Specifica LED Bianco 3.5x2.8x1.84mm, 3.1V, 30mA, 91mW - Pacchetto PLCC2

1. Panoramica del Prodotto

Questo LED bianco è realizzato utilizzando un chip blu combinato con fosforo per produrre luce bianca. È alloggiato in un compatto pacchetto PLCC2 di dimensioni 3,50 mm x 2,80 mm x 1,84 mm (lunghezza x larghezza x altezza). Il dispositivo è progettato per applicazioni di illuminazione generale, in particolare illuminazione automobilistica interna e interruttori, ed è conforme alle linee guida di qualificazione dei test di stress AEC-Q101 per semiconduttori discreti di grado automobilistico. Le caratteristiche principali includono un angolo di visione estremamente ampio, idoneità per tutti i processi di assemblaggio SMT e saldatura e disponibilità in confezione nastro e bobina. Il livello di sensibilità all'umidità è Livello 2 secondo gli standard JEDEC e il componente soddisfa i requisiti RoHS e REACH.

2. Analisi dei Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Ottiche ed Elettriche (Ts=25°C)

A una corrente di prova di 3mA, la tensione diretta (VF) varia da 2,5V a 3,1V, con valori tipici intorno a 2,7V-3,1V. La corrente inversa (IR) a VR=5V è massimo 10 µA, garantendo bassa dispersione. L'intensità luminosa (IV) a 3mA è compresa tra 23 mcd e 53 mcd, a seconda del bin. L'angolo di visione (2θ1/2) è tipicamente di 120 gradi, fornendo un'ampia diffusione della luce. La resistenza termica dal giunto al punto di saldatura (RTHJ-S) è valutata al massimo 300 °C/W.

2.2 Valori Massimi Assoluti

Il dispositivo può sopportare una dissipazione di potenza (PD) fino a 91 mW. La massima corrente diretta continua è 30 mA, mentre la corrente diretta di picco (ciclo di lavoro 1/10, impulso 10ms) può raggiungere 100 mA. La tensione inversa è limitata a 5V. La resistenza alle scariche elettrostatiche (HBM) è 2000V. Le temperature operative e di stoccaggio vanno entrambe da -40°C a +100°C, con una temperatura massima del giunto di 120°C. I progettisti devono garantire che la dissipazione di potenza non superi il valore massimo assoluto e che la corrente sia limitata utilizzando resistori appropriati per prevenire la fuga termica.

3. Sistema di Binning

3.1 Binning di Tensione Diretta e Intensità Luminosa (IF=3mA)

Il LED è suddiviso in bin per tensione diretta e intensità luminosa. I bin di tensione includono E2 (2,5-2,6V), F1 (2,6-2,7V), F2 (2,7-2,8V), G1 (2,8-2,9V), G2 (2,9-3,0V), H1 (3,0-3,1V). I bin di intensità luminosa sono C20 (23-28 mcd), D10 (28-35 mcd), D20 (35-43 mcd), E10 (43-53 mcd). Questo binning consente ai clienti di selezionare LED con prestazioni elettriche e ottiche coerenti per le loro applicazioni specifiche.

3.2 Binning Cromatico

Il LED è anche raggruppato per coordinate di colore basate sulla cromaticità CIE 1931 (x,y). Sono definiti quattro bin principali: M02, M03, P02, P03. Ogni bin ha una regione rettangolare nel diagramma cromatico, garantendo coerenza del colore. Ad esempio, M02 copre x=0,2766-0,2866, y=0,2397-0,2477; M03 copre x=0,2857-0,2957, y=0,2557-0,2637; P02 copre x=0,2674-0,2820, y=0,2317-0,2397; P03 copre x=0,2766-0,2911, y=0,2477-0,2557. Questi bin corrispondono a luce bianca con temperature di colore correlate nel range dal bianco caldo al bianco neutro.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

4.1 Tensione Diretta vs. Corrente Diretta (Curva IV)

La tipica caratteristica tensione diretta vs. corrente diretta (Fig. 1-7) mostra un aumento esponenziale: a 2,5V la corrente è quasi zero, salendo a circa 5mA a 2,7V, 15mA a 2,9V e 30mA a 3,1V. Questa curva è essenziale per progettare circuiti di pilotaggio, poiché piccole variazioni di tensione portano a grandi variazioni di corrente. Si consiglia un resistore in serie per la regolazione della corrente.

