Scheda Tecnica LED Celeste PLCC-2 - Package 3.2x2.8x1.9mm - Tensione 3.1V - Potenza 0.075W - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche di un LED ad alta luminosità, di colore Celeste, in package SMD PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier). Il dispositivo è progettato per affidabilità e prestazioni in ambienti impegnativi, caratterizzato da un ampio angolo di visione di 120 gradi e un'intensità luminosa tipica di 200 millicandele (mcd) con una corrente di pilotaggio standard di 10mA. Il suo obiettivo progettuale principale sono le applicazioni per l'illuminazione interna automotive, dove una resa cromatica uniforme, la durata e la conformità agli standard di settore sono fondamentali. Il LED è qualificato secondo lo standard AEC-Q101 per componenti di grado automotive e rispetta le direttive ambientali RoHS e REACH.

1.1 Vantaggi Principali

• Alta Affidabilità:Qualificato AEC-Q101 per uso automotive, garantisce le prestazioni in condizioni severe di temperatura e vibrazioni.
• Colore Costante:Coordinate cromatiche (0.16, 0.08) strettamente controllate per un aspetto celeste uniforme tra i diversi lotti di produzione.
• Ampio Angolo di Visione:Pattern di emissione di 120 gradi, ideale per l'illuminazione d'ambiente e le applicazioni indicatori dove è richiesta visibilità da più angolazioni.
• Robusta Protezione ESD:Classificazione ESD 8kV Human Body Model (HBM) che migliora la robustezza in fase di manipolazione e assemblaggio.
• Conformità Ambientale:Risponde ai requisiti RoHS e REACH, privo di sostanze pericolose.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

La sezione seguente fornisce una scomposizione dettagliata delle principali caratteristiche elettriche, ottiche e termiche del LED.

2.1 Caratteristiche Fotometriche ed Elettriche

La tabella seguente elenca i valori minimi garantiti, tipici e massimi per i parametri critici misurati in condizioni di test standard (T_s=25°C, I_F=10mA salvo diversa indicazione).

• Corrente Diretta (I_F):La corrente operativa raccomandata è 10mA, con un valore assoluto massimo di 20mA. È richiesta una corrente minima di 2mA per il funzionamento.
• Intensità Luminosa (I_V):L'output tipico è 200 mcd, con un intervallo specificato da 112 mcd (Min) a 450 mcd (Max). L'output effettivo è suddiviso in bin, come dettagliato nella Sezione 4.
• Tensione Diretta (V_F):Tipicamente 3.1V, con un range da 2.75V a 3.75V a 10mA. Questo parametro ha una tolleranza di misura di ±0.05V.
• Angolo di Visione (2φ_1/2):Definito come l'angolo totale in cui l'intensità scende alla metà del suo valore di picco. Questo LED ha un angolo di visione nominale di 120 gradi con una tolleranza di ±5 gradi.
• Coordinate Cromatiche (CIE x, y):Il punto colore tipico è x=0.16, y=0.08, con una stretta tolleranza di ±0.005 per garantire la costanza del colore.

2.2 Caratteristiche Termiche

Una gestione termica efficace è cruciale per la longevità del LED e la stabilità delle prestazioni.

• Resistenza Termica (R_thJS):Sono forniti due valori: una misura elettrica di 100 K/W e un valore reale (misurato) di 130 K/W. Il valore reale più alto dovrebbe essere utilizzato per un accurato progetto termico.
• Dissipazione di Potenza (P_d):La massima dissipazione di potenza consentita è 75 mW.
• Temperatura di Giunzione (T_J):La massima temperatura di giunzione ammissibile è 125°C.
• Intervallo di Temperatura Operativa (T_opr):Il LED è classificato per funzionare da -40°C a +110°C, adatto per ambienti automotive.

3. Valori Massimi Assoluti

Sollecitazioni oltre questi limiti possono causare danni permanenti. Il dispositivo non è progettato per operare in tensione inversa.

• Corrente Diretta (I_F): 20 mA (CC)
• Corrente di Picco (I_FM): 300 mA (t_p≤ 10μs, Ciclo di Lavoro 0.005)
• Tensione Inversa (V_R): Non progettato per funzionamento inverso
• Temperatura di Giunzione (T_J): 125°C
• Temperatura di Stoccaggio (T_stg): -40°C a +110°C
• Sensibilità ESD (HBM): 8 kV
• Temperatura Saldatura a Rifusione: Picco di 260°C per massimo 30 secondi

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica include diversi grafici che illustrano il comportamento del LED in condizioni variabili.

