LED Rosso 3,50x2,80x1,85mm PLCC4 - Tensione Diretta 2,4V - Dissipazione di Potenza 196mW - Lunghezza d'Onda 621nm - Specifiche Tecniche

1. Panoramica del Prodotto

1.1 Descrizione Generale

Questo prodotto è un diodo emettitore di luce (LED) rosso ad alte prestazioni realizzato con strati epitassiali AlGaInP su un substrato. È alloggiato in un contenitore standard PLCC-4 con dimensioni 3,50 mm × 2,80 mm × 1,85 mm. Il dispositivo è progettato per l'assemblaggio con tecnologia a montaggio superficiale (SMT) ed è qualificato secondo gli standard di grado automobilistico (AEC-Q101), rendendolo adatto per applicazioni impegnative come l'illuminazione interna degli autoveicoli e gli interruttori. Il LED emette un colore rosso intenso con una lunghezza d'onda dominante centrata attorno a 621 nm e offre un angolo di visione molto ampio di 120°.

1.2 Caratteristiche

• Contenitore PLCC-4 (3,50 mm × 2,80 mm × 1,85 mm)
• Angolo di visione estremamente ampio (120°)
• Adatto a tutti i processi di assemblaggio e saldatura SMT
• Disponibile su nastro e bobina (2000 pezzi/bobina)
• Livello di sensibilità all'umidità: Livello 2 (secondo IPC/JEDEC J-STD-020)
• Conformità alle direttive RoHS e REACH
• Qualificato secondo il test di stress AEC-Q101 per semiconduttori discreti di grado automobilistico
• Capacità di resistenza alle scariche elettrostatiche: 2000 V (HBM), con resa >90%

1.3 Applicazioni

• Illuminazione interna autoveicoli (luci soffitto, luci di lettura, illuminazione ambientale)
• Interruttori e luci indicatrici

2. Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Elettriche e Ottiche (a Ts = 25°C, IF = 50 mA)

La tabella seguente riassume i principali parametri elettrici e ottici misurati a una corrente diretta di 50 mA (salvo diversa indicazione):

La tensione diretta viene misurata con una tolleranza di ±0,1 V e la tolleranza dell'intensità luminosa è ±10%. La tolleranza delle coordinate cromatiche (lunghezza d'onda dominante) è ±0,5 nm.

2.2 Valori Massimi Assoluti

Il dispositivo non deve essere utilizzato oltre i valori massimi assoluti elencati di seguito. Il superamento di questi limiti può causare danni permanenti.

2.3 Intervalli di Binning per Tensione Diretta, Intensità Luminosa e Lunghezza d'Onda Dominante

Per garantire prestazioni consistenti, i LED sono raggruppati in categorie (bin) a una corrente di test di 50 mA secondo le seguenti fasce:

• Bin di Tensione Diretta (V_F):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), E2 (2,5–2,6 V), F1 (2,6–2,7 V), F2 (2,7–2,8 V).
• Bin di Intensità Luminosa (I_V):N1 (1800–2300 mcd), N2 (2300–2800 mcd), O1 (2800–3500 mcd).
• Bin di Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):D2 (617,5–620 nm), E1 (620–622,5 nm), E2 (622,5–625 nm).

2.4 Caratteristiche Termiche

La resistenza termica dalla giunzione al punto di saldatura (R_{th J-S}) è al massimo di 130 °C/W. Una corretta gestione termica è essenziale per mantenere la temperatura di giunzione al di sotto di 120 °C. A temperature elevate, la tensione diretta diminuisce e l'intensità luminosa cala. I progettisti devono assicurare un adeguato smaltimento del calore, specialmente quando si opera con correnti vicine al valore massimo (70 mA).

3. Curve di Prestazione

Le caratteristiche ottiche ed elettriche tipiche sono illustrate nelle figure seguenti (fare riferimento al datasheet per i dettagli grafici):

