Scheda Tecnica LED Rosso PLCC-2 - 65-21-UR0200H-AM - Grado Automotive - 1120mcd @ 20mA - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il 65-21-UR0200H-AM è un LED rosso ad alta luminosità, racchiuso in un compatto package superficiale PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier). Questo componente è specificamente progettato per applicazioni impegnative di illuminazione interna automotive, offrendo una combinazione di elevata emissione luminosa, ampio angolo di visione e robusta affidabilità. Il suo focus progettuale principale è l'illuminazione del cruscotto, i gruppi strumenti e l'illuminazione ambientale interna generale, dove colore e luminosità costanti sono critici in condizioni ambientali variabili.

I vantaggi principali di questo LED includono la qualifica allo stringente standard AEC-Q102 per dispositivi optoelettronici discreti in applicazioni automotive, garantendo prestazioni e longevità nelle condizioni severe tipiche degli interni veicolo. Presenta un'intensità luminosa tipica di 1120 millicandele (mcd) con una corrente di pilotaggio standard di 20mA, abbinata a un ampio angolo di visione di 120 gradi per un'eccellente visibilità. Inoltre, il prodotto è conforme alle direttive ambientali RoHS, REACH e prive di alogeni, rendendolo adatto ai mercati globali con normative sui materiali severe.

Il mercato target è esclusivamente il settore automotive, con applicazioni esplicitamente elencate per l'illuminazione interna automotive e i display del gruppo strumenti. Questo focus determina le sue specifiche potenziate per l'intervallo di temperatura, la protezione dalle scariche elettrostatiche (ESD) e l'affidabilità a lungo termine rispetto ai LED commerciali standard.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Fotometriche ed Elettriche

Le prestazioni elettriche e ottiche sono definite in condizioni di test standard (Ts=25°C). La corrente diretta (I_F) ha un valore massimo assoluto di 50mA, un punto operativo tipico di 20mA e una corrente operativa minima suggerita di 5mA. A 20mA, l'intensità luminosa (I_V) varia da un minimo di 710mcd a un tipico 1120mcd, con un massimo specificato fino a 1800mcd, indicando una potenziale variazione di prestazione tra i diversi bin di produzione. La tensione diretta (V_F) a questa corrente è compresa tra 1,75V e 2,75V, con un valore tipico di 2,0V. La lunghezza d'onda dominante (λ_d) è nello spettro rosso, specificata da 612nm a 627nm, con un valore tipico di 622nm. L'angolo di visione (2θ_½) è costantemente di 120 gradi, con una tolleranza dichiarata di ±5°.

2.2 Parametri Termici e di Affidabilità

La gestione termica è cruciale per le prestazioni e la durata del LED. Il dispositivo ha due valori di resistenza termica specificati: una resistenza termica "Reale" (R_{th JS real}) di 160 K/W max e una resistenza termica "Elettrica" (R_{th JS el}) di 125 K/W max. La differenza probabilmente deriva dalla metodologia di misura, con il metodo elettrico che è una pratica comune del settore per la stima. La temperatura di giunzione massima assoluta (T_J) è di 125°C. L'intervallo di temperatura operativa e di stoccaggio è specificato da -40°C a +110°C, essenziale per le applicazioni automotive che devono funzionare in climi estremi. Il dispositivo può resistere a un impulso ESD (Modello Corpo Umano) fino a 2kV, fornendo un livello base di protezione durante la manipolazione.

2.3 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente. La dissipazione di potenza massima (P_d) è di 137 mW. La capacità di corrente di sovraccarico (I_FM) è di 100mA per impulsi ≤10μs con un ciclo di lavoro molto basso (D=0,005). Il dispositivo non è progettato per funzionamento in polarizzazione inversa. La temperatura massima di saldatura durante il reflow è di 260°C per 30 secondi, che è un profilo standard per i processi di saldatura senza piombo.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nella produzione di massa, i LED vengono suddivisi in bin di prestazione. La scheda tecnica fornisce tabelle di binning dettagliate per tre parametri chiave.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

L'intensità luminosa viene suddivisa in bin utilizzando un sistema di codici alfanumerici (es. L1, L2, M1... fino a GA). Ogni bin copre un intervallo specifico di intensità luminosa minima e massima in millicandele (mcd). Per il 65-21-UR0200H-AM, i possibili bin di output sono evidenziati e includono V1 (710-900 mcd), V2 (900-1120 mcd), AA (1120-1400 mcd) e AB (1400-1800 mcd). Ciò consente ai progettisti di selezionare i componenti in base al livello di luminosità richiesto per la loro applicazione, con una tolleranza di misura associata di ±8%.