4.1 Distribuzione Spettrale e di Radiazione

Ilgrafico della Distribuzione Spettrale Relativamostra che il LED emette nella regione delle lunghezze d'onda blu, centrata attorno a circa 470-490nm, definendo il suo colore celeste. IlDiagramma Tipico delle Caratteristiche di Radiazioneconferma visivamente il pattern di emissione di tipo Lambertiano che risulta nell'angolo di visione di 120 gradi.

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

Questo grafico mostra la relazione esponenziale tipica dei diodi. La tensione diretta aumenta con la corrente. I progettisti la utilizzano per calcolare i valori della resistenza in serie o i requisiti del driver per raggiungere il punto operativo desiderato (es. 10mA a ~3.1V).

4.3 Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta

L'output luminoso è quasi lineare con la corrente nell'intervallo 0-20mA. Pilotare il LED sopra i 10mA produce una luminosità proporzionalmente maggiore ma aumenta la dissipazione di potenza e la temperatura di giunzione, che devono essere gestite.

4.4 Dipendenza dalla Temperatura

Due grafici chiave illustrano gli effetti della temperatura:

• Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura di Giunzione:L'output luminoso diminuisce all'aumentare della temperatura. Alla massima temperatura di giunzione di 125°C, l'output è circa il 40-50% del suo valore a 25°C.
• Tensione Diretta Relativa vs. Temperatura di Giunzione:La tensione diretta ha un coefficiente di temperatura negativo, diminuendo di circa 2mV/°C. Questo può essere utilizzato per il monitoraggio della temperatura di giunzione in alcune applicazioni.
• Variazione Cromatica vs. Temperatura di Giunzione:Le coordinate cromatiche (x, y) si spostano leggermente con la temperatura, ma la variazione è minima nell'intervallo operativo, come mostrato dai piccoli valori Δ sul grafico.

4.5 Derating e Gestione degli Impulsi

LaCurva di Derating della Corrente Direttaimpone di ridurre la massima corrente diretta continua ammissibile all'aumentare della temperatura del pad di saldatura. Alla massima temperatura ambiente/di saldatura di 110°C, la corrente deve essere limitata a 20mA. Ilgrafico della Capacità di Gestione degli Impulsi Ammissibilimostra che correnti di picco molto più elevate (fino a 300mA) possono essere applicate per larghezze di impulso molto brevi (≤10μs) con bassi cicli di lavoro, utile per applicazioni di multiplexing o stroboscopiche.

5. Spiegazione del Sistema di Binning

Per gestire le variazioni di produzione, i LED vengono suddivisi in bin in base all'intensità luminosa.

5.1 Binning dell'Intensità Luminosa

Il dispositivo utilizza un codice di binning alfanumerico (es. R1, R2, S1). Ogni bin copre un intervallo specifico da minimo a massimo di intensità luminosa misurata in millicandele (mcd). Per questo prodotto, i possibili bin di output sono evidenziati e vanno da R1 (112-140 mcd) fino a T2 (355-450 mcd). Il valore tipico di 200 mcd rientra nei bin S1 (180-224 mcd) o S2 (224-280 mcd). I progettisti dovrebbero specificare il bin richiesto o essere preparati a variazioni di intensità nell'intervallo evidenziato.

5.2 Binning del Colore

Viene fatto riferimento a una struttura standard di bin per il colore celeste, garantendo che tutte le unità rientrino nella tolleranza specificata della scatola CIE (0.16, 0.08) ±0.005 sul diagramma cromatico. Questo stretto controllo è essenziale per applicazioni che richiedono l'abbinamento del colore tra più LED.

6. Informazioni Meccaniche e sul Package

6.1 Dimensioni del Package

Il LED è alloggiato in un package SMD PLCC-2 standard. Le dimensioni chiave includono una dimensione del corpo di circa 3.2mm x 2.8mm e un'altezza di 1.9mm. Per tolleranze esatte e progetto del land pattern, consultare i disegni meccanici dettagliati.

6.2 Identificazione della Polarità

Il package PLCC-2 ha un indicatore di polarità integrato, tipicamente una tacca o uno spigolo smussato sul lato del catodo (-). L'orientamento corretto è critico durante l'assemblaggio.

6.3 Layout Consigliato per i Pad di Saldatura

Viene fornita una raccomandazione per il land pattern per garantire una saldatura affidabile e una corretta stabilità meccanica. Seguire questa impronta è essenziale per ottenere una buona formazione del giunto saldato durante la rifusione e prevenire l'effetto "tombstoning".

7. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

7.1 Profilo di Saldatura a Rifusione

Il LED è compatibile con processi standard di rifusione a infrarossi o a convezione. Il profilo specificato include una temperatura di picco di 260°C per un massimo di 30 secondi. Il tempo sopra i 220°C dovrebbe essere controllato. Il rispetto di questo profilo previene danni termici al package plastico e al die del semiconduttore.

