LED Rosso PLCC4 3.5x2.8x1.85mm - Tensione diretta 1.9-2.5V - Potenza 125mW - Intensità luminosa 1500-2800mcd - Qualificato AEC-Q102

1. Panoramica del prodotto

Questo LED rosso ad alta luminosità è basato sulla tecnologia a semiconduttore AlGaInP e confezionato in un compatto fattore di forma PLCC4 che misura 3,50 mm x 2,80 mm x 1,85 mm. Progettato per applicazioni di illuminazione automobilistica interna ed esterna impegnative, il dispositivo è conforme allo standard di qualificazione dei test di stress AEC-Q102, garantendo un'affidabilità robusta in condizioni operative difficili. Il LED fornisce una gamma di lunghezze d'onda dominanti da 627,5 nm a 635 nm con un tipico angolo di visione di 120°, offrendo un'illuminazione uniforme su un'ampia area. Con una tensione diretta da 1,9 V a 2,5 V a 50 mA e un'intensità luminosa da 1500 mcd a 2800 mcd, bilancia efficienza e luminosità per varie esigenze di segnalazione e illuminazione indicatori.

2. Analisi dei parametri tecnici

2.1 Caratteristiche elettriche e ottiche

A una corrente di prova di 50 mA e una temperatura ambiente di 25 °C, i parametri elettrici e ottici sono definiti come segue:

• Tensione diretta (VF): minimo 1,9 V, valore tipico non fornito, massimo 2,5 V. Tolleranza di misura ±0,1 V.
• Corrente inversa (IR): a tensione inversa 5 V, massimo 10 µA, garantendo bassa dispersione.
• Lunghezza d'onda dominante (λD): 627,5 nm a 635 nm, copre la regione del rosso profondo. Tolleranza di misura ±0,005 nm.
• Intensità luminosa (IV): da 1500 mcd a 2800 mcd, con tolleranza di misura del ±10%.
• Angolo di visione (2θ1/2): 120° tipico, fornisce un'ampia dispersione adatta per applicazioni di indicatori e retroilluminazione.
• Resistenza termica (Rth JS reale): 160 °C/W tipico, 180 °C/W massimo (giunzione a saldatura). Il metodo di misura elettrica produce 80 °C/W tipico, 90 °C/W massimo.

2.2 Valori nominali massimi assoluti

Il dispositivo non deve essere utilizzato oltre i seguenti limiti a 25 °C di temperatura del punto di saldatura:

• Dissipazione di potenza: 175 mW
• Corrente diretta: 70 mA (continua), 100 mA di picco (ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 10 ms)
• Tensione inversa: 5 V
• ESD (HBM): 2000 V
• Temperatura operativa: da -40 °C a +100 °C
• Temperatura di stoccaggio: da -40 °C a +100 °C
• Temperatura di giunzione: 120 °C

Occorre prestare attenzione affinché la dissipazione di potenza non superi il valore nominale massimo assoluto. La corrente massima in funzione deve essere determinata dopo aver misurato la temperatura del pacchetto per garantire che la temperatura di giunzione rimanga al di sotto del limite massimo.

3. Sistema di binning

3.1 Binning della tensione diretta (IF=50 mA)

La tensione diretta è suddivisa in sei bin: B2 (1,9-2,0 V), C1 (2,0-2,1 V), C2 (2,1-2,2 V), D1 (2,2-2,3 V), D2 (2,3-2,4 V), E1 (2,4-2,5 V).

3.2 Binning dell'intensità luminosa

I bin di intensità sono definiti come M2 (1500-1800 mcd), N1 (1800-2300 mcd), N2 (2300-2800 mcd).

3.3 Binning della lunghezza d'onda

Bin della lunghezza d'onda dominante: F2 (627,5-630 nm), G1 (630-632,5 nm), G2 (632,5-635 nm).