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

Anche la lunghezza d'onda dominante, che determina il colore percepito della luce rossa, viene suddivisa in bin. I bin sono identificati da codici a quattro cifre (es. 1215, 1518, 1821). Ogni codice corrisponde a un intervallo di lunghezza d'onda di 3 nanometri. Per questo specifico componente, i possibili bin sono 1215 (612-615 nm), 1518 (615-618 nm), 1821 (618-621 nm), 2124 (621-624 nm), 2427 (624-627 nm) e 2730 (627-630 nm). La tolleranza per la misura della lunghezza d'onda dominante è di ±1nm. Questo binning stretto garantisce l'uniformità del colore tra più LED in un display o in un array di illuminazione.

3.3 Binning della Tensione Diretta

La tensione diretta viene suddivisa in bin utilizzando codici come 1517, 1720, 2022, ecc., che rappresentano intervalli di tensione in incrementi di 0,25V (es. 1,50-1,75V, 1,75-2,00V, 2,00-2,25V). Conoscere il bin della V_Fè importante per progettare circuiti di pilotaggio a corrente efficienti e gestire la dissipazione di potenza.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica include diversi grafici che illustrano come i parametri chiave cambiano con le condizioni operative.

4.1 Curva IV e Intensità Luminosa Relativa

Il grafico Corrente Diretta vs. Tensione Diretta mostra la tipica relazione esponenziale, essenziale per selezionare un resistore limitatore di corrente appropriato o un driver a corrente costante. Il grafico Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta dimostra che l'output luminoso aumenta in modo super-lineare con la corrente fino a un certo punto, ma operare al di sopra dei 20mA raccomandati può ridurre l'efficienza e aumentare il calore.

4.2 Dipendenza dalla Temperatura

Diversi grafici dettagliano gli effetti termici. La curva Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura di Giunzione mostra che l'output luminoso diminuisce all'aumentare della temperatura, una considerazione critica per le applicazioni automotive dove le temperature ambientali possono essere elevate. Il grafico Tensione Diretta Relativa vs. Temperatura di Giunzione mostra che la V_Fha un coefficiente di temperatura negativo, diminuendo linearmente con l'aumento della temperatura. Questa proprietà può talvolta essere utilizzata per il rilevamento indiretto della temperatura. Il grafico Lunghezza d'Onda Dominante vs. Temperatura di Giunzione indica un leggero spostamento verso il rosso (aumento della lunghezza d'onda) all'aumentare della temperatura.

4.3 Distribuzione Spettrale e Derating

Il grafico della Distribuzione Spettrale Relativa conferma l'output monocromatico rosso centrato attorno a 622nm. La Curva di Derating della Corrente Diretta è vitale per il progetto termico; mostra che la massima corrente diretta continua ammissibile deve essere ridotta all'aumentare della temperatura del pad di saldatura. Ad esempio, a una temperatura del pad di 110°C, la massima corrente continua è solo di 35mA. Il grafico della Capacità di Gestione degli Impulsi Ammissibili fornisce linee guida per pilotare il LED con correnti pulsate a vari cicli di lavoro, consentendo una luminosità istantanea più elevata in applicazioni multiplexate.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

Il LED utilizza un package superficiale PLCC-2 standard. Sebbene il disegno meccanico esatto dalla pagina 15 non sia riprodotto qui, le dimensioni tipiche del PLCC-2 sono ben note nel settore. Il package include un corpo in plastica stampata con due terminali. La polarità è indicata dalla forma del package o da una marcatura sulla parte superiore, con il catodo tipicamente identificato. La scheda tecnica include anche un layout "Pad di Saldatura Raccomandato" a pagina 16, cruciale per il progetto del PCB per garantire una corretta saldatura, dissipazione termica e stabilità meccanica.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

Il componente è progettato per processi di saldatura a rifusione compatibili con saldature senza piombo. Il profilo specificato a pagina 16 (Profilo di Saldatura a Rifusione) consente una temperatura di picco di 260°C per un massimo di 30 secondi. Questo è un profilo standard IPC/JEDEC. I progettisti devono assicurarsi che il loro processo di assemblaggio rimanga entro questi limiti per prevenire danni al package o il degrado del die interno e dei bonding. La sezione "Precauzioni per l'Uso" (pagina 19) probabilmente contiene importanti istruzioni per la manipolazione, lo stoccaggio e la pulizia per mantenere l'affidabilità, come evitare l'esposizione ad ambienti contenenti zolfo che possono corrodere i terminali argentati (riferito dai "Criteri di Test per lo Zolfo" a pagina 20).