4.2 Intensità Relativa vs. Corrente Diretta

L'intensità luminosa relativa aumenta con la corrente diretta in modo sublineare (Fig. 1-8). A 3mA, l'intensità è circa 100%; a 1mA scende a circa 40%; a 5mA raggiunge circa 170%. Operare a correnti più elevate aumenta la luminosità ma genera anche più calore, quindi la gestione termica è fondamentale.

4.3 Dipendenza dalla Temperatura

Le Figure 1-9 a 1-11 mostrano l'effetto della temperatura di saldatura (Ts) sulle prestazioni. L'intensità relativa diminuisce leggermente con l'aumentare della temperatura: a 100°C, l'intensità scende a circa il 90% del valore a 25°C. La corrente diretta massima deve essere ridotta all'aumentare della temperatura. Anche la tensione diretta diminuisce con la temperatura (circa -2mV/°C), influenzando il consumo energetico. Lo spostamento del colore con la temperatura (Fig. 1-13) mostra un leggero movimento nel diagramma cromatico: la coordinata x aumenta di circa 0,005 e y diminuisce di circa 0,005 da 25°C a 105°C.

4.4 Diagramma di Radiazione

Il diagramma di radiazione (Fig. 1-12) indica un pattern di emissione quasi Lambertiano con intensità relativa che scende al 50% a circa ±60°, confermando l'angolo di visione di 120°. Questa ampia distribuzione è ideale per applicazioni che richiedono illuminazione uniforme su un'ampia area.

4.5 Spettro

Lo spettro (Fig. 1-14) mostra un picco blu intorno a 450nm dal chip InGaN e un ampio picco di fosforo giallo centrato vicino a 550nm, risultando nell'emissione di luce bianca. La distribuzione spettrale copre 400-700nm.

5. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

5.1 Dimensioni del Pacchetto

Il pacchetto LED è lungo 3,50 mm, largo 2,80 mm e alto 1,84 mm (vista dall'alto). La vista dal basso mostra un pad anodico centrale (2,50 mm x 2,18 mm) e un pad catodico (0,75 mm x 2,00 mm). Il segno di polarità è indicato sul pacchetto. Il pattern di saldatura consigliato (land pattern) ha dimensioni: 2,40 mm x 1,25 mm per il catodo, 4,45 mm x 2,40 mm complessivo. Le tolleranze sono ±0,2 mm se non diversamente specificato.

5.2 Confezione in Nastro e Bobina

I LED sono confezionati in nastro portante con passo di 8 mm, 2000 pezzi per bobina. Dimensioni della bobina: diametro 178±1 mm, larghezza 60±1 mm, diametro del mozzo 13,0±0,5 mm. Il nastro ha un segno di polarità e un nastro di copertura superiore. L'etichettatura include numero parte, numero specifica, numero lotto, codice bin, flusso luminoso (o intensità), bin cromatico, tensione diretta, codice lunghezza d'onda, quantità e codice data.

5.3 Confezione Barriera all'Umidità

Le bobine sono poste in sacchetti barriera all'umidità con indicatore di umidità e essiccante. Dopo l'apertura, i LED devono essere utilizzati entro 24 ore se conservati a ≤30°C/≤60%RH. Se la conservazione supera il tempo raccomandato, è necessario un essiccamento a 60±5°C per >24 ore.

