Scheda Tecnica LED Rosso PLCC-2 2214 - 2.2x1.4mm - 2.05V Tip. - 30mA - 1120mcd - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento fornisce le specifiche tecniche complete per un LED rosso ad alta luminosità in un package per montaggio superficiale PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier), designato come 2214. Questo componente è progettato per affidabilità e prestazioni in applicazioni impegnative, caratterizzato da un ingombro compatto e un ampio angolo di visione di 120 gradi. Il suo obiettivo di progettazione principale sono i sistemi di illuminazione interna automotive, dove una resa cromatica uniforme, una stabilità a lungo termine e la conformità agli standard di settore sono critici.

I vantaggi principali del LED includono la qualifica allo standard AEC-Q102 per dispositivi optoelettronici discreti di grado automotive, garantendo il rispetto dei severi requisiti di qualità e affidabilità per l'uso veicolare. Vanta inoltre la conformità alle direttive RoHS, REACH e prive di alogeni, rendendolo adatto ai mercati globali con normative ambientali stringenti. La combinazione di alta intensità luminosa, costruzione robusta (Classe di Robustezza alla Corrosione A1) e una tecnologia di package collaudata lo rende una scelta versatile per i progettisti.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Fotometriche e Ottiche

La metrica di prestazione chiave è l'intensità luminosa, con un valore tipico di 1120 millicandele (mcd) a una corrente di pilotaggio standard di 30 mA. I valori minimo e massimo nelle stesse condizioni sono rispettivamente 900 mcd e 1800 mcd, indicando la dispersione di produzione. La lunghezza d'onda dominante, che definisce il colore percepito, è tipicamente di 622 nanometri (nm), entro un intervallo da 615 nm a 627 nm. Questo lo colloca saldamente nello spettro del rosso standard. L'angolo di visione, definito come l'angolo totale in cui l'intensità è la metà del valore di picco, è di 120 gradi, fornendo un pattern di illuminazione ampio e uniforme adatto per retroilluminazione e applicazioni indicatori.

2.2 Caratteristiche Elettriche

La tensione diretta (Vf) è un parametro critico per il design del circuito. A 30 mA, la Vf tipica è di 2.05 Volt, con un intervallo da 1.75V (Min) a 2.75V (Max). La corrente diretta continua massima assoluta è di 50 mA, mentre è ammessa una corrente di picco di 100 mA per impulsi ≤10 μs. Il dispositivo non è progettato per funzionamento in polarizzazione inversa. La sensibilità alla Scarica Elettrostatica (ESD), testata secondo il modello del corpo umano (HBM), è classificata a 2 kV, un livello standard per la manipolazione con precauzioni di base.

3. Caratteristiche Termiche e Affidabilità

La gestione termica è cruciale per la longevità del LED e la stabilità delle prestazioni. La resistenza termica dalla giunzione del semiconduttore al punto di saldatura è specificata in due modi: una misurazione \"reale\" (Rth JS real) con un massimo di 160 K/W, e un metodo \"elettrico\" (Rth JS el) con un massimo di 125 K/W. Più bassa è la resistenza termica, più efficientemente il calore viene condotto via dal chip LED. La temperatura massima ammissibile della giunzione (Tj) è di 125°C. L'intervallo di temperatura di funzionamento e stoccaggio è da -40°C a +110°C, confermando l'idoneità per ambienti automotive severi. Il dispositivo può resistere a profili di saldatura a rifusione senza piombo con una temperatura di picco di 260°C per 30 secondi.

4. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza di colore e luminosità in produzione, i LED vengono suddivisi in bin in base a parametri chiave.

4.1 Binning dell'Intensità Luminosa

L'intensità luminosa viene classificata utilizzando un sistema di codici alfanumerici che spaziano da L1 (11.2-14 mcd) fino a GA (18000-22400 mcd). Per questo specifico numero di parte (2214-UR0301H-AM), i possibili bin di output sono evidenziati e vanno da V2 (900-1120 mcd) ad AB (1400-1800 mcd), con il valore tipico di 1120 mcd che rientra nel bin AA (1120-1400 mcd). I progettisti devono consultare le informazioni d'ordine del numero di parte specifico per conoscere l'esatto bin fornito.