• Tensione Diretta vs. Corrente Diretta (Fig. 1-7):La tensione diretta aumenta in modo non lineare con la corrente, da circa 2,20 V a 0 mA a 2,60 V a 150 mA (condizione di impulso). Alla corrente di test di 50 mA, V_Fè tipicamente 2,4 V.
• Intensità Relativa vs. Corrente Diretta (Fig. 1-8):L'intensità luminosa relativa aumenta quasi linearmente con la corrente diretta fino a 70 mA. A 70 mA, l'intensità è circa l'80% superiore rispetto a 20 mA.
• Temperatura di Saldatura vs. Intensità Relativa (Fig. 1-9):Quando la temperatura ambiente o del punto di saldatura aumenta da 20 °C a 120 °C, l'intensità relativa diminuisce di circa il 15%. È necessaria una declassificazione termica per il funzionamento ad alta temperatura.
• Temperatura di Saldatura vs. Corrente Diretta (Fig. 1-10):Per evitare di superare la temperatura massima di giunzione, la corrente diretta deve essere declassata all'aumentare della temperatura di saldatura. A 100 °C, la corrente massima consentita è di circa 40 mA.
• Tensione Diretta vs. Temperatura di Saldatura (Fig. 1-11):La tensione diretta diminuisce linearmente con la temperatura a un tasso di circa –2 mV/°C.
• Diagramma di Radiazione (Fig. 1-12):Il dispositivo presenta un modello di radiazione di tipo Lambertiano con un ampio angolo a metà intensità di 120°, fornendo un'illuminazione uniforme.
• Corrente Diretta vs. Lunghezza d'Onda Dominante (Fig. 1-13):La lunghezza d'onda dominante si sposta leggermente verso lunghezze d'onda maggiori (spostamento verso il rosso) all'aumentare della corrente. A 70 mA, lo spostamento è di circa +2 nm rispetto a 10 mA.
• Distribuzione Spettrale (Fig. 1-14):Lo spettro di emissione raggiunge il picco a circa 621 nm con una larghezza a metà altezza (FWHM) di circa 20 nm. Il colore è rosso saturo.

4. Confezione Meccanica

4.1 Dimensioni della Confezione

Il LED è confezionato in un contenitore PLCC-4 da 3,50 mm × 2,80 mm × 1,85 mm. La vista dall'alto mostra una forma rettangolare con una lente in silicone trasparente sulla parte superiore. Il catodo e l'anodo sono indicati sulla vista inferiore da un angolo smussato (catodo) e da un segno di riferimento. Tutte le dimensioni sono in millimetri con una tolleranza di ±0,2 mm salvo diversa indicazione.

4.2 Pattern di Saldatura (Pattern di Landa Raccomandato)

Il pattern di landa raccomandato per la progettazione PCB è fornito per garantire una corretta formazione del giunto di saldatura e la dissipazione del calore. Il pattern consiste in due pad rettangolari (2,40 mm × 1,60 mm) con un passo di 4,60 mm tra di loro. L'area totale di rame deve essere massimizzata per migliorare le prestazioni termiche.

4.3 Identificazione della Polarità

Il catodo è indicato da una piccola tacca o smusso sul corpo del contenitore nella vista inferiore. La configurazione dei pin è: Pin 1 (anodo) e Pin 2 (catodo) su un lato, e Pin 3 (anodo) e Pin 4 (catodo) sul lato opposto. Fare riferimento al datasheet per l'orientamento esatto.

5. Assemblaggio e Saldatura

5.1 Profilo di Saldatura a Rifusione

Il LED è progettato per resistere alla saldatura a rifusione secondo il seguente profilo (basato su JEDEC J-STD-020):

La saldatura a rifusione non deve essere eseguita più di due volte. Se l'intervallo tra due cicli di saldatura supera le 24 ore, i LED devono essere cotti (60 °C, 24 h) per prevenire danni da umidità.

5.2 Saldatura a Mano

Se è necessaria la saldatura a mano, utilizzare un saldatore con temperatura inferiore a 300 °C e un tempo di contatto inferiore a 3 secondi. È consentita una sola operazione di saldatura a mano.

5.3 Precauzioni di Manipolazione e Processo

• Non applicare pressione eccessiva sulla lente in silicone. Utilizzare ugelli pick-and-place adeguati progettati per LED incapsulati in silicone.
• Evitare di montare il LED su sezioni di PCB deformate o non complanari.
• Dopo la saldatura, lasciare raffreddare gradualmente la scheda; non forzare il raffreddamento con aria o liquido.
• Non eseguire piegature o torsioni del PCB dopo la saldatura.
• Utilizzare solo solventi di pulizia raccomandati (alcol isopropilico). La pulizia a ultrasuoni non è raccomandata poiché potrebbe danneggiare il LED.

