Specifiche LED PLCC4 Rosso 3.5x2.8x1.85mm 1.8-2.4V 0.168W - Documento Tecnico Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il RF-RSRA30TS-CD-G è un LED rosso ad alte prestazioni in contenitore PLCC4, progettato per applicazioni di illuminazione automobilistica esigenti. Con dimensioni di 3,50 mm x 2,80 mm x 1,85 mm, questo componente SMD offre eccezionale luminosità e affidabilità. Il dispositivo utilizza tecnologia epitassiale AlGaInP (fosfuro di alluminio, gallio e indio) su un substrato, garantendo un'efficiente emissione luminosa in un intervallo di lunghezza d'onda dominante da 627,5 nm a 637,5 nm. I principali vantaggi includono un angolo di visione estremamente ampio di 120°, la conformità ai test di stress AEC-Q101 per semiconduttori discreti di grado automobilistico e un livello di sensibilità all'umidità di 2. Il LED è conforme alle normative ROHS e REACH, rendendolo adatto per i mercati globali.

Le applicazioni target includono sistemi di illuminazione interni ed esterni per autoveicoli come indicatori del cruscotto, illuminazione ambientale interna, luci di stop e indicatori di direzione. Il contenitore robusto supporta tutti i processi standard di assemblaggio SMT e saldatura a rifusione, ed è disponibile su nastro e bobina per la produzione automatizzata.

2. Interpretazione dei Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Elettriche (Ts=25°C)

La tensione diretta (VF) a una corrente di test di 50mA è specificata con un minimo di 1,8V, tipico 2,2V e massimo 2,4V. Questa tensione diretta relativamente bassa consente un utilizzo efficiente dell'energia nei sistemi automobilistici a 12V se combinata con opportuni resistori limitatori di corrente. La corrente inversa (IR) a VR=5V è inferiore a 10µA, indicando un'eccellente integrità della giunzione. I valori massimi assoluti indicano una corrente diretta massima di 70mA in DC e una corrente diretta di picco di 100mA (al 10% del ciclo di lavoro, larghezza di impulso 10ms), fornendo margine per il funzionamento impulsivo. La dissipazione di potenza è limitata a 168mW e la temperatura di giunzione non deve superare i 120°C.

2.2 Caratteristiche Ottiche (IF=50mA)

L'intensità luminosa (IV) varia da 1200mcd (minimo) a 2800mcd (massimo), con un valore tipico di 1800mcd. Questa elevata luminosità consente la visibilità alla luce solare diretta. La lunghezza d'onda dominante (Wd) è strettamente selezionata da 627,5nm a 637,5nm, garantendo uniformità di colore tra i lotti. L'angolo di visione (2θ1/2) è tipicamente di 120°, fornendo un'ampia copertura luminosa adatta per segnaletica e illuminazione ambientale. La resistenza termica (RTHJ-S) è valutata a 150°C/W massimo, che deve essere considerata nella progettazione termica.

2.3 Valori Massimi Assoluti

L'intervallo di temperatura operativa è da -40°C a +100°C, e l'intervallo di temperatura di stoccaggio è anch'esso da -40°C a +100°C. La capacità di resistenza alle scariche elettrostatiche (ESD) è di 2000V (HBM), con oltre il 90% di resa a questo livello, ma si raccomanda comunque la protezione ESD durante la manipolazione. Il dispositivo è qualificato secondo le linee guida AEC-Q101 per semiconduttori discreti automobilistici.

3. Sistema di Binning

Il prodotto è suddiviso in bin per tensione diretta, intensità luminosa e lunghezza d'onda dominante per garantire una stretta coerenza delle prestazioni.

3.1 Bin di Tensione Diretta (IF=50mA)

Sono definiti sei bin: B1 (1,8-1,9V), B2 (1,9-2,0V), C1 (2,0-2,1V), C2 (2,1-2,2V), D1 (2,2-2,3V), D2 (2,3-2,4V). Questa granularità fine consente ai clienti di selezionare dispositivi corrispondenti al progetto del circuito pilota.

3.2 Bin di Intensità Luminosa (IF=50mA)

Quattro bin: M1 (1200-1500mcd), M2 (1500-1800mcd), N1 (1800-2300mcd), N2 (2300-2800mcd). I bin superiori forniscono una maggiore emissione luminosa, offrendo flessibilità di progettazione.

