Scheda Tecnica LED Rosso PLCC-2 - Angolo Visivo 120° - 3550mcd @ 50mA - 2.2V - Grado Automotive - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche di un LED rosso ad alte prestazioni per montaggio superficiale in package PLCC-2. Il dispositivo è progettato principalmente per applicazioni automobilistiche interne impegnative, offrendo una combinazione di elevata emissione luminosa, ampio angolo visivo e robusta affidabilità. I suoi vantaggi principali includono la conformità a severi standard automobilistici come AEC-Q102, un'eccellente resistenza allo zolfo (Classe A1) e l'aderenza a direttive ambientali come RoHS, REACH e requisiti Halogen-Free. Il mercato di riferimento è l'elettronica automobilistica, in particolare per l'illuminazione ambientale interna, la retroilluminazione di interruttori e altre funzioni di indicazione dove l'affidabilità e le prestazioni costanti in condizioni difficili sono fondamentali.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Fotometriche ed Elettriche

Le metriche di prestazione chiave del LED sono definite in condizioni di test standard. La tensione diretta tipica (V_F) è di 2,20V con una corrente diretta (I_F) di 50mA, con un intervallo specificato da 1,75V (Min) a 2,75V (Max). L'intensità luminosa (I_V) è nominalmente di 3550 millicandele (mcd) tipiche nelle stesse condizioni di 50mA, con un minimo di 2800 mcd e un massimo di 5600 mcd. La lunghezza d'onda dominante (λ_d) è centrata a 615nm, definendo il suo colore rosso, con una tolleranza di ±1nm. Il dispositivo presenta un angolo visivo (φ) molto ampio di 120 gradi, garantendo una buona visibilità da posizioni fuori asse. La corrente diretta massima assoluta è di 70mA, e il dispositivo non è progettato per operare con tensione inversa.

2.2 Specifiche Termiche e di Affidabilità

La gestione termica è fondamentale per la longevità del LED. La resistenza termica giunzione-saldatura (R_{th JS}) ha due valori: 85 K/W (tipico, reale) e 60 K/W (tipico, elettrico). La temperatura massima ammissibile della giunzione (T_J) è di 125°C, mentre l'intervallo di temperatura operativa (T_opr) va da -40°C a +110°C. Il dispositivo può resistere a una temperatura di rifusione per saldatura di 260°C per un massimo di 30 secondi. Per la protezione dalle scariche elettrostatiche (ESD), è classificato per 2kV (Modello Corpo Umano). La dissipazione di potenza (P_d) è limitata a 192 mW.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza di colore e luminosità nella produzione, i LED vengono suddivisi in bin.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

L'intensità luminosa è categorizzata in una struttura di binning alfanumerica dettagliata. I bin vanno da L1 (11,2-14 mcd) fino a bin ad alta emissione come GA (18000-22400 mcd). Il dispositivo specifico trattato in questa scheda tecnica, in base alla sua classificazione tipica di 3550 mcd, rientrerebbe nel bin CA (2800-3550 mcd). Questo sistema consente ai progettisti di selezionare componenti con livelli di luminosità strettamente controllati per applicazioni di illuminazione uniforme.

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

Anche la lunghezza d'onda dominante, che determina il colore percepito, è soggetta a binning. I bin sono definiti da codici a quattro cifre che rappresentano la lunghezza d'onda minima e massima in nanometri. Ad esempio, il bin '1215' copre lunghezze d'onda da 612nm a 615nm. La lunghezza d'onda tipica di 615nm del dispositivo lo colloca nel bin '1518' (615-618 nm) o potenzialmente nel bin '1215', a seconda del lotto di produzione specifico. Questo binning preciso è cruciale per applicazioni che richiedono punti colore specifici o miscelazione di colori.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

4.1 Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V)

Il grafico fornito mostra la relazione tra corrente diretta e tensione diretta a 25°C. La curva è caratteristica di un diodo, mostrando un aumento esponenziale della corrente una volta che la tensione diretta supera una soglia (circa 1,7V per questo LED). Questa curva è essenziale per progettare il circuito di limitazione della corrente per garantire un funzionamento stabile.

4.2 Caratteristiche Termiche

Diversi grafici illustrano la variazione delle prestazioni con la temperatura. Ilgrafico Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura di Giunzionemostra che l'emissione luminosa diminuisce all'aumentare della temperatura, un comportamento tipico dei LED. Ilgrafico Tensione Diretta Relativa vs. Temperatura di Giunzionedimostra che V_Fha un coefficiente di temperatura negativo, diminuendo linearmente con l'aumento della temperatura. Igrafici Lunghezza d'Onda Dominante vs. Temperatura di GiunzioneeLunghezza d'Onda Relativa vs. Temperatura di Giunzionemostrano un leggero spostamento della lunghezza d'onda (tipicamente pochi nanometri) con la temperatura, il che è importante per applicazioni critiche per il colore.