6. Imballaggio e Stoccaggio

6.1 Specifiche di Imballaggio

I LED sono forniti in imballaggio su nastro e bobina con i seguenti dettagli:

• Quantità: 2000 pezzi per bobina.
• Nastro di trasporto: larghezza 8 mm, passo della tasca 4,0 mm, con nastro di copertura.
• Bobina: diametro 330 mm, diametro del mozzo 100 mm, foro del mandrino 13 mm.

6.2 Informazioni sull'Etichetta

Ogni bobina porta un'etichetta con numero di parte, numero di specifica, numero di lotto, codice bin (per VF, IV, lunghezza d'onda), quantità e codice data.

6.3 Borsa Barriera all'Umidità e Condizioni di Stoccaggio

I LED sono sigillati in una borsa barriera all'umidità (MBB) con essiccante. Condizioni di stoccaggio:

7. Test di Affidabilità

7.1 Elementi e Condizioni di Test

Il LED è stato sottoposto ai seguenti test di affidabilità in conformità con gli standard elencati. Ogni test è stato eseguito su 20 campioni con criteri di accettazione di 0 guasti (0/1).

7.2 Criteri di Guasto

Un dispositivo è considerato guasto se supera i seguenti limiti dopo il test:

• Tensione diretta a 50 mA: > 1,1 × limite superiore di specifica (U.S.L.)
• Corrente inversa a 5 V: > 2,0 × U.S.L.
• Flusso luminoso a 50 mA:<< 0,7 × limite inferiore di specifica (L.S.L.)

8. Considerazioni di Progettazione Applicativa

Per ottenere prestazioni e affidabilità ottimali, è necessario seguire le seguenti linee guida di progettazione:

• Limitazione della Corrente:Un resistore in serie è obbligatorio per limitare la corrente diretta a non più di 70 mA. Anche una piccola variazione della tensione di alimentazione può causare una grande variazione di corrente a causa della curva IV ripida.
• Protezione dalla Tensione Inversa:Il LED ha una tensione inversa massima di soli 5 V. Assicurarsi che il circuito non applichi polarizzazione inversa durante il funzionamento o i transitori di commutazione.
• Gestione Termica:A 50 mA, la dissipazione di potenza è di circa 120 mW (V_Ftipica 2,4 V). Con una resistenza termica di 130 °C/W, l'aumento della temperatura di giunzione è di 15,6 °C sopra il punto di saldatura. Per temperature ambiente elevate, declassare la corrente di conseguenza.
• Protezione ESD:Sebbene il LED possa sopportare 2000 V HBM, si consiglia di utilizzare dispositivi di protezione ESD (ad esempio, diodi Zener) nel circuito se il sistema è soggetto a scariche elettrostatiche.
• Compatibilità Chimica:Evitare l'uso di materiali che contengono zolfo, bromo, cloro o composti organici volatili (VOC) che possono emettere gas e attaccare l'incapsulamento in silicone. La concentrazione di zolfo nell'ambiente non deve superare 100 ppm e gli alogeni (Br, Cl) singolarmente al di sotto di 900 ppm, totale al di sotto di 1500 ppm.
• Pulizia:Se è necessaria la pulizia dopo la saldatura, utilizzare alcol isopropilico. Non utilizzare la pulizia a ultrasuoni poiché potrebbe causare danni ai fili di bonding.

9. Vantaggi Comparativi

Rispetto ai LED rossi standard di dimensioni simili, questo dispositivo offre diversi vantaggi distinti:

• Angolo di Visione Ampio:120° (rispetto ai tipici 60°–90°) lo rende ideale per l'illuminazione interna uniforme.
• Alta Luminosità:Fino a 3500 mcd a 50 mA, consentendo l'uso in applicazioni visibili alla luce del giorno.
• Qualificazione Automobilistica:La conformità AEC-Q101 garantisce robustezza in condizioni automobilistiche difficili (temperature estreme, vibrazioni, alta umidità).
• Bassa Resistenza Termica:130 °C/W è competitivo per un contenitore di plastica, consentendo un funzionamento a corrente più elevata con un adeguato smaltimento del calore.
• Tolleranza Stretta sulla Lunghezza d'Onda:Il binning in contenitori da 2,5 nm garantisce la consistenza del colore per gli indicatori degli interruttori.

