Scheda Tecnica LED Super Rosso PLCC-4 - 3.5x3.0x1.9mm - 2.35V - 0.1175W - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche di un LED Super Rosso ad alte prestazioni in un package SMD PLCC-4 (Plastic Leaded Chip Carrier). Il dispositivo è progettato principalmente per applicazioni automobilistiche impegnative, sia per interni che per esterni. I suoi vantaggi principali includono un'elevata intensità luminosa, un ampio angolo di visione e una costruzione robusta che soddisfa severi standard di affidabilità di grado automobilistico come AEC-Q102, resistenza allo zolfo (Classe A1) e conformità ai requisiti RoHS, REACH e senza alogeni. Il mercato di riferimento comprende OEM automobilistici e fornitori di primo livello che sviluppano sistemi di illuminazione avanzati.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Fotometriche ed Elettriche

Le prestazioni del LED sono caratterizzate con una corrente diretta tipica (IF) di 50mA. L'intensità luminosa tipica (IV) è di 1800 millicandele (mcd), con un minimo di 1400 mcd e un massimo di 2800 mcd, indicando una potenziale classificazione per luminosità. La tensione diretta (VF) è tipicamente di 2.35V, con un intervallo da 2.0V a 2.75V, aspetto cruciale per la progettazione del circuito di pilotaggio e il calcolo della dissipazione di potenza. La lunghezza d'onda dominante (λd) è centrata a 630 nm (spettro Super Rosso), con un intervallo da 627 nm a 639 nm. Una caratteristica chiave è l'ampio angolo di visione (φ) di 120 gradi, che fornisce un'illuminazione ampia e uniforme adatta per segnalazione e illuminazione ambientale.

2.2 Valori Massimi Assoluti e Gestione Termica

I limiti critici non devono essere superati per garantire la longevità del dispositivo. La corrente diretta continua massima assoluta è di 70 mA, con una corrente di picco (IFM) di 100 mA per impulsi ≤10 μs. La temperatura massima di giunzione (TJ) è di 125°C e l'intervallo di temperatura di funzionamento (Topr) va da -40°C a +110°C, adatto per ambienti automobilistici severi. La gestione termica è vitale; la resistenza termica da giunzione a punto di saldatura (Rth JS) è specificata con due valori: una misurazione \"reale\" (Tip. 70 K/W, Max 95 K/W) e una misurazione \"elettrica\" (Tip. 50 K/W, Max 67 K/W). Questo parametro collega direttamente la dissipazione di potenza (Pd = VF * IF) all'aumento di temperatura alla giunzione. La curva di derating mostra che la corrente diretta deve essere ridotta all'aumentare della temperatura del pad di saldatura, ad esempio a 57 mA a 110°C di temperatura del pad.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

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

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

Sono definite tre fasce di intensità: AB (1400-1800 mcd), BA (1800-2240 mcd) e BB (2240-2800 mcd). Vengono forniti anche i corrispondenti intervalli di flusso luminoso (per riferimento).

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

La lunghezza d'onda è classificata in passi di 3 nanometri, da 2730 (627-630 nm) a 3639 (636-639 nm). Ciò consente la selezione di LED con punti colore molto specifici.

3.3 Binning della Tensione Diretta

I bin di tensione sono definiti con incrementi di 0.25V, da 1720 (1.75-2.00V) a 2527 (2.50-2.75V). L'abbinamento dei bin VF può essere importante per il bilanciamento della corrente in array multi-LED.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

4.1 Curva IV e Intensità Relativa

Il grafico Corrente Diretta vs. Tensione Diretta mostra una caratteristica relazione esponenziale. La curva Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta è quasi lineare fino ai tipici 50mA, indicando una buona efficienza nell'intervallo operativo normale.

