Scheda Tecnica LED 3011-UG0201H-AM - PLCC-2 - 3.0V - 20mA - Verde - Documento Tecnico Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il 3011-UG0201H-AM è un LED laterale compatto e ad alta luminosità, progettato principalmente per applicazioni con spazio limitato che richiedono illuminazione dal lato del componente. Utilizza un package superficiale PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier), che offre buone prestazioni termiche e stabilità meccanica per i processi di assemblaggio automatizzato. Il dispositivo emette una luce verde con una lunghezza d'onda dominante tipica di 523 nm. Una caratteristica chiave è il suo ampio angolo visivo di 120 gradi, che lo rende adatto per applicazioni in cui la luce deve essere dispersa su un'ampia area piuttosto che focalizzata in un fascio stretto. Il prodotto è qualificato secondo lo stringente standard AEC-Q101 per componenti automotive, garantendo affidabilità in condizioni ambientali severe. È inoltre conforme alle direttive ambientali RoHS e REACH e mostra robustezza allo zolfo, fondamentale per la longevità in alcune atmosfere automotive e industriali.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

I vantaggi principali di questo LED includono il suo fattore di forma laterale compatto, l'alta intensità luminosa per le sue dimensioni e l'affidabilità di grado automotive. La combinazione di un ampio angolo visivo e di un'emissione verde costante lo rende ideale per funzioni di retroilluminazione e indicazione dove lo spazio è prezioso. Il mercato di riferimento è prevalentemente l'industria automotive, in particolare per applicazioni di illuminazione interna come la retroilluminazione di interruttori, pulsanti, quadranti strumenti e altri pannelli di controllo. La sua robustezza lo rende anche un candidato per pannelli di controllo industriali ed elettronica di consumo dove è richiesta un'illuminazione indicatrice affidabile.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

Questa sezione fornisce un'analisi oggettiva e dettagliata dei principali parametri elettrici, ottici e termici specificati nella scheda tecnica.

2.1 Caratteristiche Fotometriche ed Elettriche

Il punto di funzionamento centrale per questo LED è definito a una corrente diretta (I_F) di 20 mA. A questa corrente, l'intensità luminosa tipica è di 850 millicandele (mcd), con un minimo di 710 mcd e un massimo di 1800 mcd. La tensione diretta (V_F) a 20 mA è tipicamente di 3,0 volt, con un intervallo da un minimo di 2,75V a un massimo di 3,75V. È cruciale per i progettisti di circuiti tenere conto di questo intervallo di V_F per garantire una corretta regolazione della corrente su tutte le unità. La lunghezza d'onda dominante è tipicamente di 523 nm (verde), con un intervallo da 520 nm a 535 nm. L'angolo visivo, definito come l'angolo fuori asse in cui l'intensità scende alla metà del suo valore di picco, è di 120 gradi con una tolleranza di ±5 gradi.

2.2 Valori Massimi Assoluti e Gestione Termica

Il dispositivo ha un valore massimo assoluto di corrente diretta di 30 mA e un limite di dissipazione di potenza di 112 mW. Superare questi limiti può causare danni permanenti. La temperatura di giunzione (T_J) non deve superare i 125°C. La resistenza termica dalla giunzione al punto di saldatura è specificata in due modi: un metodo elettrico (R_{th JS el}) con un massimo di 160 K/W, e un metodo reale (R_{th JS real}) con un massimo di 200 K/W. Questo parametro è vitale per il progetto termico; ad esempio, a pieni 30 mA e una V_F tipica di 3,0V (90 mW di potenza), l'innalzamento della temperatura di giunzione rispetto al punto di saldatura potrebbe essere fino a 18°C (90mW * 200K/W). L'intervallo di temperatura di funzionamento e di stoccaggio è da -40°C a +110°C. Il dispositivo è sensibile all'ESD e richiede opportune precauzioni di manipolazione.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

La scheda tecnica delinea una struttura di binning completa per l'intensità luminosa e la lunghezza d'onda dominante, che è una pratica standard per garantire la coerenza di colore e luminosità nella produzione.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

L'intensità luminosa è categorizzata in bin denotati da un codice lettera-numero (es. L1, V2, AA). Ogni bin definisce un intervallo specifico di intensità minima e massima in millicandele (mcd). Per il 3011-UG0201H-AM, i bin di output possibili evidenziati sono V1 (710-900 mcd) e V2 (900-1120 mcd), che si allineano con la specifica tipica di 850 mcd. La tabella di binning si estende ben oltre questi intervalli, indicando che lo stesso package può essere utilizzato per LED con diverse tecnologie di chip o gradi di prestazione.