10. Domande Frequenti (FAQ)

1. D: Qual è la corrente diretta continua massima?R: Il valore massimo assoluto è 70 mA. Per un funzionamento affidabile a lungo termine, si consiglia di rimanere al di sotto di 60 mA in ambienti ad alta temperatura.
2. D: Posso pilotare il LED senza resistore?R: No. Un resistore limitatore di corrente è essenziale per prevenire la fuga termica. Anche una sorgente di tensione costante non è raccomandata perché V_Fvaria con la temperatura.
3. D: Come devo conservare i LED non utilizzati?R: Conservarli nella borsa barriera all'umidità non aperta a ≤30 °C e ≤75% UR. Una volta aperta, utilizzare entro 24 ore o cuocere prima dell'assemblaggio.
4. D: Qual è la differenza tra lunghezza d'onda dominante e lunghezza d'onda di picco?R: La lunghezza d'onda dominante è il colore percepito dall'uomo (per i LED rossi, è tipicamente vicina al picco). La lunghezza d'onda dominante viene misurata secondo gli standard CIE; per questo prodotto, varia da 617,5 a 625 nm.
5. D: Posso utilizzare questo LED per l'illuminazione automobilistica esterna?R: Questo dispositivo è specificato per applicazioni interne. Per l'uso esterno (ad esempio, fanali posteriori), potrebbero essere necessari ulteriori test ambientali (UV, infiltrazione d'acqua).
6. D: Perché la lente in silicone è morbida?R: Il silicone è scelto per la sua eccellente trasmissione della luce e stabilità alle alte temperature. Tuttavia, è più morbido dell'epossidica; evitare di toccare la lente con oggetti appuntiti.

11. Casi Applicativi Pratici

Caso 1: Luce del Soffitto Automobilistica

Un singolo LED può sostituire una lampadina a incandescenza tradizionale in una luce del soffitto. Con una corrente di 50 mA, il LED fornisce ~2,9 cd, sufficiente per illuminare l'interno di una piccola auto. L'ampio angolo di visione garantisce una distribuzione uniforme della luce. Un resistore da 18 Ω (per una tensione di 12 V) limita la corrente a ~50 mA, assumendo una tipica V_Fdi 2,4 V. Il LED può essere montato su un PCB con nucleo in alluminio (MCPCB) per lo smaltimento del calore.

Caso 2: Retroilluminazione di Interruttori

Per un interruttore a pulsante, il LED può essere posizionato dietro un pulsante traslucido. Con una corrente di pilotaggio inferiore (20 mA), l'intensità (~1,5 cd) è adeguata per l'indicazione ambientale. Ciò riduce il consumo energetico e la generazione di calore. Il piccolo contenitore PLCC-4 si adatta bene ai PCB standard in FR4.

12. Principio di Funzionamento

Il LED è una sorgente luminosa a semiconduttore basata sul sistema di materiali AlGaInP (fosfuro di alluminio, gallio e indio). Quando viene applicata una polarizzazione diretta attraverso la giunzione p-n, gli elettroni dal lato n si ricombinano con le lacune dal lato p nella regione attiva. Questa ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce) con una lunghezza d'onda determinata dall'energia di bandgap del composto AlGaInP. Controllando attentamente la composizione, l'emissione è sintonizzata sulla parte rossa dello spettro (~621 nm). Il contenitore PLCC-4 utilizza una lente in silicone trasparente per migliorare l'estrazione della luce e fornire un ampio diagramma di radiazione.

13. Tendenze di Sviluppo

La tendenza nell'illuminazione interna automobilistica è verso una maggiore efficienza, confezioni più piccole e una migliore consistenza del colore. Gli sviluppi futuri possono includere:

- Integrazione di più LED in un unico contenitore per soluzioni RGB o bianco sintonizzabile.

- Miglioramento della resistenza termica attraverso design di confezioni avanzati (ad esempio, utilizzando leadframe metallici o substrati ceramici).

- Livelli di luminosità più elevati per supportare display leggibili alla luce del giorno.

- Tolleranze di binning più strette come richiesto dai sistemi di illuminazione adattativa.

- Maggiore utilizzo di LED nell'illuminazione incentrata sull'uomo (HCL) per il controllo dell'atmosfera.

Questo prodotto, con la sua qualificazione AEC-Q101 e l'emissione ad ampio angolo, è ben posizionato per la prossima generazione di illuminazione interna automobilistica.