4.2 Dipendenza dalla Temperatura

Diversi grafici illustrano le prestazioni termiche. La Tensione Diretta Relativa vs. Temperatura di Giunzione ha un coefficiente negativo, diminuendo di circa 0.2V su un intervallo di 150°C, che può essere utilizzato per il rilevamento della temperatura. L'Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura di Giunzione mostra una diminuzione dell'output all'aumentare della temperatura, un fattore critico per il design termico. Lo spostamento della Lunghezza d'Onda Dominante vs. Temperatura di Giunzione indica uno spostamento verso il rosso (aumento della lunghezza d'onda) con il riscaldamento, tipico per i LED AlInGaP.

4.3 Distribuzione Spettrale e Diagramma di Radiazione

Il grafico delle Caratteristiche di Lunghezza d'Onda mostra un picco spettrale stretto intorno ai 630 nm, confermando il colore rosso puro. Il Diagramma Tipico delle Caratteristiche di Radiazione rappresenta visivamente il pattern dell'angolo di visione di 120 gradi.

4.4 Capacità di Gestione degli Impulsi

Un grafico dettaglia la corrente di impulso ammissibile vs. la larghezza dell'impulso per vari cicli di lavoro. Ciò è essenziale per progettare circuiti a funzionamento impulsivo, come nei sistemi di dimmerazione PWM o di comunicazione.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

Il LED utilizza un package PLCC-4 standard. Il disegno meccanico (implicito dal riferimento alla sezione) specificherebbe le dimensioni esatte (tipicamente circa 3.5mm x 3.0mm x 1.9mm), la spaziatura dei terminali e la geometria della lente. La polarità è indicata dalla forma del package e/o da una marcatura sulla parte superiore o inferiore. Viene fornito un layout consigliato per il pad di saldatura per garantire la formazione affidabile del giunto saldato e una corretta dissipazione del calore durante il reflow.

6. Linee Guida per la Saldatura e l'Assemblaggio

Il dispositivo è classificato per la saldatura a reflow con una temperatura di picco di 260°C per 30 secondi, seguendo un profilo standard con velocità controllate di riscaldamento, stabilizzazione e raffreddamento. Le precauzioni includono evitare stress meccanici sulla lente, prevenire la contaminazione e garantire che il pad termico sia saldato correttamente per un trasferimento di calore ottimale. Le condizioni di stoccaggio dovrebbero essere nell'intervallo specificato da -40°C a +110°C in un ambiente asciutto.

7. Confezionamento e Informazioni per l'Ordine

Il confezionamento è tipicamente su nastro e bobina per l'assemblaggio automatizzato. La struttura del numero di parte è decodificata come segue: 67-41 (Famiglia), SR (Colore Super Rosso), 050 (Corrente di test 50mA), 1 (Leadframe in oro), H (Livello di luminosità alto), AM (Applicazione automobilistica). Questa codifica consente l'identificazione precisa delle caratteristiche prestazionali del dispositivo.

8. Raccomandazioni per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

Le applicazioni principali sono l'illuminazione automobilistica esterna (ad es., terza luce di stop centrale - CHMSL, fanali posteriori combinati, indicatori laterali) e l'illuminazione interna (ad es., retroilluminazione del cruscotto, illuminazione degli interruttori, illuminazione ambientale). L'alta luminosità e l'ampio angolo lo rendono adatto sia per applicazioni a visione diretta che per applicazioni con guide o tubi di luce.

8.2 Considerazioni di Progettazione

I progettisti devono considerare la limitazione della corrente, tipicamente utilizzando un driver a corrente costante o una resistenza in serie con una sorgente di tensione stabile. La gestione termica è fondamentale; il layout del PCB deve fornire un adeguato pad termico e possibilmente via termiche per dissipare il calore. La sensibilità ESD di 2kV (HBM) richiede le precauzioni standard di manipolazione ESD durante l'assemblaggio. Per ambienti ricchi di zolfo, la classificazione di robustezza allo zolfo Classe A1 dovrebbe essere verificata rispetto all'ambiente applicativo specifico.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto ai LED rossi standard, la formulazione \"Super Rosso\" di questo dispositivo offre un'intensità luminosa più elevata e un colore più saturo. Il package PLCC-4 fornisce un'interfaccia meccanica e termica più robusta rispetto a package più piccoli come 0603 o 0805. La combinazione della qualifica AEC-Q102, dell'ampio intervallo di temperatura e della resistenza allo zolfo lo rende specificamente adatto per l'uso automobilistico, differenziandolo dai componenti di grado commerciale che potrebbero non sopravvivere al severo ciclo di vita automobilistico.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Quale corrente di pilotaggio dovrei utilizzare?

