Scheda Tecnica LED Rosso PLCC-4 - Package 3.5x2.8x1.9mm - Tensione 2.25V - Potenza 112.5mW - Documento Tecnico

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche per un LED rosso ad alte prestazioni per montaggio superficiale in package PLCC-4 (Plastic Leaded Chip Carrier). Il dispositivo è progettato principalmente per ambienti di illuminazione automobilistica impegnativi, sia interni che esterni. I suoi vantaggi principali includono un'elevata intensità luminosa tipica di 3550 millicandele (mcd) con una corrente di pilotaggio standard di 50mA, un ampio angolo di visione di 120 gradi per un'eccellente visibilità e una costruzione robusta che soddisfa i principali standard automobilistici e ambientali.

Il LED è qualificato secondo lo standard AEC-Q102, garantendo affidabilità per i componenti elettronici automobilistici. Presenta inoltre robustezza allo zolfo (Classe A1), che lo rende resistente ad atmosfere corrosive, e rispetta le direttive RoHS, REACH e prive di alogeni. Questa combinazione di elevata emissione, affidabilità e conformità lo rende una scelta adatta per i moderni sistemi di illuminazione veicolare.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Fotometriche ed Elettriche

I parametri operativi chiave, misurati in condizioni tipiche (T_s=25°C, I_F=50mA), definiscono l'intervallo di prestazioni del LED:

• Corrente Diretta (I_F):La corrente operativa consigliata è di 50mA, con un valore massimo assoluto di 70mA. È specificata una corrente minima di 5mA per un funzionamento corretto.
• Intensità Luminosa (I_V):Il valore tipico è di 3550 mcd, con un minimo di 2240 mcd e un massimo di 5600 mcd a 50mA. La misura del flusso luminoso ha una tolleranza di ±8%.
• Tensione Diretta (V_F):Tipicamente 2.25V, con un intervallo da un minimo di 1.75V a un massimo di 2.75V a 50mA, con una tolleranza di misura di ±0.05V.
• Angolo di Visione (2φ_½):120 gradi, con una tolleranza di ±5 gradi. Questo è l'angolo totale in cui l'intensità luminosa scende alla metà del suo valore assiale di picco.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):Per questo LED rosso, la lunghezza d'onda dominante rientra nell'intervallo da 612nm a 627nm, con una tolleranza di misura di ±1nm.

2.2 Caratteristiche Termiche

La gestione termica è fondamentale per le prestazioni e la longevità del LED. Vengono forniti due valori di resistenza termica:

• Resistenza Termica Reale (R_{th JS real}):Tipica 70 K/W, max 95 K/W. Questa è misurata direttamente dalla giunzione al punto di saldatura.
• Resistenza Termica Elettrica (R_{th JS el}):Tipica 50 K/W, max 67 K/W. Questo è un valore derivato elettricamente utilizzato per alcuni modelli di calcolo.
• Temperatura di Giunzione (T_J):La temperatura massima ammissibile della giunzione è di 125°C.
• Temperatura Operativa (T_opr):L'intervallo di temperatura ambiente per il funzionamento è da -40°C a +110°C.

2.3 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente. Non devono essere superati in nessuna condizione.

• Dissipazione di Potenza (P_d):192 mW.
• Corrente di Sovraccarico (I_FM):100 mA per impulsi ≤10μs con un ciclo di lavoro (D) di 0.005.
• Tensione Inversa (V_R):Questo dispositivo non è progettato per funzionamento in polarizzazione inversa.
• Sensibilità ESD (HBM):2 kV, testato secondo il modello del corpo umano (R=1.5kΩ, C=100pF).
• Temperatura di Saldatura:Resiste alla saldatura a rifusione a 260°C per 30 secondi.