6. Linee Guida per la Saldatura

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione

Il profilo di rifusione raccomandato (Fig. 3-1, Tabella 3-1) specifica: velocità media di rampa ≤3°C/s; preriscaldamento da 150°C a 200°C per 60-120s; tempo sopra 217°C (TL) max 60s; temperatura di picco (TP) 260°C per max 10s; velocità di raffreddamento ≤6°C/s. Tempo totale da 25°C al picco max 8 minuti. Sono consentiti solo due cicli di rifusione; se più di 24 ore tra i cicli, è necessario essiccare prima della seconda rifusione.

6.2 Saldatura a Mano e Riparazione

Saldatura a mano: temperatura del saldatore<300°C, tempo<3s, una sola volta. Non si raccomanda la riparazione dopo rifusione, ma se necessaria, utilizzare un saldatore a doppia punta. Evitare stress meccanico sull'incapsulante in silicone durante il riscaldamento.

6.3 Considerazioni Speciali

L'incapsulante del LED è silicone, che è morbido. Evitare pressione eccessiva sulla superficie superiore durante il pick-and-place. Non montare su PCB deformati o piegare la scheda dopo la saldatura. Non applicare forza o vibrazioni durante il raffreddamento. Non è consentito un raffreddamento rapido dopo la rifusione.

7. Informazioni di Ordinazione e Conservazione

7.1 Quantità di Confezionamento

La quantità standard di confezionamento è di 2000 pezzi per bobina. Per volumi più elevati, le bobine sono imballate in scatole di cartone. L'etichettatura segue il formato mostrato nel datasheet.

7.2 Condizioni di Conservazione

Sacchetti barriera all'umidità non aperti: temperatura ≤30°C, umidità ≤75%, durata di conservazione 1 anno dalla data di produzione. Dopo l'apertura: uso raccomandato entro 24 ore a ≤30°C/≤60%RH. Se non utilizzato entro 24 ore, essiccare a 60±5°C per >24 ore prima dell'uso. L'essiccante deve rimanere blu; se è sbiadito, è necessario essiccare.

8. Raccomandazioni Applicative

8.1 Applicazioni Tipiche

Questo LED bianco è ideale per illuminazione automobilistica interna come luci soffitto, luci mappa, illuminazione ambientale e retroilluminazione del cruscotto. È anche adatto per interruttori e indicatori in automotive ed elettronica di consumo. L'ampio angolo di visione e le dimensioni compatte lo rendono versatile per progetti con spazio limitato.

8.2 Considerazioni di Progettazione

La gestione termica è fondamentale: utilizzare un pad PCB adeguato e un dissipatore per mantenere la temperatura del giunto ≤120°C. Utilizzare resistori limitatori di corrente; non superare 30mA di corrente diretta continua. Per applicazioni a impulsi, limitare la corrente di picco a 100mA con ciclo di lavoro del 10%. Sono necessarie misure di protezione ESD poiché il dispositivo può essere danneggiato da scariche >2000V (HBM). Evitare di esporre il LED ad ambienti con zolfo >100ppm o alogeni (Br<900ppm, Cl<900ppm, totale<1500ppm) per prevenire corrosione o scolorimento. La pulizia è raccomandata con alcol isopropilico; la pulizia a ultrasuoni potrebbe danneggiare il LED.

9. Confronto Tecnico

Rispetto a LED bianchi PLCC2 simili, questo dispositivo offre la qualificazione AEC-Q101, garantendo affidabilità per applicazioni automobilistiche. L'ampio angolo di visione (120°) fornisce una migliore distribuzione della luce rispetto ai LED ad angolo più stretto. Le opzioni di binning per tensione, intensità e colore consentono un abbinamento con tolleranze strette. La temperatura massima di esercizio di 100°C (ambiente) e la temperatura del giunto di 120°C sono competitive. Tuttavia, la relativamente bassa intensità luminosa (max 53mcd a 3mA) potrebbe richiedere più dispositivi per esigenze di maggiore luminosità. L'altezza del pacchetto di 1,84 mm è leggermente maggiore rispetto ad alcuni LED ultra-sottili, ma ancora adatta per la maggior parte dei progetti.

