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

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche di un LED giallo SMD ad alte prestazioni in package PLCC-6. Il dispositivo è progettato principalmente per applicazioni automobilistiche esterne impegnative, come gli indicatori di direzione, dove affidabilità, luminosità e prestazioni costanti in condizioni ambientali severe sono fondamentali. I suoi vantaggi principali includono un'elevata intensità luminosa tipica di 5500 millicandele (mcd) con una corrente di pilotaggio standard di 150mA, un ampio angolo di visione di 120 gradi per un'eccellente visibilità e una costruzione robusta che soddisfa severi standard di grado automobilistico.

Il LED è qualificato secondo AEC-Q101, garantendone l'affidabilità per uso automobilistico. È inoltre conforme alle direttive ambientali RoHS e REACH e possiede robustezza allo zolfo, rendendolo adatto ad ambienti dove possono essere presenti gas corrosivi. Il mercato target è costituito da produttori e progettisti di illuminazione automobilistica che richiedono una sorgente di luce gialla compatta, luminosa e affidabile.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Fotometriche ed Elettriche

I parametri operativi chiave definiscono le prestazioni del LED in condizioni tipiche (T_s=25°C). La corrente diretta (I_F) ha un intervallo operativo consigliato da 20mA a 200mA, con un valore tipico di 150mA. A questa corrente tipica, l'intensità luminosa (I_V) varia da un minimo di 3550 mcd a un massimo di 7100 mcd, con un valore tipico di 5500 mcd. La tensione diretta (V_F) a 150mA è tipicamente di 2.15V, con un intervallo da 1.75V a 2.75V. Questa tensione diretta relativamente bassa contribuisce a una maggiore efficienza del sistema. La lunghezza d'onda dominante (λ_d) è specificata tra 582 nm e 594 nm, con un valore tipico di 589 nm, collocandola saldamente nella regione gialla dello spettro visibile. L'angolo di visione (2θ_½) è un ampio 120 gradi, fornendo un pattern di emissione esteso.

2.2 Valori Massimi Assoluti e Gestione Termica

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente. La corrente diretta massima assoluta è 200 mA. Il dispositivo può gestire una corrente di picco (I_FM) di 1000 mA per impulsi ≤10 μs con un ciclo di lavoro molto basso (D=0.005). La temperatura di giunzione massima (T_J) è 125°C, mentre l'intervallo di temperatura operativa e di stoccaggio è da -40°C a +110°C. La dissipazione di potenza (P_d) è nominalmente di 550 mW. La gestione termica è critica; è specificata la resistenza termica da giunzione a punto di saldatura. La resistenza termica reale (R_{th JS real}) è ≤60 K/W, mentre la misura con metodo elettrico (R_{th JS el}) è ≤50 K/W. Un corretto progetto termico del PCB è necessario per mantenere la temperatura di giunzione entro limiti sicuri, specialmente ad alte correnti di pilotaggio o in ambienti ad alta temperatura.

2.3 Specifiche di Affidabilità e Ambientali

Il LED è progettato per un'elevata affidabilità. Ha una classificazione di sensibilità ESD di 8 kV (Modello del Corpo Umano), un livello robusto per la manipolazione e l'assemblaggio. È qualificato secondo lo standard AEC-Q101 per semiconduttori discreti, un requisito chiave per componenti automobilistici. Il dispositivo è conforme alle normative RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose) e REACH. Presenta inoltre robustezza allo zolfo, indicando resistenza ad atmosfere contenenti zolfo che possono causare corrosione dell'argento in alcuni package LED.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Il LED è disponibile in bin selezionati per garantire coerenza di colore e luminosità all'interno di un'applicazione. Sono definiti due parametri di binning principali.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

L'output luminoso è categorizzato in più gruppi, ciascuno con un codice a due caratteri (es. L1, M2, DA, DB). I bin coprono un intervallo molto ampio da un minimo di 11.2 mcd (L1) a un massimo di 22400 mcd (GA). Per il numero di parte specifico A09K-UY1501H-AM, i possibili bin di output sono evidenziati, rientrando nell'intervallo da 3550 mcd a 7100 mcd. Ciò corrisponde ai bin da CA (2800-3550 mcd) fino a DB (5600-7100 mcd). I progettisti devono selezionare il bin appropriato in base alle loro esigenze di luminosità.