Questi bin consentono ai clienti di selezionare dispositivi con tolleranze strette per un colore e una luminosità coerenti nella produzione di massa. Il codice bin sull'etichetta del prodotto indica la combinazione esatta dei gradi di VF, IV e lunghezza d'onda.

4. Curve di prestazione

4.1 Tensione diretta vs. Corrente diretta (curva V-I)

La tensione diretta aumenta in modo non lineare con la corrente. A 1,9 V la corrente è prossima allo zero; a 2,5 V la corrente raggiunge circa 60 mA. La curva indica una tensione diretta tipica intorno a 2,2 V a 50 mA.

4.2 Intensità luminosa relativa vs. Corrente diretta

L'intensità relativa aumenta quasi linearmente con la corrente diretta fino a 60 mA. A 50 mA l'intensità relativa è circa 100% (punto di riferimento). La regolazione tramite riduzione della corrente è efficace, ma si noti che la variazione cromatica è minima in questo intervallo.

4.3 Effetti della temperatura di giunzione

Quando la temperatura di giunzione aumenta da -40 °C a 120 °C, l'intensità luminosa relativa diminuisce di circa il 20% a 120 °C rispetto alla temperatura ambiente. La variazione della tensione diretta (ΔVF) è negativa con la temperatura, diminuendo di circa 0,2 V sull'intero intervallo. La lunghezza d'onda dominante si sposta leggermente (circa 4-5 nm) verso lunghezze d'onda più lunghe all'aumentare della temperatura. Queste caratteristiche sono importanti per la gestione termica in ambienti automobilistici ad alta temperatura.

4.4 Derating della temperatura di saldatura

La corrente diretta massima deve essere ridotta all'aumentare della temperatura del punto di saldatura. A 100 °C di temperatura di saldatura, la corrente consentita scende a circa 20 mA rispetto a 70 mA a 25 °C.

4.5 Diagramma di radiazione

Il diagramma di radiazione mostra un tipico schema Lambertiano con angolo a metà potenza di ±60°, confermando l'ampio angolo di visione di 120°. L'intensità è uniforme all'interno del cono di emissione.

4.6 Distribuzione spettrale

La distribuzione spettrale raggiunge il picco a circa 630 nm con una larghezza a metà altezza (FWHM) di circa 20-25 nm. Non si osserva emissione secondaria, garantendo purezza cromatica.

5. Informazioni meccaniche e di confezionamento

5.1 Dimensioni del pacchetto

Il LED è incapsulato in un pacchetto PLCC4 con dimensioni: lunghezza 3,50 mm, larghezza 2,80 mm, altezza 1,85 mm. Il pacchetto ha un segno di polarità (punto) nella vista dall'alto che indica il catodo. La vista dal basso mostra quattro terminali: pad 1 (catodo), pad 2 (anodo), pad 3 (anodo), pad 4 (catodo) secondo il diagramma di polarità. La polarità è inoltre indicata da uno smusso sull'angolo del pacchetto.

5.2 Schema consigliato del pad di saldatura PCB

La disposizione consigliata del pad PCB include quattro pad: due pad anodici interni (ciascuno 2,20 mm x 0,80 mm) e due pad catodici esterni (ciascuno 2,60 mm x 0,80 mm). L'impronta complessiva è 4,60 mm x 1,60 mm con una spaziatura di 0,70 mm tra i pad. Le tolleranze sono ±0,05 mm salvo diversa indicazione.

5.4 Nastrino e bobina

I dispositivi sono forniti in un nastrino largo 8 mm con fori per ruota dentata a passo 4 mm. Dimensioni del nastro: larghezza 8,00 mm, passo cavità 4,00 mm, dimensione cavità 3,50 mm x 2,80 mm x 1,85 mm. Ogni bobina (diametro 330 mm) contiene 2000 pezzi. Il mozzo della bobina ha un diametro interno di 60 mm con un foro del mozzo di 13,6 mm.