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

Allo stesso modo, la lunghezza d'onda dominante è suddivisa in bin. Il bin specifico per questa parte è 5963, che corrisponde a un intervallo di lunghezza d'onda di 520-535 nm. La tolleranza per la misurazione della lunghezza d'onda è di ±1 nm. Questo binning garantisce che il colore verde emesso sia coerente da un LED all'altro all'interno del lotto definito.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

I grafici forniti offrono una visione approfondita del comportamento del LED in condizioni variabili.

4.1 Curva IV e Intensità Relativa

Il grafico Corrente Diretta vs. Tensione Diretta mostra una classica relazione esponenziale del diodo. La tensione aumenta bruscamente a correnti molto basse e poi aumenta in modo più lineare sopra ~2,8V. Il grafico Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta è quasi lineare da 0 a 20 mA, mostrando che l'output luminoso è direttamente proporzionale alla corrente in questa regione, il che è ideale per la regolazione analogica della luminosità.

4.2 Dipendenza dalla Temperatura

Le caratteristiche di temperatura sono critiche per le applicazioni automotive. Il grafico Tensione Diretta Relativa vs. Temperatura di Giunzione mostra un coefficiente di temperatura negativo; V_F diminuisce linearmente all'aumentare della temperatura (circa -2 mV/°C). Questo può essere utilizzato per il rilevamento indiretto della temperatura. Il grafico Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura di Giunzione mostra che l'intensità diminuisce all'aumentare della temperatura. A 110°C, l'intensità è solo circa il 70% del suo valore a 25°C. Questo deve essere preso in considerazione nei progetti per garantire una luminosità sufficiente ad alte temperature ambientali. Anche la lunghezza d'onda si sposta con la temperatura (circa +0,1 nm/°C).

4.3 Derating e Gestione degli Impulsi

La Curva di Derating della Corrente Diretta determina la massima corrente continua ammissibile in base alla temperatura del punto di saldatura. Ad esempio, a una temperatura del punto di 110°C, la corrente massima è di 20 mA. Il grafico Capacità di Gestione degli Impulsi Permissibili mostra che il LED può sopportare correnti impulsive molto più elevate (fino a 300 mA per impulsi molto brevi e a basso ciclo di lavoro) senza danni, il che è utile per applicazioni di segnalazione stroboscopica o ad alta visibilità.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

Il LED è alloggiato in un package PLCC-2. Il disegno meccanico mostrerebbe tipicamente una vista dall'alto e una laterale con dimensioni critiche come lunghezza totale, larghezza, altezza, spaziatura dei terminali e posizione della lente ottica. Il design laterale significa che l'emissione luminosa principale è parallela alla superficie del PCB. Il package include un pad termico (punto di saldatura) essenziale per la dissipazione del calore. La polarità è indicata dal segno del catodo, che è un identificatore visivo sul corpo del package.

6. Linee Guida per la Saldatura e l'Assemblaggio

6.1 Profilo di Rifusione

Il dispositivo è classificato per la rifusione con una temperatura di picco di 260°C per un massimo di 30 secondi. Il profilo di saldatura raccomandato dovrebbe seguire le linee guida standard IPC/JEDEC per dispositivi a montaggio superficiale, incluse le fasi di preriscaldamento, stabilizzazione, rifusione e raffreddamento. Il Livello di Sensibilità all'Umidità (MSL) è 2, il che significa che il componente deve essere essiccato se esposto all'aria ambiente per più di un anno prima dell'uso, per prevenire l'effetto "popcorn" durante la rifusione.