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

Il colore (lunghezza d'onda dominante) è anche binnato utilizzando un codice a quattro cifre (es. 8285, 9194). I bin spaziano da 459 nm (viola-blu) a 639 nm (rosso-arancio). Per questo LED giallo, i bin rilevanti sono quelli che coprono lo spettro giallo, specificamente da circa 582 nm a 597 nm. L'intervallo specificato dal numero di parte di 582-594 nm si allinea con bin come 8285 (582-585 nm), 8588 (585-588 nm), 8891 (588-591 nm) e 9194 (591-594 nm). Ciò garantisce una corrispondenza precisa del colore tra più LED in un assemblaggio.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

4.1 Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V)

Il grafico mostra la relazione tra corrente diretta e tensione diretta. È una curva non lineare, esponenziale, tipica dei diodi. Al punto operativo tipico di 150mA, la tensione è circa 2.15V. I progettisti utilizzano questa curva per selezionare resistori limitatori di corrente appropriati o impostazioni di driver a corrente costante per ottenere la luminosità desiderata rimanendo entro i limiti di tensione e potenza.

4.2 Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta

Questo grafico dimostra che l'output luminoso aumenta con la corrente, ma non in modo perfettamente lineare, specialmente a correnti più elevate. Aiuta a comprendere l'efficacia (output luminoso per unità di potenza elettrica) a diversi livelli di pilotaggio.

4.3 Caratteristiche di Dipendenza dalla Temperatura

Diversi grafici illustrano l'impatto della temperatura. Lacurva Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura di Giunzionemostra che l'output luminoso diminuisce all'aumentare della temperatura. Questo derating termico deve essere considerato nel progetto termico. Lacurva Tensione Diretta Relativa vs. Temperatura di Giunzionemostra un coefficiente di temperatura negativo; V_Fdiminuisce all'aumentare della temperatura. Ciò è importante per circuiti che utilizzano regolazione basata sulla tensione. Igrafici Lunghezza d'Onda Dominante vs. Corrente DirettaeLunghezza d'Onda Relativa vs. Temperatura di Giunzionemostrano lievi spostamenti nel colore (lunghezza d'onda) al variare delle condizioni operative, cosa tipica per i LED.

4.4 Curva di Derating della Corrente Diretta

Questo grafico cruciale definisce la massima corrente diretta continua ammissibile in funzione della temperatura del pad di saldatura (T_S). All'aumentare di T_S, la massima I_Fammissibile deve essere ridotta per evitare di superare la temperatura di giunzione massima. Ad esempio, a una T_Sdi 110°C, la massima I_Fè circa 91 mA. Questa curva è essenziale per garantire un'affidabilità a lungo termine in ambienti ad alta temperatura come l'illuminazione automobilistica.

4.5 Capacità di Gestione degli Impulsi Ammissibili

Questo grafico definisce la massima corrente di impulso non ripetitiva o ripetitiva ammissibile (I_F(A)) in funzione della larghezza dell'impulso (t_p) per vari cicli di lavoro (D). Permette ai progettisti di comprendere la capacità del LED di gestire impulsi brevi e ad alta corrente, che potrebbero essere utilizzati in applicazioni di comunicazione o segnalazione speciale.

4.6 Distribuzione Spettrale

Il grafico della distribuzione spettrale relativa mostra l'intensità della luce emessa a diverse lunghezze d'onda. Per questo LED giallo, il picco è attorno a 589 nm, con una tipica banda stretta, risultando in un colore giallo saturo.

5. Informazioni Meccaniche e di Package

5.1 Dimensioni Meccaniche

Il LED è alloggiato in un package PLCC-6 (Plastic Leaded Chip Carrier). Le dimensioni tipiche sono circa 3.2mm di lunghezza, 2.8mm di larghezza e 1.9mm di altezza. Disegni dimensionali dettagliati con tolleranze sono forniti nella scheda tecnica per un accurato progetto dell'impronta sul PCB.

5.2 Layout Consigliato dei Pad di Saldatura

Viene fornito un land pattern (impronta) consigliato per il progetto PCB. Ciò include la dimensione e la spaziatura dei pad di rame per i sei terminali e il pad termico centrale (se applicabile). Seguire questa raccomandazione garantisce una corretta saldatura, stabilità meccanica e un trasferimento termico ottimale dal LED al PCB.

5.3 Identificazione della Polarità

Il package include un indicatore di polarità, tipicamente una tacca o un punto vicino al pin 1. Il diagramma dei pin identifica le connessioni anodo e catodo. La polarità corretta deve essere osservata durante l'assemblaggio per prevenire danni.