7. Informazioni su Imballaggio e Ordini

Le "Informazioni sull'Imballaggio" (pagina 17) dettagliano come i LED sono forniti, tipicamente su nastri portacomponenti goffrati avvolti in bobine, adatti per apparecchiature di assemblaggio pick-and-place automatizzate. Il numero di parte 65-21-UR0200H-AM segue un probabile sistema di codifica interno che può racchiudere informazioni sul tipo di package, colore, bin di prestazione e altri attributi. La sezione "Informazioni per l'Ordine" (pagina 14) fornirebbe i codici d'ordine specifici corrispondenti a diversi bin di intensità luminosa, lunghezza d'onda e tensione diretta, consentendo una selezione precisa per la produzione.

8. Raccomandazioni per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

Come affermato, le applicazioni principali sono l'Illuminazione Interna Automotive e i Gruppi Strumenti. Ciò include la retroilluminazione per pulsanti, interruttori e icone sulla console centrale, l'illuminazione per le maniglie delle porte e le pediere e, soprattutto, come luci di indicazione e avviso all'interno del gruppo strumenti. L'ampio angolo di visione di 120 gradi lo rende adatto per applicazioni in cui il LED potrebbe non essere visto frontalmente.

8.2 Considerazioni di Progettazione

Quando si progetta con questo LED, gli ingegneri devono considerare diversi fattori:Pilotaggio della Corrente:Utilizzare un driver a corrente costante o un resistore limitatore di corrente impostato per 20mA (tipico) per garantire luminosità e longevità costanti.Gestione Termica:La curva di derating deve essere rispettata. Assicurare un'adeguata area di rame sul PCB o via termiche per condurre il calore lontano dai pad di saldatura, specialmente in ambienti ad alta temperatura ambientale come il cruscotto di un'auto alla luce diretta del sole.Progetto Ottico:L'ampio angolo di visione potrebbe richiedere guide luminose o diffusori per modellare il fascio per specifici scopi di indicazione.Protezione ESD:Sebbene classificato per 2kV HBM, incorporare una protezione ESD di base sul PCB è una buona pratica per l'elettronica automotive.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

Rispetto ai LED rossi PLCC-2 commerciali standard, il 65-21-UR0200H-AM si differenzia attraverso le sue qualifiche di grado automotive. I differenziatori chiave includono:Qualifica AEC-Q102:Ciò comporta una serie di test di stress (vita operativa ad alta temperatura, cicli termici, resistenza all'umidità, ecc.) che i componenti commerciali non subiscono.Intervallo di Temperatura Esteso:Il funzionamento da -40°C a +110°C supera il tipico intervallo da -40°C a +85°C o +100°C dei componenti commerciali.Robustezza alla Corrosione:La specifica "Classe B1" per la robustezza alla corrosione indica test contro specifici contaminanti gassosi comuni negli ambienti automotive.Binning e Specifiche Più Strette:I parametri sono tipicamente specificati con tolleranze più strette e un binning più completo per garantire la coerenza a livello di sistema.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Posso pilotare questo LED a 50mA in modo continuo?

R: No. Il Valore Massimo Assoluto di 50mA è un limite di stress. Per un funzionamento affidabile a lungo termine, è necessario seguire la curva di derating in base alla temperatura del pad di saldatura. In condizioni ambientali tipiche, 20mA è la corrente continua raccomandata.

D: Qual è la differenza tra la resistenza termica "Reale" ed "Elettrica"?

R: Il metodo "Elettrico" utilizza la tensione diretta sensibile alla temperatura come proxy per calcolare la resistenza termica ed è comunemente usato per la specifica. Il metodo "Reale" può coinvolgere una misurazione termica più diretta. A scopo progettuale, utilizzare il valore più alto (160 K/W) è più conservativo per i calcoli termici.

