ambientali o alte correnti di pilotaggio.
Progetto Ottico:L'angolo di visione di 120° può richiedere ottiche secondarie (lenti, riflettori) per modellare il fascio per applicazioni specifiche come il CHMSL.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto ai LED rossi standard non automobilistici, i principali fattori di differenziazione dell'A09K-SR1501H-AM sono la suaqualifica AEC-Q101e larobustezza allo zolfo. Questi non sono tipicamente testati nei LED di grado commerciale. L'elevata intensità luminosa tipica (4500 mcd) è anche un vantaggio prestazionale per applicazioni che richiedono visibilità a lunga distanza. Il package PLCC-6 offre un buon equilibrio tra dimensioni, prestazioni termiche e facilità di assemblaggio rispetto a package più piccoli o più grandi.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Posso pilotare questo LED direttamente da una batteria automobilistica da 12V?
R: No. È necessario utilizzare un circuito limitatore di corrente o un driver a corrente costante. Collegarlo direttamente a 12V causerebbe un flusso di corrente eccessivo, distruggendo istantaneamente il LED.
D: Perché l'emissione luminosa è inferiore ad alte temperature?
R: Questa è una caratteristica fondamentale dei materiali semiconduttori. L'aumento della temperatura aumenta la ricombinazione non radiativa all'interno del chip LED, riducendo la sua efficienza quantica interna (emissione luminosa per unità di input elettrico).
D: Cosa significa "MSL: 2a"?
R: Livello di Sensibilità all'Umidità 2a indica che il package può essere stoccato in un ambiente secco (≤30°C/60% UR) fino a 4 settimane prima di richiedere una cottura (baking) prima della saldatura a rifusione. Questo è importante per il controllo del processo produttivo.
D: Come seleziono il bin giusto per la mia applicazione?
R: Per applicazioni critiche per il colore (es. abbinare più LED in un fanale posteriore), specificare un bin di lunghezza d'onda stretto (es. 2730). Per applicazioni critiche per la luminosità dove la preoccupazione è l'intensità minima, specificare il bin di intensità luminosa minima che soddisfa il tuo obiettivo di progetto.

11. Studio di Caso Pratico di Progetto e Utilizzo

Scenario: Progettazione di un Modulo CHMSL.Un progettista deve creare un CHMSL con luminosità uniforme che soddisfi i requisiti fotometrici normativi. Seleziona l'A09K-SR1501H-AM per la sua affidabilità. Decide di pilotare ogni LED a 100 mA (sotto il punto tipico di 150mA) per garantire longevità e tenere conto del derating ad alta temperatura. Utilizzando la curva di derating, a una temperatura massima calcolata del punto di saldatura di 85°C, il pilotaggio a 100mA è sicuro. Progetta un array di driver a corrente costante. Per garantire coerenza di colore e luminosità, collabora con il fornitore per procurarsi LED da un singolo lotto di produzione entro specifici range di intensità (es. bin DA) e lunghezza d'onda (bin 2730). Il layout del PCB utilizza il design del pad consigliato con via termiche collegate a un piano di massa interno per la dissipazione del calore.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

I diodi a emissione luminosa sono dispositivi semiconduttori che convertono l'energia elettrica direttamente in luce attraverso un processo chiamato elettroluminescenza. Quando una tensione diretta viene applicata attraverso la giunzione p-n, gli elettroni dalla regione di tipo n e le lacune dalla regione di tipo p vengono iniettati nella regione attiva. Quando questi portatori di carica si ricombinano, rilasciano energia. In questo LED, il materiale semiconduttore (tipicamente basato su AlInGaP per i colori rosso/arancio/ambra) è progettato in modo che questa energia rilasciata sia sotto forma di fotoni (luce) con una lunghezza d'onda corrispondente alla luce rossa (~629 nm). Il package in plastica incapsula e protegge il minuscolo chip semiconduttore, include terminali per la connessione elettrica e incorpora una lente modellata che dà forma all'emissione luminosa e determina l'angolo di visione.

13. Tendenze Tecnologiche

La tendenza nell'illuminazione a LED automobilistica è verso una maggiore efficienza (più lumen per watt), una maggiore densità di potenza e un'integrazione aumentata. Ciò consente progetti di lampade più piccoli, più stilizzati e con minore consumo energetico. C'è anche una tendenza verso sistemi di illuminazione intelligenti e adattivi dove singoli LED o cluster possono essere controllati digitalmente per funzioni dinamiche. La tecnologia semiconduttore sottostante continua a migliorare, offrendo prestazioni migliori in temperatura e una maggiore durata operativa. Anche la tecnologia di packaging si sta evolvendo per fornire una migliore gestione termica in fattori di forma compatti, il che è fondamentale per mantenere prestazioni e affidabilità nelle applicazioni automobilistiche con vincoli di spazio.