4.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

La lunghezza d'onda dominante viene classificata con codici a 4 cifre. I bin rilevanti per questo LED rosso sono nell'intervallo 600-640 nm. I possibili bin di output per questo componente coprono l'intervallo da 2124 (621-624 nm) a 3033 (630-633 nm), con il valore tipico di 622 nm appartenente al bin 2124. Una tolleranza di ±1 nm viene applicata al processo di binning.

4.3 Binning della Tensione Diretta

La tensione diretta viene classificata utilizzando codici a 4 cifre che rappresentano l'intervallo di tensione in decimi di volt. Ad esempio, il bin 1720 copre da 1.75V a 2.00V. La Vf tipica di 2.05V rientrerebbe nel bin 2022 (2.00-2.25V). Selezionare LED da un bin Vf stretto può semplificare il progetto del circuito limitatore di corrente in array paralleli.

5. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fornisce diversi grafici che caratterizzano le prestazioni in condizioni variabili.

5.1 Curva IV e Intensità Luminosa 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'output luminoso aumenta in modo sub-lineare con la corrente, sottolineando l'importanza di pilotare alla corrente consigliata per un'efficienza ottimale.

5.2 Dipendenza dalla Temperatura

I grafici chiave mostrano l'impatto della temperatura di giunzione (Tj). La curva Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura di Giunzione mostra che l'output luminoso diminuisce all'aumentare della temperatura, un fenomeno noto come thermal droop. Il grafico Tensione Diretta Relativa vs. Temperatura di Giunzione mostra che Vf diminuisce linearmente con l'aumentare della temperatura, il che può essere utilizzato per il monitoraggio indiretto della temperatura. Il grafico Spostamento Relativo della Lunghezza d'Onda indica che la lunghezza d'onda dominante aumenta leggermente (red-shift) con temperature più elevate.

5.3 Derating e Gestione degli Impulsi

La Curva di Derating della Corrente Diretta determina la massima corrente continua ammissibile in base alla temperatura del pad di saldatura. Ad esempio, a una temperatura del punto di saldatura (Ts) di 110°C, la corrente massima è di 35 mA. Il grafico Capacità di Gestione degli Impulsi Ammissibili definisce l'ampiezza massima della corrente di un singolo impulso per varie larghezze di impulso e cicli di lavoro, utile per applicazioni di multiplexing o stroboscopiche.

6. Informazioni Meccaniche e sul Package

Il LED utilizza il package PLCC-2 standard del settore. La designazione \"2214\" si riferisce tipicamente alle dimensioni del package di circa 2.2mm di lunghezza e 1.4mm di larghezza. Il disegno meccanico dettaglierebbe la lunghezza, larghezza, altezza esatte, la spaziatura dei terminali e le dimensioni del taglio per la lente. La polarità è indicata da un segno del catodo, tipicamente una tacca o una marcatura verde sul corpo del package. Viene fornito il layout consigliato del pad di saldatura per garantire una giunzione saldata affidabile e una corretta connessione termica al PCB.

7. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

Il componente è compatibile con processi di saldatura a rifusione senza piombo. Il profilo di rifusione consigliato include una temperatura di picco di 260°C per 30 secondi, come definito nelle Specifiche Massime Assolute. Le precauzioni per l'uso includono procedure standard di manipolazione ESD, evitare stress meccanici sulla lente e assicurarsi che il processo di saldatura non superi i limiti termici specificati. Le condizioni di stoccaggio corrette sono nell'intervallo di temperatura da -40°C a +110°C in un ambiente a bassa umidità.

8. Suggerimenti per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

L'applicazione principale è l'illuminazione interna automotive, come la retroilluminazione per interruttori, pulsanti e gruppi strumenti. La sua affidabilità e qualifica AEC-Q102 lo rendono ideale per questo ambiente impegnativo. È anche adatto per spie indicatori generali, display di stato e retroilluminazione nell'elettronica di consumo e nelle apparecchiature industriali dove è necessaria un'indicazione rossa luminosa e affidabile.