3.3 Bin di Lunghezza d'Onda Dominante (IF=50mA)

Quattro bin: F2 (627,5-630nm), G1 (630-632,5nm), G2 (632,5-635nm), H1 (635-637,5nm). Il controllo stretto della lunghezza d'onda garantisce un aspetto cromatico uniforme in array multi-LED.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fornisce diverse curve tipiche a Ts=25°C (salvo diversa indicazione) per guidare la progettazione:

• Tensione Diretta vs. Corrente Diretta (Fig. 1-7):La curva mostra una relazione non lineare tipica dei LED. A 1,8V la corrente è prossima allo zero; a 2,2V la corrente raggiunge circa 50mA; a 2,4V la corrente supera i 70mA. I progettisti devono utilizzare resistori limitatori di corrente o driver a corrente costante.
• Corrente Diretta vs. Intensità Relativa (Fig. 1-8):L'intensità relativa aumenta approssimativamente in modo lineare con la corrente diretta da 0 a 70mA, raggiungendo circa il 120% a 70mA rispetto al riferimento di 50mA. Ciò consente la regolazione tramite PWM.
• Temperatura di Saldatura vs. Intensità Relativa (Fig. 1-9):Quando la temperatura del punto di saldatura (Ts) sale da 20°C a 120°C, il flusso luminoso relativo diminuisce fino a circa l'80% a 120°C. La gestione termica è fondamentale per mantenere l'emissione luminosa.
• Temperatura di Saldatura vs. Corrente Diretta (Fig. 1-10):La corrente diretta massima consentita deve essere ridotta all'aumentare della temperatura ambiente. A Ts=100°C, la corrente massima raccomandata è di circa 40mA (rispetto a 70mA a 25°C).
• Tensione Diretta vs. Temperatura di Saldatura (Fig. 1-11):La tensione diretta diminuisce con l'aumentare della temperatura a un ritmo di circa -2mV/°C, il che aiuta a prevenire la fuga termica nei progetti a tensione costante, ma deve essere considerato nei circuiti a corrente costante.
• Diagramma di Radiazione (Fig. 1-12):La distribuzione angolare dell'intensità è quasi Lambertiana con un semiangolo di ±60°, confermando l'angolo di visione di 120°. L'intensità relativa scende al 50% a ±60°.
• Corrente Diretta vs. Lunghezza d'Onda Dominante (Fig. 1-13):All'aumentare della corrente da 0 a 70mA, la lunghezza d'onda dominante si sposta leggermente verso lunghezze d'onda maggiori (spostamento verso il rosso) di circa 2nm. Questo effetto è minimo (<1nm) per correnti vicine alla condizione di test.
• Distribuzione Spettrale (Fig. 1-14):La distribuzione della potenza spettrale raggiunge il picco intorno a 630nm con una larghezza a metà altezza (FWHM) di circa 20nm, caratteristica dei LED rossi AlGaInP.

5. Informazioni Meccaniche e sull'Imballaggio

5.1 Dimensioni del Contenitore

Il LED misura 3,50mm x 2,80mm x 1,85mm (lunghezza x larghezza x altezza). Un segno di polarità è indicato sulla vista dall'alto. La vista dal basso mostra quattro terminali: pin 1 (Anodo), pin 2 (Catodo) e due contatti aggiuntivi (i pin 3 e 4 non sono collegati o possono fungere da supporti meccanici). Le dimensioni del modello di saldatura consigliato (footprint) sono fornite: 2,60mm (larghezza) x 1,60mm (altezza) per ogni pad, con larghezza complessiva di 4,60mm. Tutte le dimensioni hanno una tolleranza di ±0,2mm salvo diversa indicazione.

5.2 Specifiche del Nastro e della Bobina

Il LED è fornito in nastro carrier con passo di 4,00mm, larghezza 8,0mm e dimensioni della tasca di 3,50mm x 3,50mm. Ogni bobina contiene 2000 pezzi. La bobina ha un diametro di 330mm ±1mm, diametro del mozzo di 100mm ±1mm e larghezza di 13,0mm±0,5mm. Un'etichetta sulla bobina indica il numero di parte, il numero di lotto, il codice bin e la quantità.