10. Domande Frequenti

D: Posso pilotare questo LED direttamente da un alimentatore a 3.3V?
R: Non direttamente; è necessario utilizzare un resistore in serie. A 3.3V, la tensione diretta potrebbe essere bassa fino a 2.5V, portando a una corrente eccessiva. Calcolare il valore del resistore: R = (Valim - VF) / I. Per 30mA, assumendo VF=2.7V, R = (3.3-2.7)/0.03 = 20Ω. Utilizzare il valore standard più vicino e verificare la dissipazione di potenza.

D: Qual è la temperatura di colore tipica?
R: Basandosi sui bin cromatici, la temperatura di colore varia da circa 3000K a 5000K a seconda del bin. Ad esempio, i bin M02 e M03 corrispondono a bianco caldo, mentre P02 e P03 sono leggermente più freddi. La CCT esatta può essere calcolata dalle coordinate xy utilizzando formule di approssimazione.

D: Come gestire più LED in serie o parallelo?
R: Quando si collegano in serie, le tensioni dirette si sommano; assicurarsi che la tensione totale disponibile sia sufficiente. Per rami in parallelo, ogni LED deve avere il proprio resistore in serie per bilanciare la corrente. La distribuzione termica deve essere considerata.

D: Questo LED è adatto per uso esterno?
R: L'intervallo di temperatura operativa è da -40 a +100°C, che copre la maggior parte degli ambienti interni e automobilistici. Tuttavia, il pacchetto non è stabilizzato ai raggi UV e potrebbe subire degradazione se esposto alla luce solare diretta. Per applicazioni esterne, potrebbe essere necessaria una protezione aggiuntiva (ad es., rivestimento conforme).

11. Esempi Pratici di Utilizzo

Esempio 1: Luce Soffitto Auto
Una luce soffitto richiede illuminazione uniforme. Utilizzando 6 di questi LED bianchi disposti in un array circolare, ciascuno pilotato a 20mA, fornisce luminosità sufficiente per l'illuminazione interna. L'ampio angolo di visione garantisce l'assenza di punti scuri. È possibile aggiungere una lente per diffondere ulteriormente la luce. I LED sono saldati su un PCB in alluminio per la dissipazione del calore.

Esempio 2: Retroilluminazione Pulsante
Per un interruttore, un LED è posizionato dietro il pulsante. Operando a 3mA, fornisce circa 30mcd, sufficiente per un piccolo indicatore. Il LED è montato superficialmente sul PCB, e una guida luce dirige la luce verso il pulsante. La bassa corrente minimizza la generazione di calore.

12. Principio di Funzionamento

Il LED bianco funziona secondo il principio della conversione del fosforo. Un chip LED blu InGaN/GaN emette luce blu a circa 450nm. Questa luce blu eccita un fosforo a emissione gialla (tipicamente YAG:Ce), che converte verso il basso parte della luce blu in un'ampia emissione gialla. La combinazione della luce blu residua e della luce gialla appare bianca all'occhio umano. La temperatura di colore esatta è determinata dalla composizione e concentrazione del fosforo. Il LED è pilotato da una corrente diretta, che inietta elettroni e lacune nella regione attiva, ricombinandosi per produrre fotoni.

13. Tendenze di Sviluppo

La tendenza nei LED bianchi per automotive e illuminazione generale è verso una maggiore efficacia (lm/W) e una migliore resa cromatica. Future iterazioni di questo pacchetto PLCC2 potrebbero utilizzare fosfori più efficienti con bande di emissione più strette per ottenere maggiore efficacia e migliore qualità del colore. Inoltre, è prevista l'integrazione con pilotaggio intelligente e sistemi sintonizzabili sul colore. La qualificazione AEC-Q101 indica una spinta verso una maggiore affidabilità per ambienti ostili. La miniaturizzazione continua, con pacchetti più sottili e impronte più piccole. Tuttavia, la gestione termica rimane una sfida chiave all'aumentare delle densità di potenza.