3. Analisi delle Curve di Prestazione

3.1 Caratteristiche Spettrali e di Radiazione

Il grafico dellaDistribuzione Spettrale Relativamostra che il LED emette luce principalmente nella regione rossa dello spettro, centrata attorno alla sua lunghezza d'onda dominante. IlDiagramma Tipico delle Caratteristiche di Radiazioneillustra la distribuzione spaziale dell'intensità, confermando l'angolo di visione di 120 gradi dove l'intensità scende al 50% del picco sull'asse.

3.2 Corrente vs. Tensione e Intensità

La curvaCorrente Diretta vs. Tensione Diretta (I-V)mostra la tipica relazione esponenziale di un diodo. A 50mA, la tensione è di circa 2.25V. Il graficoIntensità Luminosa Relativa vs. Corrente Direttamostra che l'emissione luminosa aumenta con la corrente ma può diventare sub-lineare a correnti più elevate a causa degli effetti termici.

3.3 Dipendenza dalla Temperatura

Diversi grafici dettagliano le variazioni delle prestazioni con la temperatura:

• Tensione Diretta Relativa vs. Temperatura di Giunzione:La tensione diretta diminuisce linearmente con l'aumentare della temperatura di giunzione, una caratteristica utilizzata per il rilevamento della temperatura.
• Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura di Giunzione:L'emissione luminosa diminuisce all'aumentare della temperatura. Mantenere una bassa temperatura di giunzione è essenziale per una luminosità costante.
• Spostamento della Lunghezza d'Onda Dominante vs. Temperatura di Giunzione:La lunghezza d'onda di emissione di picco si sposta con la temperatura, il che è importante per applicazioni critiche per il colore.
• Curva di Derating della Corrente Diretta:Questo grafico cruciale mostra che la massima corrente diretta ammissibile deve essere ridotta all'aumentare della temperatura del pad di saldatura. Ad esempio, alla temperatura massima del pad di 110°C, la corrente deve essere ridotta a 57mA.

3.4 Funzionamento in Impulso

Il grafico dellaCapacità di Gestione degli Impulsi Ammissibilidefinisce l'area di funzionamento sicuro per la corrente impulsiva. Mostra che per larghezze di impulso molto brevi (t_p), sono ammissibili correnti di picco più elevate (I_F), a seconda del ciclo di lavoro (D).

4. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nella produzione, i LED vengono suddivisi in bin in base a parametri chiave.

4.1 Bin di Intensità Luminosa

I LED sono raggruppati in base alla loro intensità luminosa misurata alla corrente tipica. I bin vanno da BB (2240-2800 mcd) a CB (3550-4500 mcd). La parte tipica (3550 mcd) rientra nel bin CA (2800-3550 mcd). I corrispondenti valori di flusso luminoso in lumen sono forniti per riferimento.

4.2 Bin di Lunghezza d'Onda Dominante

La lunghezza d'onda dominante è suddivisa in bin con passi di 3nm, da 1215 (612-615nm) a 2427 (624-627nm). Ciò consente la selezione di LED con punti colore molto specifici.

4.3 Bin di Tensione Diretta

La tensione diretta è suddivisa in bin con passi di 0.25V, dal codice 1720 (1.75-2.00V) a 2527 (2.50-2.75V). L'abbinamento dei bin V_Fpuò aiutare nella progettazione di stringhe di LED in parallelo bilanciate.

5. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

5.1 Dimensioni Meccaniche

Il LED utilizza un package standard PLCC-4 per montaggio superficiale. Le dimensioni tipiche sono circa 3.5mm di lunghezza, 2.8mm di larghezza e 1.9mm di altezza (inclusa la cupola). I disegni dimensionali dettagliati con tolleranze si troverebbero nella sezione dedicata ai disegni meccanici della scheda tecnica completa.

5.2 Identificazione della Polarità

Il package PLCC-4 ha un angolo smussato o intagliato che indica il pin del catodo (negativo). L'orientamento corretto è essenziale per il funzionamento del circuito.