5.3 Imballaggio Resistente all'Umidità

I LED sono imballati in un sacchetto barriera all'umidità con essiccante e una scheda indicatrice di umidità per mantenere il livello di umidità prima dell'apertura. Condizioni di stoccaggio: prima dell'apertura, conservare a ≤30°C e ≤75%RH per un massimo di un anno; dopo l'apertura, utilizzare entro 24 ore a ≤30°C e ≤60%RH. Se non utilizzato entro 24 ore, cuocere a 60±5°C per >24 ore.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione

Il profilo di rifusione raccomandato si basa sugli standard JEDEC. Parametri chiave: preriscaldamento da 150°C a 200°C in 60-120 secondi; velocità di rampa ≤3°C/s; tempo sopra 217°C (TL) non deve superare i 60 secondi; temperatura di picco (TP) 260°C con tempo massimo entro 5°C dal picco di 10 secondi; velocità di raffreddamento ≤6°C/s. Il tempo totale da 25°C al picco deve essere ≤8 minuti. La saldatura a rifusione non deve essere eseguita più di due volte. Se trascorrono più di 24 ore tra i cicli di saldatura, i LED potrebbero danneggiarsi a causa dell'assorbimento di umidità.

6.2 Saldatura a Mano e Riparazione

Se è necessaria la saldatura a mano, utilizzare un saldatore a ≤300°C per meno di 3 secondi, e una sola volta. Non si raccomanda la riparazione dopo la rifusione. Se inevitabile, utilizzare un saldatore a doppia punta e confermare che non vi siano danni alle caratteristiche del LED.

6.3 Precauzioni per la Manipolazione

L'incapsulamento del LED è in silicone, che è morbido. Non applicare pressione eccessiva sulla superficie della lente durante il prelievo e il posizionamento o la manipolazione. Evitare il montaggio su PCB deformati. Non applicare stress meccanico o vibrazioni durante il raffreddamento dopo la saldatura. Non si raccomanda un raffreddamento rapido. Il contenuto di zolfo nei materiali di accoppiamento non deve superare 100 PPM; bromo e cloro ciascuno<900PPM, totale<1500PPM. I composti organici volatili (VOC) dei materiali di fissaggio possono scolorire il silicone; utilizzare adesivi compatibili.

7. Informazioni sull'Imballaggio e l'Ordine

Imballaggio standard: 2000 LED per bobina. La bobina è inserita in un sacchetto barriera all'umidità con etichetta, quindi imballata in una scatola di cartone. L'etichetta include il numero di parte, il numero di specifica, il numero di lotto, il codice bin (flusso luminoso, cromaticità, tensione diretta, lunghezza d'onda), la quantità e la data. Per l'ordine, viene utilizzato il numero di parte completo RF-RSRA30TS-CD-G. Selezione personalizzata dei bin può essere disponibile su richiesta.

8. Raccomandazioni Applicative

Questo LED rosso è ideale per l'illuminazione automobilistica interna ed esterna. Nelle applicazioni interne (ad es. indicatori del cruscotto, illuminazione ambientale), l'ampio angolo di visione garantisce un'illuminazione uniforme. Nelle applicazioni esterne (ad es. luci di stop, indicatori di direzione), l'elevata intensità luminosa (fino a 2800mcd) fornisce la luminosità necessaria. I progettisti devono incorporare la gestione termica per mantenere la temperatura di giunzione al di sotto di 120°C. Utilizzare driver a corrente costante con opportuni resistori limitatori di corrente. Per il funzionamento impulsivo (ad es. dimmerazione PWM), la corrente diretta di picco può arrivare fino a 100mA a bassi cicli di lavoro. Garantire la protezione ESD durante l'assemblaggio e la manipolazione.