D: Come interpreto il codice del bin di intensità luminosa (es. AA) in un ordine?

R: Il codice del bin garantisce che l'intensità luminosa del LED rientri nell'intervallo specificato per quel bin (es. AA = 1120-1400 mcd). È necessario ordinare il codice bin specifico richiesto per la coerenza di luminosità della propria applicazione.

D: È necessario un diodo di protezione inversa?

R: Sì. La scheda tecnica afferma esplicitamente che il dispositivo "Non è progettato per il funzionamento inverso." Un diodo di blocco in serie o un diodo in parallelo attraverso il LED è essenziale se c'è la possibilità che venga applicata una tensione inversa, cosa comune nei sistemi di alimentazione automotive.

11. Caso Pratico di Progettazione

Scenario:Progettazione di un indicatore di avviso rosso "Controllo Motore" per un gruppo strumenti automotive.

Selezione:Il 65-21-UR0200H-AM è scelto per la sua conformità AEC-Q102, l'alta luminosità e il colore rosso. Un bin di lunghezza d'onda nell'intervallo 612-621nm potrebbe essere selezionato per un aspetto rosso standard.

Progettazione del Circuito:L'alimentazione del gruppo strumenti è nominalmente 12V (può variare da 9V a 16V). Per ragioni di costo-efficacia, viene scelto un semplice resistore in serie. Utilizzando la V_Ftipica di 2,0V a 20mA: R = (12V - 2,0V) / 0,020A = 500Ω. Viene selezionato un resistore standard da 510Ω, risultando in una corrente di ~19,6mA, che è accettabile. La potenza nominale del resistore è calcolata: P = I²R = (0,0196)²* 510 ≈ 0,2W, quindi un resistore da 1/4W è sufficiente.

Verifica Termica:Il LED sarà montato sul PCB del gruppo strumenti. Assumendo una temperatura ambientale massima nell'abitacolo di 85°C e un aumento di temperatura calcolato del PCB di 15°C al pad, la temperatura del pad è di 100°C. Consultando la curva di derating, la massima corrente continua consentita a 100°C è di circa 40mA. La nostra corrente di progetto di ~20mA è ben all'interno di questo limite, fornendo un buon margine di sicurezza.

Progetto Ottico:Viene progettata una light pipe o un piccolo diffusore per guidare la luce dal LED SMD sul PCB all'icona dell'indicatore frontale sulla mascherina del gruppo strumenti, sfruttando l'angolo di visione di 120 gradi.

12. Principio di Funzionamento

Questo dispositivo è un diodo a emissione luminosa (LED), un diodo a giunzione p-n semiconduttore. Quando viene applicata una tensione diretta che supera il potenziale interno del diodo (circa 1,75-2,75V per questo LED rosso), elettroni e lacune vengono iniettati attraverso la giunzione. Questi portatori di carica si ricombinano e, per questa specifica composizione del materiale (probabilmente basata su AlGaInP), una parte dell'energia di ricombinazione viene rilasciata come fotoni (luce) con una lunghezza d'onda corrispondente all'energia del bandgap del materiale semiconduttore, risultando in luce rossa con una lunghezza d'onda dominante attorno a 622nm. Il package in plastica PLCC-2 incapsula il die semiconduttore, fornisce protezione meccanica e incorpora una lente stampata che modella la luce emessa nel pattern di visione specificato di 120 gradi.

13. Tendenze Tecnologiche

Nel settore dei LED automotive, sono osservabili diverse tendenze. C'è una spinta continua versoun'efficacia luminosa più elevata(più output luminoso per watt elettrico), consentendo display più luminosi o un consumo energetico e una generazione di calore inferiori.Una migliore coerenza del colore e un binning più strettosono critici man mano che i display diventano più sofisticati.Un'affidabilità e una robustezza miglioraterimangono fondamentali, con sviluppi in corso nei materiali del package per resistere a temperature più elevate e stress ambientali più severi, inclusa la resistenza a nuovi tipi di contaminanti. Inoltre, l'integrazione dielettronica di pilotaggio e controllodirettamente con il package LED (es. LED intelligenti con circuiti integrati per la regolazione PWM o la diagnostica) è una tendenza in crescita, sebbene questo particolare componente rimanga un componente discreto, senza driver integrato.