R: La corrente operativa tipica è di 50mA, che fornisce i 1800mcd specificati. Può essere pilotato fino a 70mA in continuo per un output più alto, ma deve essere applicato il derating termico come mostrato nel grafico. Non operare al di sotto di 5mA.

D: Come interpreto i due diversi valori di resistenza termica?

R: Il Rth JS \"reale\" è misurato fisicamente ed è più conservativo. Il Rth JS \"elettrico\" è derivato da parametri elettrici e può essere inferiore. Per un design termico affidabile, si consiglia di utilizzare il valore \"reale\" più alto (Max 95 K/W).

D: Posso usare il PWM per la dimmerazione?

R: Sì, il grafico della capacità di gestione degli impulsi fornisce le linee guida. Ad esempio, con un ciclo di lavoro dell'1% (D=0.01), sono consentiti impulsi brevi significativamente superiori a 70mA, consentendo un'efficace dimmerazione PWM.

D: È necessario un dissipatore di calore?

R: Per un funzionamento continuo a 50mA o superiore, specialmente ad alte temperature ambientali, un efficace dissipatore di calore tramite il pad termico del PCB è essenziale per mantenere la temperatura di giunzione sotto i 125°C e preservare l'output luminoso e la longevità.

11. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Caso: Progettazione di una CHMSL (Terza Luce di Stop Centrale)

Un progettista necessita di 15 LED per un array CHMSL. Seleziona LED dal bin di intensità BA (1800-2240 mcd) e dal bin di lunghezza d'onda 3033 (630-633 nm) per la coerenza del colore. Utilizzando un sistema elettrico veicolare a 13.8V e puntando a 50mA per LED, progetta un circuito con tre stringhe parallele da 5 LED ciascuna. Una resistenza in serie è calcolata per ogni stringa in base alla VF tipica di 2.35V (5 * 2.35V = 11.75V). Il valore della resistenza è (13.8V - 11.75V) / 0.05A = 41 Ohm. Viene progettato un PCB con una solida area di rame sotto il pad termico del LED per fungere da dissipatore, mantenendo la temperatura del pad di saldatura sotto gli 80°C per consentire il pieno funzionamento a 50mA secondo la curva di derating.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

Questo è un diodo emettitore di luce a base di semiconduttore di Fosfuro di Alluminio Indio Gallio (AlInGaP). Quando viene applicata una tensione diretta che supera la sua energia di bandgap, elettroni e lacune si ricombinano nella regione attiva, rilasciando energia sotto forma di fotoni. La composizione specifica degli strati di AlInGaP determina l'energia di bandgap, che corrisponde alla lunghezza d'onda della luce rossa emessa (circa 630 nm). La lente epossidica del package PLCC modella l'output luminoso per ottenere l'angolo di visione di 120 gradi.

13. Tendenze e Sviluppi Tecnologici

La tendenza nei LED automobilistici è verso una maggiore efficienza (più lumen per watt), una maggiore densità di potenza e una maggiore integrazione (ad es., package multi-chip, driver integrati). C'è anche una spinta verso una migliore stabilità del colore in funzione della temperatura e della durata. Inoltre, stanno emergendo nuovi formati di package con prestazioni termiche migliorate, come substrati ceramici o package modellati avanzati, per gestire i livelli di potenza più elevati richiesti da applicazioni come i fari adattivi (ADB) e la micro-proiezione. L'aderenza a standard come AEC-Q102 e la resistenza chimica specifica (zolfo, umidità) continua a essere un differenziatore critico per i componenti di grado automobilistico.