6.2 Progetto Consigliato del Pad di Saldatura

Viene fornito un land pattern raccomandato (impronta del pad di saldatura) per garantire una saldatura affidabile e un corretto allineamento. Questo pattern include tipicamente i pad per i due terminali elettrici e un pad più grande per la connessione termica al PCB. Seguire questo progetto ottimizza la resistenza del giunto di saldatura, l'auto-allineamento durante la rifusione e le prestazioni termiche.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

I componenti sono forniti su nastro e bobina per l'assemblaggio automatizzato pick-and-place. Le informazioni sull'imballaggio specificano le dimensioni della bobina, la larghezza del nastro, la spaziatura delle tasche e l'orientamento dei componenti sul nastro. Il numero di parte 3011-UG0201H-AM segue un probabile sistema di codifica interno dove "3011" potrebbe riferirsi alla dimensione/stile del package, "UG" al colore (Ultra Green) e "0201H" a specifici bin di prestazione o caratteristiche. L'ordinazione si basa su questo numero di parte completo.

8. Suggerimenti Applicativi e Considerazioni di Progetto

8.1 Circuiti Applicativi Tipici

In un'applicazione tipica, il LED è pilotato da una sorgente di corrente costante o attraverso una resistenza limitatrice di corrente collegata a un'alimentazione di tensione. Il valore della resistenza è calcolato come R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Utilizzare il massimo V_F(3,75V) per il calcolo garantisce che la corrente non superi il livello desiderato anche con la variazione da unità a unità. Per i sistemi automotive a 12V, una resistenza in serie è comune, ma per precisione o regolazione della luminosità, è consigliato un driver IC dedicato per LED.

8.2 Considerazioni di Progetto

• Gestione Termica:Assicurarsi che il PCB abbia un'adeguata area di rame collegata al pad termico per dissipare il calore, specialmente se si opera vicino ai valori massimi o ad alte temperature ambientali.
• Protezione ESD:Implementare protezioni ESD sulle linee di ingresso e seguire le corrette procedure di manipolazione durante l'assemblaggio.
• Progetto Ottico:Considerare l'angolo visivo di 120 gradi quando si progettano guide di luce o diffusori per ottenere un'illuminazione uniforme.
• Derating della Corrente:Utilizzare la curva di derating per selezionare una corrente di funzionamento appropriata per la massima temperatura ambientale prevista.

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Posso pilotare questo LED a 30 mA in modo continuo?

R: Solo se la temperatura del punto di saldatura è mantenuta a 25°C o inferiore, il che spesso non è pratico. Fare riferimento alla curva di derating; a una temperatura del punto più realistica di 80°C, la corrente continua massima è di circa 26 mA.

D: Perché l'intensità luminosa è specificata a 20 mA ma la corrente massima è 30 mA?

R: 20 mA è la condizione di test standard che definisce le prestazioni tipiche. Il valore di 30 mA è il massimo assoluto che non deve essere superato. Operare sopra i 20 mA produrrà più luce ma genererà più calore e ridurrà la durata di vita.

D: Come interpreto i due diversi valori di resistenza termica?

R: R_{th JS el}(160 K/W) è derivato da un metodo di misurazione elettrico ed è spesso usato per calcoli teorici. R_{th JS real}(200 K/W) è considerato un valore più realistico per il progetto termico pratico. Utilizzare il valore più alto fornisce un margine di progetto più sicuro.

10. Principio di Funzionamento e Tendenze Tecnologiche

10.1 Principio di Funzionamento di Base

Questo LED è un dispositivo a semiconduttore basato su una giunzione p-n. Quando viene applicata una tensione diretta che supera la soglia del diodo, elettroni e lacune si ricombinano nella regione attiva, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica composizione materiale degli strati semiconduttori determina la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa. Il package PLCC incorpora una lente in epossidico modellata che sagoma l'output luminoso per ottenere l'angolo visivo specificato di 120 gradi.

10.2 Tendenze del Settore

La tendenza per questi LED indicatori e di retroilluminazione è verso una maggiore efficienza (più output luminoso per watt), una migliore coerenza di colore attraverso binning più stretto e un'affidabilità migliorata per uso automotive e industriale. C'è anche una spinta verso la miniaturizzazione mantenendo o aumentando le prestazioni ottiche. L'integrazione di questi componenti in moduli più intelligenti con driver o logica di controllo integrati è un'altra area in evoluzione.