9. Confronto Tecnico

Rispetto ai LED rossi standard incapsulati in epossidica, questo dispositivo PLCC4 offre un angolo di visione più ampio (120° contro i tipici 90°) e una maggiore affidabilità per ambienti automobilistici. La qualifica AEC-Q101 lo differenzia dai LED di grado commerciale, garantendo prestazioni sotto cicli termici, alta temperatura e umidità. L'incapsulamento in silicone offre una migliore resistenza allo stress termico e al degrado UV rispetto all'epossidica. Il binning stretto (passi di 0,1V per VF, 300-500mcd per IV, 2,5nm per lunghezza d'onda) garantisce una superiore coerenza di colore e luminosità tra i lotti di produzione.

10. Domande Frequenti

D: Qual è la corrente diretta consigliata per questo LED?
R: La corrente di test è 50mA, ma la corrente massima assoluta in DC è 70mA. Per una maggiore durata, si consiglia 50mA. Per il funzionamento impulsivo, è consentito fino a 100mA con ciclo di lavoro del 10% (impulso di 10ms).

D: Questo LED può essere utilizzato in applicazioni automobilistiche esterne?
R: Sì. È qualificato secondo AEC-Q101 per uso automobilistico, con un intervallo di temperatura operativa da -40°C a +100°C, adatto per illuminazione esterna.

D: Devo cuocere i LED prima dell'uso?
R: Solo se il sacchetto barriera all'umidità è stato aperto per più di 24 ore, o se l'indicatore di umidità mostra umidità eccessiva. Si consiglia la cottura a 60±5°C per >24 ore.

D: Come seleziono il bin corretto per la mia applicazione?
R: Utilizzare le tabelle di binning. Per un colore rosso coerente, scegliere un bin di lunghezza d'onda (ad es. G1 630-632,5nm). Per la luminosità, selezionare M2 o superiore. Abbinare il bin di tensione all'uscita del driver.

11. Caso di Studio di Progettazione: Illuminazione Ambientale Interna Automobilistica

Considerare un progetto per una striscia di illuminazione ambientale della console centrale di un'auto utilizzando 10 LED. Ogni LED è pilotato a 50mA (tipico). Con una tensione diretta di 2,2V, la tensione diretta totale per la striscia (se collegata in serie) sarebbe di 22V, richiedendo un convertitore boost da una batteria da 12V. In alternativa, utilizzando 5 stringhe parallele di 2 LED ciascuna, ogni stringa ha una tensione di circa 4,4V, con resistori limitatori di corrente. Analisi termica: dissipazione di potenza totale = 10 * 50mA * 2,2V = 1,1W. Se l'ambiente è a 85°C, l'aumento della temperatura di giunzione = potenza * resistenza termica (150°C/W) per LED = 0,11W * 150°C/W = 16,5°C, temperatura di giunzione = 101,5°C (<120°C). Assicurarsi un'area di rame sul PCB per la diffusione del calore. L'ampio angolo di visione di 120° garantisce una distribuzione uniforme della luce senza ottiche secondarie.

12. Principio di Funzionamento

Questo LED rosso utilizza una struttura a pozzi quantici multipli (MQW) in AlGaInP (fosfuro di alluminio, gallio e indio) cresciuta su un substrato (tipicamente GaAs o substrato trasparente). Lo strato attivo emette luce attraverso la ricombinazione elettrone-lacuna quando è polarizzato direttamente. La lunghezza d'onda è determinata dal bandgap del materiale AlGaInP, che viene regolato dalla composizione di alluminio e indio. Il contenitore PLCC4 fornisce una cavità riflettente per migliorare l'estrazione della luce, e la lente in silicone modella il diagramma di radiazione all'angolo di visione specificato di 120°.

13. Tendenze di Sviluppo

La tecnologia LED automobilistica continua a progredire verso una maggiore efficienza luminosa (lm/W) e una migliore gestione termica. Per i LED rossi, i miglioramenti nell'epitassia AlGaInP hanno aumentato l'efficienza, e nuovi design di confezionamento (ad es. package a scala di chip) consentono fattori di forma più piccoli. La tendenza verso l'illuminazione adattiva e i fari a matrice LED richiede un binning più stretto e una maggiore affidabilità. Inoltre, sta emergendo l'adozione di AEC-Q102 (più stringente di Q101). La conformità di questo LED a AEC-Q101 lo posiziona bene per i progetti automobilistici attuali, e le versioni future potrebbero includere protezione ESD integrata e capacità di corrente più elevate.