6. Linee guida per saldatura e assemblaggio

6.1 Profilo di saldatura a rifusione

Il profilo di rifusione consigliato (senza piombo) è il seguente:

• Velocità media di rampa: max 3 °C/s da Tsmin (150 °C) a Tp
• Preriscaldamento: 150 °C a 200 °C per 60-120 secondi
• Tempo sopra 217 °C (TL): max 60 secondi
• Temperatura di picco (Tp): 260 °C per max 10 secondi
• Raffreddamento in discesa: max 6 °C/s
• Tempo da 25 °C al picco: max 8 minuti

La saldatura a rifusione non deve superare due volte. Se tra due saldature trascorrono più di 24 ore, i LED potrebbero assorbire umidità e danneggiarsi. Non applicare stress meccanico durante il riscaldamento.

6.2 Saldatura a mano

Se è necessaria la saldatura manuale, utilizzare un saldatore a meno di 300 °C per meno di 3 secondi e solo una volta.

6.3 Stoccaggio e sensibilità all'umidità

Il livello di sensibilità all'umidità è Livello 2. Prima di aprire la busta di alluminio, conservare a ≤30 °C e ≤75% UR per un massimo di un anno dalla data di produzione. Dopo l'apertura, utilizzare entro 24 ore a ≤30 °C e ≤60% UR. Se le condizioni di stoccaggio vengono superate, è necessaria una cottura a 60±5 °C per più di 24 ore.

7. Informazioni su confezionamento e ordinazione

Il prodotto è confezionato in bobine da 2000 pezzi. Ogni bobina è sigillata in una busta barriera all'umidità con un essiccante e una scheda indicatrice di umidità. La scatola di cartone esterna contiene più bobine. Ogni bobina e busta è etichettata con il numero di parte, il numero di specifica, il numero di lotto, il codice bin, la quantità e il codice data. Il codice bin codifica i gradi specifici di intensità luminosa, cromaticità (lunghezza d'onda) e tensione diretta.

8. Raccomandazioni per l'applicazione

8.1 Applicazioni tipiche

Illuminazione interna automobilistica (indicatori del cruscotto, illuminazione ambientale), illuminazione esterna (luci di stop, indicatori di direzione, luci posteriori), interruttori e segnalazione generale. L'ampio angolo di visione e l'elevata luminosità lo rendono adatto per pannelli retroilluminati e retroilluminazione.

8.2 Considerazioni di progettazione

• Gestione termica:Considerata la resistenza termica di 160 °C/W, è necessario un adeguato dissipatore di calore quando si opera vicino alla corrente massima. Mantenere la temperatura del punto di saldatura al di sotto di 100 °C per garantire che la temperatura di giunzione rimanga al di sotto di 120 °C.
• Limitazione della corrente:Utilizzare sempre un resistore in serie o un driver a corrente costante per prevenire sovracorrenti. Piccole variazioni di tensione provocano grandi cambiamenti di corrente a causa della curva I-V ripida.
• Protezione ESD:Il dispositivo è classificato 2 kV HBM. Utilizzare precauzioni ESD appropriate durante la manipolazione e l'assemblaggio.
• Restrizioni su zolfo e alogeni:Mantenere il contenuto di zolfo al di sotto di 100 ppm, bromo al di sotto di 900 ppm, cloro al di sotto di 900 ppm e il totale combinato al di sotto di 1500 ppm per evitare corrosione e degrado del flusso luminoso.
• Composti organici volatili (COV):Evitare adesivi o composti di riempimento che emettono vapori organici che possono penetrare nell'incapsulante in silicone e causare scolorimento.
• Pulizia:Si consiglia l'alcol isopropilico per la pulizia dopo la saldatura. Non utilizzare la pulizia a ultrasuoni poiché potrebbe danneggiare il LED.