5.3 Layout Consigliato del Pad di Saldatura

È consigliato un disegno del land pattern per garantire una saldatura affidabile, una corretta dissipazione termica e un allineamento durante il processo di rifusione. Questo pattern include tipicamente pad per i quattro terminali elettrici e un pad termico centrale per lo smaltimento del calore.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione

Il componente è compatibile con i processi standard di saldatura a rifusione a infrarossi o a convezione. Il profilo specificato include una zona di preriscaldamento, una zona di stabilizzazione, una zona di rifusione con una temperatura di picco non superiore a 260°C per 30 secondi e una zona di raffreddamento controllato. Rispettare questo profilo previene lo shock termico e garantisce l'integrità del giunto di saldatura.

6.2 Precauzioni per l'Uso

• Protezione ESD:Sebbene classificato per 2kV HBM, durante l'assemblaggio devono essere osservate le precauzioni standard di manipolazione ESD.
• Limitazione di Corrente:Utilizzare sempre una resistenza in serie o un driver a corrente costante per limitare la corrente diretta al valore desiderato, senza mai collegare direttamente a una sorgente di tensione.
• Progettazione Termica:Implementare un'adeguata area di rame sul PCB o un dissipatore di calore, specialmente quando si opera ad alte correnti o in alte temperature ambientali, per mantenere la temperatura di giunzione entro i limiti.
• Pulizia:Utilizzare solventi di pulizia compatibili che non danneggino il package plastico o la lente.

7. Confezionamento e Informazioni per l'Ordine

7.1 Decodifica del Numero di Parte

Il numero di parte67-41-UR050 1H-AMè strutturato come segue:
67-41: Famiglia di prodotto.
UR: Colore (Rosso).
050: Corrente di test (50mA).
1: Tipo di telaio dei terminali (1=Oro).
H: Livello di luminosità (Alto).
AM: Designa applicazione Automobilistica.

7.2 Confezionamento Standard

I LED sono tipicamente forniti su nastro goffrato e bobina per compatibilità con le attrezzature di assemblaggio automatiche pick-and-place. Le quantità standard per bobina sono quelle di settore, ad esempio 2000 o 4000 pezzi per bobina.

8. Suggerimenti per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Illuminazione Esterna Automobilistica:Luci di marcia diurna (DRL), luci di posizione laterali, terzo stop luce centrale alto (CHMSL) e illuminazione interna per emblemi o dettagli.
• Illuminazione Interna Automobilistica:Retroilluminazione del cruscotto, illuminazione degli interruttori, illuminazione vani piedi e illuminazione ambientale.
• Applicazioni Generali Indicatori:Indicatori di stato in apparecchiature industriali, elettronica di consumo o segnaletica che richiedono alta luminosità e affidabilità.

8.2 Considerazioni di Progettazione

• Selezione del Driver:Per applicazioni automobilistiche, considerare driver in grado di gestire il load-dump, la protezione da inversione di batteria e, se richiesto, la regolazione PWM.
• Progettazione Ottica:L'ampio angolo di visione può richiedere ottiche secondarie (lenti, guide luminose) per modellare il fascio per applicazioni specifiche come le DRL.
• Configurazione Serie/Parallelo:Quando si collegano più LED, considerare il binning della tensione per stringhe in parallelo e assicurarsi che il driver possa fornire la corrente e la tensione totali richieste.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

Rispetto ai LED PLCC-4 standard non automobilistici, questo dispositivo offre vantaggi chiave:

• Qualifica Automobilistica (AEC-Q102):Sottoposto a rigorosi test di stress per cicli termici, umidità e vita operativa, garantendo affidabilità nel severo ambiente automobilistico.
• Robustezza allo Zolfo (Classe A1):I materiali e la costruzione resistono alla corrosione da atmosfere contenenti zolfo, comuni in alcune regioni geografiche.
• Intervallo di Temperatura Esteso:Classificato per funzionamento da -40°C a +110°C, superando l'intervallo dei LED commerciali tipici.
• Alta Intensità Luminosa:L'emissione tipica di 3550 mcd a 50mA è superiore a quella di molti LED rossi PLCC-4 standard, fornendo più luce per una data corrente.