8.2 Considerazioni di Progetto

I progettisti di circuiti devono implementare uno schema di limitazione della corrente adeguato, tipicamente una resistenza in serie o un driver a corrente costante, in base al bin della tensione diretta e alla tensione di alimentazione. Il progetto termico è essenziale; il layout del PCB dovrebbe fornire un'adeguata area di rame (pad termico) per dissipare il calore, specialmente quando si opera ad alte temperature ambientali o vicino alla corrente massima. Per una coerenza di colore e luminosità in un array, potrebbe essere necessario specificare bin di lunghezza d'onda e intensità stretti o utilizzare una calibrazione elettronica.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto ai LED non di grado automotive, i principali fattori di differenziazione di questo componente sono la sua qualifica AEC-Q102 e l'intervallo di temperatura esteso (-40°C a +110°C), che sono obbligatori per le applicazioni automotive. La sua classificazione Classe di Robustezza alla Corrosione A1 indica una maggiore resistenza allo zolfo e ad altre atmosfere corrosive, un problema comune negli ambienti automotive. Il package PLCC-2 offre un buon equilibrio tra dimensioni, saldabilità e output luminoso rispetto ai package chip-scale più piccoli o ai LED a foro passante più grandi.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Qual è la corrente di funzionamento consigliata?

R: La condizione di test standard e le prestazioni tipiche sono fornite a 30 mA. Può essere operato da 5 mA fino al suo massimo assoluto di 50 mA, ma l'efficienza e la durata sono ottimizzate alla corrente tipica o vicino ad essa.

D: In che modo la temperatura influisce sulla luminosità?

R: Come mostrato nelle curve di prestazione, l'intensità luminosa diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Un efficace dissipatore di calore è cruciale per mantenere un output luminoso stabile.

D: Posso pilotare questo LED con un'alimentazione a 5V?

R: Sì, ma è necessaria una resistenza in serie per limitare la corrente. Il valore della resistenza R = (Tensione di Alimentazione - Vf del LED) / Corrente Desiderata. Utilizzare la Vf massima dal bin o dalla scheda tecnica per un progetto conservativo.

D: Cosa significa l'angolo di visione di 120°?

R: Significa l'ampiezza angolare in cui l'intensità luminosa è almeno la metà del suo valore di picco (misurato al centro). Fornisce un campo visivo molto ampio.

11. Studio di Caso Pratico di Progetto

Consideriamo la progettazione di una retroilluminazione per un pannello di interruttori automotive con 10 LED rossi identici. La tensione di sistema è 12V (batteria automotive). Per garantire la longevità, scegliamo di pilotare ogni LED a 25 mA (sotto i 30mA tipici). Assumendo di utilizzare LED dal bin Vf più alto (2.75V max), la resistenza in serie per ogni LED sarebbe: R = (12V - 2.75V) / 0.025A = 370 Ohm. Una resistenza standard da 360 o 390 Ohm sarebbe adatta. Il layout del PCB raggrupperebbe i LED e collegherebbe i loro pad termici a una zona di rame comune per dissipare il calore. Per garantire un aspetto uniforme, si consiglia di specificare LED dallo stesso bin di lunghezza d'onda dominante e intensità luminosa.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

Questo è un diodo a emissione luminosa (LED) semiconduttore. Quando viene applicata una tensione diretta che supera la sua caratteristica tensione diretta (~2V per il rosso), elettroni e lacune si ricombinano all'interno della regione attiva del chip semiconduttore (tipicamente basato su Fosfuro di Alluminio Gallio Indio - AlGaInP per il rosso). Questo processo di ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica composizione e struttura del materiale determina la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa. Il package in plastica incapsula e protegge il chip, incorpora un leadframe per la connessione elettrica e include una lente modellata che dà forma al fascio luminoso in uscita.

13. Tendenze Tecnologiche

La tendenza generale nei LED SMD come questo è verso una maggiore efficienza (più output luminoso per watt di input elettrico), che riduce il consumo energetico e il carico termico. C'è anche una spinta verso un'affidabilità aumentata e una durata operativa più lunga, specialmente per applicazioni automotive e industriali. La miniaturizzazione del package continua, ma il PLCC-2 rimane popolare grazie al suo eccellente equilibrio tra prestazioni, costo e facilità di assemblaggio. Inoltre, l'integrazione di funzionalità come la regolazione di corrente integrata o diodi di protezione all'interno del package è una tendenza in crescita per semplificare il progetto del circuito.