9. Confronto tecnologico

Rispetto ai LED rossi convenzionali basati su GaAsP o GaP, questo dispositivo AlGaInP offre un'efficienza luminosa significativamente maggiore (tipicamente 1500-2800 mcd a 50 mA) e una migliore stabilità termica. Il pacchetto PLCC4 a montaggio superficiale con un ampio angolo di visione di 120° offre flessibilità di progettazione per moduli automobilistici con spazio limitato. La qualifica AEC-Q102 garantisce che soddisfi i severi requisiti di affidabilità automobilistica, inclusi shock termico, test di vita e funzionamento ad alta umidità.

10. Domande frequenti

D: Qual è la corrente operativa massima consigliata per questo LED?
R: La corrente diretta continua massima assoluta è 70 mA, ma per un funzionamento affidabile a lungo termine, è necessario applicare il derating in base alla temperatura ambiente e alla gestione termica. Tipicamente, 50 mA è una corrente nominale sicura con un adeguato dissipatore di calore.

D: Questo LED può essere pilotato da un segnale PWM?
R: Sì, il LED può essere modulato a larghezza di impulso per la regolazione dell'intensità. Assicurarsi che la corrente di picco non superi 100 mA e che il ciclo di lavoro sia limitato per mantenere la potenza media al di sotto di 175 mW.

D: Qual è la coerenza cromatica tra i diversi bin di luminosità?
R: I bin della lunghezza d'onda sono indipendenti dai bin di intensità. I clienti dovrebbero selezionare sia i bin della lunghezza d'onda che quelli dell'intensità per un colore e una luminosità coerenti. La variazione tipica della lunghezza d'onda con corrente e temperatura è minima nell'intervallo specificato.

11. Casi d'uso pratici

Caso 1: Lampada combinata posteriore automobilistica
I progettisti hanno utilizzato 18 di questi LED rossi in una configurazione 3 serie 6 paralleli per una luce posteriore. Ogni stringa è stata pilotata a 40 mA con un IC a corrente costante. La simulazione termica ha mostrato che la temperatura di giunzione rimaneva al di sotto di 85 °C con una temperatura ambiente di 50 °C. L'ampio angolo di visione ha eliminato la necessità di ottiche secondarie.

Caso 2: Illuminazione ambientale interna
Per una luce di accento della console centrale, due LED sono stati posizionati dietro una guida luminosa. L'angolo di emissione di 120° ha fornito un'illuminazione uniforme lungo la guida. La bassa tensione diretta ha permesso il pilotaggio diretto da una tensione di 3,3 V con un resistore da 22 Ω per LED, ottenendo 1500 mcd per LED a 30 mA.

12. Principio di funzionamento

Il LED rosso utilizza AlGaInP (fosfuro di alluminio, gallio e indio) come materiale dello strato attivo, che è un semiconduttore a bandgap diretto. Quando polarizzato direttamente, gli elettroni dello strato di tipo n si ricombinano con le lacune nello strato di tipo p, rilasciando energia sotto forma di fotoni. L'energia del bandgap di AlGaInP può essere regolata modificando la composizione di Indio per emettere nella regione del rosso (intorno a 630 nm). La struttura a pozzi quantici multipli migliora l'efficienza di ricombinazione, risultando in un'elevata intensità luminosa anche a correnti moderate. Il substrato trasparente e il design ottimizzato del chip migliorano l'estrazione della luce.

13. Tendenze di sviluppo

La tendenza nei LED rossi per applicazioni automobilistiche è verso una maggiore efficienza (lm/W) e dimensioni del pacchetto più piccole per consentire progetti di illuminazione più compatti. I miglioramenti nella crescita epitassiale di AlGaInP e nella modellatura del chip continuano a spingere l'efficienza luminosa oltre i 100 lm/W per il rosso. Inoltre, l'integrazione della protezione ESD all'interno del pacchetto sta diventando comune. L'adozione di AEC-Q102 e standard simili garantisce che questi LED possano resistere a condizioni automobilistiche difficili. Gli sviluppi futuri potrebbero includere moduli rosso-ambra-verde sintonizzabili a spettro completo utilizzando più chip in un singolo pacchetto PLCC.