10. Domande Frequenti (FAQ)

10.1 Qual è la corrente operativa consigliata?

La corrente operativa tipica è di 50mA. Può essere operato da 5mA fino al massimo assoluto di 70mA, ma i parametri di prestazione (intensità, tensione) sono specificati a 50mA. Fare sempre riferimento alla curva di derating se si opera ad alte temperature ambientali.

10.2 Come calcolo il valore della resistenza in serie?

Usare la Legge di Ohm: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Per un'alimentazione automobilistica di 12V e utilizzando la V_Ftipica di 2.25V a 50mA: R = (12V - 2.25V) / 0.05A = 195 Ohm. Scegliere il valore standard più vicino (es. 200 Ohm) e assicurarsi che la potenza nominale del resistore sia sufficiente (P = I²R = 0.5W).

10.3 Questo LED può essere utilizzato per la regolazione PWM?

Sì, i LED sono ideali per la regolazione PWM. Assicurarsi che la frequenza PWM sia abbastanza alta da evitare sfarfallio visibile (tipicamente >200Hz). Il driver deve essere in grado di commutare la corrente richiesta alla frequenza scelta.

10.4 Perché la gestione termica è importante?

Una temperatura di giunzione eccessiva riduce l'emissione luminosa (deprezzamento dei lumen), accorcia la vita operativa e può causare uno spostamento della lunghezza d'onda dominante. Un adeguato smaltimento del calore mantiene prestazioni e affidabilità.

11. Casi Pratici di Progettazione e Utilizzo

11.1 Caso di Progettazione: Terzo Stop Luce Centrale Alto (CHMSL) Automobilistico

Per un CHMSL che richiede alta luminosità e risposta rapida, più LED possono essere disposti in linea. Utilizzando un driver a corrente costante classificato per l'intervallo di tensione automobilistico si garantisce una luminosità costante indipendentemente dalle fluttuazioni della tensione della batteria. L'ampio angolo di visione di 120 gradi fornisce un'eccellente visibilità da varie angolazioni dietro il veicolo. La qualifica AEC-Q102 garantisce che le luci funzionino in modo affidabile per tutta la vita del veicolo in tutte le condizioni climatiche.

11.2 Caso di Progettazione: Pannello Indicatori di Stato Industriale

In un pannello di controllo industriale, questi LED possono fungere da indicatori di stato o guasto ad alta luminosità. La loro robustezza allo zolfo li rende adatti per ambienti con potenziale esposizione chimica. Il package PLCC-4 consente un design compatto per montaggio superficiale sul PCB. I progettisti possono selezionare bin di lunghezza d'onda specifici per mantenere un colore rosso coerente su tutti gli indicatori del pannello.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

Questo dispositivo è un diodo a emissione luminosa (LED). Funziona secondo il principio dell'elettroluminescenza in un materiale semiconduttore. Quando una tensione diretta viene applicata attraverso la giunzione p-n, elettroni e lacune si ricombinano, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). I materiali semiconduttori specifici utilizzati determinano il colore della luce emessa; in questo caso, materiali che producono luce rossa con una lunghezza d'onda dominante tra 612-627nm. Il package plastico incorpora una lente in epossidico modellata che dà forma all'emissione luminosa e fornisce protezione ambientale.

13. Tendenze Tecnologiche

La tendenza nei LED automobilistici e ad alta affidabilità continua verso una maggiore efficienza (più luce emessa per watt di ingresso elettrico), prestazioni termiche migliorate che consentono correnti di pilotaggio più elevate in package più piccoli e una migliore coerenza e saturazione del colore. C'è anche un focus sullo sviluppo di package che facilitano un migliore controllo ottico e l'integrazione con ottiche secondarie. La spinta alla miniaturizzazione persiste, insieme alla necessità di package che semplifichino la gestione termica per il progettista finale, come quelli con pad termici esposti o materiali di substrato avanzati.