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. La temperatura di picco di saldatura non deve superare i 260°C e il tempo sopra i 240°C deve essere limitato. Un profilo tipico include fasi di preriscaldamento, stabilizzazione, rifusione e raffreddamento. Rispettare questo profilo è fondamentale per prevenire danni termici al package plastico e al die interno e ai bonding dei fili.

6.2 Precauzioni per l'Uso

Sono delineate precauzioni generali di manipolazione e utilizzo. Queste includono evitare stress meccanici sui terminali, prevenire scariche elettrostatiche (ESD) durante la manipolazione (nonostante la classificazione di 8kV), garantire che le condizioni operative non superino i valori massimi assoluti e implementare un corretto progetto termico sul PCB. Il dispositivo non è progettato per operare con tensione inversa.

6.3 Condizioni di Stoccaggio

I componenti devono essere stoccati in un ambiente secco e controllato entro l'intervallo di temperatura di stoccaggio specificato di -40°C a +110°C. Per stoccaggi prolungati, il livello di sensibilità all'umidità (MSL) 2 indica che il package può essere esposto alle condizioni del pavimento di fabbrica fino a un anno prima di richiedere una cottura (baking) prima della saldatura a rifusione.

7. Informazioni su Confezionamento e Ordine

7.1 Informazioni sul Confezionamento

I LED sono forniti su nastro e bobina per l'assemblaggio automatizzato. Le specifiche di confezionamento includono le dimensioni della bobina, la larghezza del nastro, la spaziatura delle tasche e l'orientamento dei componenti sul nastro. Queste informazioni sono necessarie per configurare le macchine pick-and-place.

7.2 Numero di Parte e Informazioni per l'Ordine

Il numero di parte A09K-UY1501H-AM segue un sistema di codifica specifico. Sebbene la decodifica completa possa essere proprietaria, tipicamente trasmette informazioni sul tipo di package (PLCC-6), colore (Giallo - Y), bin di intensità luminosa e bin di lunghezza d'onda. Le informazioni per l'ordine specificherebbero la quantità per bobina e altri dettagli commerciali.

8. Note Applicative e Considerazioni di Progetto

8.1 Applicazione Principale: Illuminazione Esterna Automobilistica

L'applicazione principale e più critica è l'illuminazione esterna automobilistica, specificamente gli indicatori di direzione. In questo ruolo, il LED deve fornire alta luminosità per la visibilità diurna, un ampio angolo di visione per essere visto da varie angolazioni, estrema affidabilità su un ampio intervallo di temperatura (-40°C a +110°C) e resistenza a vibrazioni e contaminanti ambientali come umidità e zolfo.

8.2 Considerazioni sul Progetto del Circuito

I progettisti dovrebbero utilizzare un driver a corrente costante piuttosto che un semplice resistore per prestazioni e longevità ottimali, specialmente in ambienti di tensione automobilistica (es. sistema 12V con transienti di load dump). Il driver dovrebbe essere progettato per compensare il coefficiente di temperatura negativo di V_Fe la diminuzione dell'intensità luminosa con l'aumento della temperatura. La gestione termica sul PCB, utilizzando un'adeguata area di rame o thermal vias collegati al pad termico del LED, è essenziale per mantenere bassa la temperatura di giunzione, preservare la luminosità e garantire l'affidabilità.

8.3 Considerazioni sul Progetto Ottico

L'angolo di visione di 120 gradi è una distribuzione Lambertiana o quasi-Lambertiana. Ottiche secondarie (lenti, riflettori) possono essere necessarie per modellare il pattern del fascio per applicazioni specifiche come gli indicatori di direzione, che spesso hanno requisiti normativi per la distribuzione dell'intensità angolare.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto ai LED gialli commerciali standard, questo dispositivo offre differenziatori chiave per l'uso automobilistico:La Qualifica AEC-Q101è la principale, garantendo un'affidabilità provata sotto test di stress automobilistici.Una Luminanza Tipica Più Alta (5500 mcd)fornisce una maggiore luminosità in un package compatto.La Robustezza allo Zolfoaffronta una specifica modalità di guasto negli ambienti automobilistici. La combinazione diampio angolo di visione (120°) e alta intensitàè ottimizzata per applicazioni di segnalazione dove è necessaria un'ampia visibilità. Lastruttura di binning dettagliataconsente una corrispondenza precisa di colore e luminosità in array multi-LED.

10. Domande Frequenti (FAQ)

D: Qual è la corrente di pilotaggio consigliata per questo LED?

R: La corrente operativa tipica è 150mA, fornendo 5500 mcd. Può essere operato da 20mA a 200mA, ma i parametri di prestazione sono specificati a 150mA.