4.3 Distribuzione Spettrale e Diagramma di Radiazione

Ilgrafico della Distribuzione Spettrale Relativaconferma l'emissione monocromatica rossa, con un picco intorno a 615nm e pochissima emissione in altre parti dello spettro. IlDiagramma Tipico delle Caratteristiche di Radiazione(non completamente dettagliato nell'estratto) mostrerebbe tipicamente la distribuzione spaziale della luce, illustrando l'angolo visivo di 120° dove l'intensità scende alla metà del suo valore di picco.

4.4 Derating e Gestione degli Impulsi

LaCurva di Derating della Corrente Direttaè fondamentale per l'affidabilità. Mostra la massima corrente diretta continua ammissibile in funzione della temperatura del pad di saldatura (T_S). Ad esempio, a una T_Sdi 110°C, la massima I_Fè ridotta a 55mA. Ilgrafico della Capacità di Gestione degli Impulsi Ammissibiledefinisce la massima corrente di impulso non ripetitiva o ripetitiva ammissibile per varie larghezze di impulso (t_p) e cicli di lavoro (D), utile per la regolazione PWM o condizioni transitorie.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

Il LED utilizza un package standard PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier) per montaggio superficiale. Sebbene le dimensioni meccaniche esatte (lunghezza, larghezza, altezza) siano riferite nella sezione 7 della scheda tecnica ma non fornite nell'estratto, questo tipo di package è ampiamente utilizzato e consente il montaggio automatizzato pick-and-place. Il dispositivo avrà marcature chiare per anodo e catodo per il corretto orientamento sul PCB. Viene fornito un layout consigliato per i pad di saldatura per garantire una corretta formazione del giunto saldato e la dissipazione termica durante la rifusione.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

Il dispositivo è adatto per processi di saldatura a rifusione. Il profilo specificato consente una temperatura di picco di 260°C per un massimo di 30 secondi. I progettisti devono attenersi a questo profilo per prevenire danni termici al package plastico o al die del semiconduttore. Le precauzioni per l'uso includono probabilmente procedure di manipolazione standard per evitare stress meccanici sui terminali, protezione dall'umidità (MSL Livello 2) ed evitare scariche elettrostatiche eccessive. Le condizioni di conservazione adeguate dovrebbero allinearsi all'intervallo di temperatura di conservazione specificato di -40°C a +110°C in un ambiente asciutto.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

Il numero di parte per questo dispositivo è 57-21R-UR0501H-AM. Le informazioni per l'ordine e i dettagli dell'imballaggio (ad es., specifiche del nastro e della bobina, quantità per bobina) sono trattati nelle sezioni 6 e 10 della scheda tecnica. La struttura del numero di parte può codificare informazioni come il colore (R per Rosso), il tipo di package e possibilmente i codici di binning, consentendo un ordinamento preciso del grado di prestazione richiesto.

8. Raccomandazioni per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

L'applicazione principale èl'illuminazione interna automobilistica. Ciò include la retroilluminazione del cruscotto, l'illuminazione ambientale dei vani piedi, la retroilluminazione per pulsanti e interruttori di controllo e indicatori di stato sui console centrali. La sua qualifica AEC-Q102 e la robustezza allo zolfo lo rendono particolarmente adatto per l'ambiente ostile all'interno di un veicolo, che può coinvolgere alte temperature, cicli termici ed esposizione a gas corrosivi.

8.2 Considerazioni di Progettazione

Quando si progetta con questo LED, gli ingegneri devono considerare diversi fattori:
1. Pilotaggio della Corrente:Si raccomanda un driver a corrente costante per mantenere un'emissione luminosa stabile, poiché la luminosità del LED è una funzione della corrente, non della tensione. Il circuito deve limitare I_Fa 50mA per il funzionamento tipico e non superare mai i 70mA.
2. Gestione Termica:Il layout del PCB deve facilitare la dissipazione del calore dai pad di saldatura per prevenire che la temperatura di giunzione superi i 125°C, specialmente in ambienti ad alta temperatura. Si consiglia di utilizzare il layout dei pad raccomandato e possibilmente via termiche.
3. Protezione ESD:Sebbene classificato per 2kV HBM, implementare una protezione ESD di base sulle linee di ingresso è una buona pratica, specialmente durante la manipolazione e il montaggio.
4. Progettazione Ottica:L'angolo visivo di 120° fornisce un'emissione ampia. Per luce focalizzata, potrebbero essere necessarie ottiche secondarie (lenti).