D: Come interpreto il codice di binning dell'intensità luminosa (es. DA)?

R: Il codice bin corrisponde a un intervallo specifico di intensità luminosa. Ad esempio, il bin DA copre da 4500 a 5600 mcd. È necessario consultare la tabella di binning per selezionare l'intervallo di intensità adatto al proprio progetto.

D: Perché la gestione termica è così importante?

R: Le prestazioni del LED si degradano con il calore. Una temperatura di giunzione eccessiva riduce l'output luminoso, sposta il colore e accorcia drasticamente la durata di vita. La curva di derating (sezione 4.4) deve essere seguita per garantire un funzionamento affidabile.

D: Questo LED può essere utilizzato in applicazioni non automobilistiche?

R: Sì, la sua elevata affidabilità lo rende adatto ad altre applicazioni impegnative come indicatori industriali, segnaletica esterna e dispositivi di sicurezza dove è richiesta robustezza ambientale, sebbene possa essere ottimizzato in termini di costo per volumi automobilistici.

D: Cosa significa MSL 2 per l'assemblaggio?

R: Il Livello di Sensibilità all'Umidità 2 significa che il dispositivo confezionato può essere esposto alle condizioni ambientali della fabbrica (≤30°C/60% UR) fino a un anno prima di richiedere una cottura (baking) per rimuovere l'umidità assorbita che potrebbe causare crepe durante la saldatura a rifusione.

11. Studio di Caso di Progetto e Utilizzo

Scenario: Progettazione di un Indicatore di Direzione Posteriore Automobilistico ad Alta Affidabilità.Un ingegnere progettista sta creando un nuovo gruppo di indicatori di direzione posteriori basati su LED per un'autovettura. Il gruppo utilizza 12 LED gialli disposti in uno schema specifico. Utilizzando questo LED PLCC-6, l'ingegnere seleziona prima il bin di intensità luminosa appropriato (es. DB per la massima luminosità) e il bin di lunghezza d'onda dominante (es. 8891 per una tonalità gialla consistente) dal fornitore per garantire uniformità tra tutti i 12 LED. Viene selezionato un driver IC a corrente costante, classificato per uso automobilistico, per fornire una stabile 150mA a ciascuna stringa di LED. Il PCB è progettato con uno strato di rame da 2 once e una serie di thermal vias direttamente sotto l'impronta del LED per dissipare il calore in modo efficiente, mantenendo la temperatura del pad di saldatura sotto gli 80°C durante il funzionamento. Ciò garantisce che la temperatura di giunzione effettiva rimanga ben al di sotto del massimo di 125°C, preservando il mantenimento dei lumen per tutta la vita del veicolo. Vengono eseguite simulazioni ottiche utilizzando il pattern di radiazione a 120 gradi del LED per progettare ottiche secondarie che soddisfino i requisiti fotometrici normativi per l'intensità e la distribuzione angolare degli indicatori di direzione.

12. Principio di Funzionamento

Questo LED è una sorgente luminosa a semiconduttore. Si basa su un chip semiconduttore (die) realizzato con materiali come Arseniuro Fosfuro di Gallio (GaAsP) o simili, progettato per emettere luce nella lunghezza d'onda gialla quando la corrente elettrica lo attraversa. Quando viene applicata una tensione diretta che supera la soglia del diodo, elettroni e lacune si ricombinano nella regione attiva del semiconduttore, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). Questo processo è chiamato elettroluminescenza. La specifica composizione materiale e struttura degli strati semiconduttori determina la lunghezza d'onda dominante della luce emessa. Il die è montato all'interno di un package PLCC-6 riflettente, che ospita anche i bonding dei fili di connessione, ed è incapsulato da una lente in silicone gialla o trasparente che protegge il die e modella l'output luminoso.

13. Tendenze Tecnologiche

La tendenza generale nell'illuminazione a LED automobilistica è versouna maggiore efficienza(più lumen per watt), consentendo segnali più luminosi con minore consumo energetico e carico termico.La Miniaturizzazionecontinua, permettendo progetti di illuminazione più compatti e stilizzati.Un miglioramento della coerenza del colore e un binning più strettosono critici man mano che gli array LED diventano più comuni. C'è anche una tendenza versomoduli LED intelligenti integratiche includono il driver, diagnostiche e interfacce di comunicazione all'interno dello stesso package. Inoltre, la scienza dei materiali avanza per fornire una resistenza ancora maggiore a fattori ambientali severi come cicli termici estremi, alta umidità e gas corrosivi, spingendo i limiti di affidabilità e durata nelle applicazioni automobilistiche.