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto ai LED commerciali standard, i principali fattori di differenziazione di questo dispositivo sono le sue certificazioni di affidabilità di grado automotive. La qualifica AEC-Q102 comporta una serie di test rigorosi per il funzionamento ad alta temperatura, lo shock termico, la resistenza all'umidità e la longevità. La classificazione di robustezza allo zolfo Classe A1 indica una resistenza superiore alle atmosfere contenenti zolfo, che è una modalità di guasto comune negli ambienti automobilistici a causa di alcuni composti di gomma e lubrificanti. L'ampio intervallo di temperatura operativa (-40°C a +110°C) supera quello dei tipici LED consumer, garantendo la funzionalità in tutte le condizioni climatiche che un veicolo può incontrare.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Posso pilotare questo LED direttamente con un'alimentazione da 3,3V?
R: No. La tensione diretta tipica è di 2,2V, ma può essere bassa fino a 1,75V. Collegarlo direttamente a una sorgente da 3,3V senza una resistenza di limitazione della corrente o un driver causerebbe un flusso di corrente eccessivo, potenzialmente superando il valore massimo assoluto di 70mA e distruggendo il LED. È obbligatorio un resistore in serie o un driver a corrente costante.

D: Come cambia l'emissione luminosa se lo piloto a 30mA invece che a 50mA?
R: Facendo riferimento algrafico Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta, l'emissione non è proporzionale linearmente alla corrente. A 30mA, l'intensità relativa è approssimativamente 0,6 (o 60%) del suo valore a 50mA. Pertanto, l'intensità luminosa sarebbe di circa 2130 mcd (0,6 * 3550 mcd).

D: Questo LED è adatto per la regolazione PWM?
R: Sì, i LED sono ideali per la regolazione PWM. Ilgrafico della Capacità di Gestione degli Impulsi Ammissibiledovrebbe essere consultato per assicurarsi che la corrente di picco scelta, la larghezza dell'impulso e il ciclo di lavoro siano entro i limiti operativi sicuri. Tipicamente, per frequenze di regolazione superiori a 100Hz, il grafico consente correnti di impulso superiori al massimo in DC, ma la potenza media deve comunque essere gestita.

11. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Caso: Progettazione della Retroilluminazione di un Interruttore Automobilistico.Un progettista deve illuminare una fila di 5 interruttori a pulsante su un console centrale. Ogni interruttore richiede un'illuminazione rossa uniforme e a basso livello. Il progettista seleziona questo LED per la sua affidabilità. Utilizzando un'alimentazione automobilistica da 12V, viene progettato un circuito in cui ogni LED è pilotato da un regolatore di corrente costante dedicato impostato a 50mA. I LED sono posizionati sul PCB dietro una guida luminosa per distribuire uniformemente il fascio di 120° sull'icona dell'interruttore. L'analisi termica conferma che nella peggiore temperatura dell'abitacolo di 85°C, la temperatura del pad di saldatura rimane inferiore a 100°C, mantenendo la corrente diretta entro il limite di derating del grafico, garantendo così l'affidabilità a lungo termine.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

I Diodi Emettitori di Luce (LED) sono dispositivi a semiconduttore che emettono luce attraverso l'elettroluminescenza. Quando una tensione diretta viene applicata attraverso la giunzione p-n, gli elettroni del materiale di tipo n si ricombinano con le lacune del materiale di tipo p nella regione attiva. Questo processo di ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La lunghezza d'onda specifica (colore) della luce emessa è determinata dal bandgap energetico dei materiali semiconduttori utilizzati nella costruzione del chip LED. In questo LED rosso, materiali come Arseniuro di Gallio e Alluminio (AlGaAs) o composti simili sono tipicamente utilizzati per produrre fotoni con una lunghezza d'onda intorno a 615nm, che l'occhio umano percepisce come rosso.

13. Tendenze e Sviluppi Tecnologici

La tendenza nell'illuminazione a LED automobilistica è verso una maggiore efficienza (più lumen per watt), che riduce il consumo energetico e il carico termico. C'è anche una tendenza verso dimensioni del package più piccole con maggiore densità di potenza, consentendo design più compatti e stilistici. Inoltre, l'integrazione dell'elettronica di controllo direttamente con il package LED (ad es., driver LED, circuiti di protezione) sta diventando più comune, semplificando la progettazione del sistema per gli ingegneri. La domanda di gamme di colori ancora più ampie e indici di resa cromatica (CRI) più elevati per l'illuminazione ambientale interna sta anche spingendo i progressi nella tecnologia dei fosfori e nei design multi-chip, sebbene questo dispositivo specifico sia un LED rosso monocromatico. Gli standard di affidabilità continuano a evolversi, con requisiti di vita più lunghi e test per nuovi fattori di stress ambientale.