7.2 Precauzioni per l'Uso

• Manipolazione ESD:Utilizzare le precauzioni ESD standard durante la manipolazione e l'assemblaggio a causa della classificazione 8kV HBM.
• Pulizia:Se è necessaria la pulizia dopo la saldatura, utilizzare solventi compatibili che non danneggino la lente in plastica.
• Limitazione di Corrente:Far funzionare sempre il LED con una resistenza in serie o un driver a corrente costante per evitare di superare la massima corrente diretta, specialmente considerando il coefficiente di temperatura negativo di V_F.

8. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

I LED sono forniti su nastro e bobina per l'assemblaggio automatizzato. Vengono utilizzate quantità standard per bobina (es. 2000 o 4000 pezzi per bobina). Il numero di parte67-11-SB0100L-AMcodifica attributi chiave: probabilmente package (67), colore (SB per Celeste), e un bin di prestazioni specifico. I progettisti devono fare riferimento alle informazioni d'ordine dettagliate per selezionare il corretto bin di intensità luminosa per la loro applicazione.

9. Suggerimenti per le Applicazioni

9.1 Scenari Applicativi Tipici

• Illuminazione Interna Automotive:Retroilluminazione del cruscotto, illuminazione degli interruttori, luci per vani piedi e illuminazione ambientale. La qualifica AEC-Q101 e l'ampio intervallo di temperatura lo rendono ideale.
• Elettronica di Consumo:Indicatori di stato, retroilluminazione per pulsanti o pannelli in dispositivi che richiedono un indicatore blu.
• Indicatori Industriali:Luci su pannelli o indicatori di stato su macchinari dove è necessario un segnale chiaro e luminoso.

9.2 Considerazioni di Progetto

• Gestione Termica:Utilizzare la resistenza termica reale (130 K/W) per i calcoli. Assicurarsi che il PCB fornisca un adeguato dissipatore termico, specialmente se pilotato a correnti superiori a 10mA o ad alte temperature ambientali. La curva di derating deve essere seguita.
• Pilotaggio di Corrente:Per un output luminoso stabile e una lunga vita, utilizzare quando possibile un driver a corrente costante piuttosto che una semplice resistenza, specialmente in ambienti automotive dove la tensione di alimentazione può variare.
• Progetto Ottico:L'angolo di visione di 120 gradi è molto ampio. Per un'illuminazione focalizzata, potrebbe essere richiesta un'ottica secondaria esterna (lente).
• Selezione del Bin:Per applicazioni che richiedono una luminosità uniforme tra più LED, specificare un bin di intensità luminosa stretto o implementare una calibrazione elettronica della luminosità.

10. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto ai LED blu generici, questo dispositivo offre vantaggi distinti per applicazioni professionali:

• vs. LED Non-Automotive:La qualifica AEC-Q101 comporta rigorosi test di stress per shock termico, umidità e longevità che i LED commerciali standard non subiscono.
• vs. LED con Angolo di Visione più Ampio:Un angolo di 120 gradi offre un'eccellente visibilità fuori asse rispetto a dispositivi con angolo più stretto, riducendo il numero di LED necessari per l'illuminazione d'area.
• vs. LED con Tolleranza Colore Larga:La stretta tolleranza CIE di ±0.005 garantisce la costanza del colore, fondamentale in array multi-LED dove una discordanza di colore è visivamente evidente.

11. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Posso pilotare questo LED a 20mA in modo continuo?

R: Sì, ma solo se la temperatura del pad di saldatura è mantenuta a o sotto i 25°C (secondo la curva di derating). In un'applicazione reale con temperatura ambiente più alta, è necessario ridurre la corrente. Alla massima temperatura operativa di 110°C, la corrente non deve superare i 20mA, che è il valore massimo assoluto.

D: Quale valore di resistenza dovrei usare per un'alimentazione a 12V?

A: Per un tipico V_Fdi 3.1V a 10mA: R = (12V - 3.1V) / 0.01A = 890 ohm. Utilizzare il valore standard più vicino (es. 910 ohm) e assicurarsi che la potenza nominale del resistore sia sufficiente: P = (12V-3.1V)*0.01A ≈ 0.089W (un resistore da 1/8W o 1/4W è adatto).

D: In che modo la temperatura influisce sulla luminosità?

R: La luminosità diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Fare riferimento al grafico \"Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura di Giunzione\". Un buon progetto termico è essenziale per mantenere un output luminoso stabile.

D: Questo LED è adatto per uso automotive esterno?

R: Questa scheda tecnica specifica applicazioni per \"illuminazione interna automotive\". L'uso esterno richiede tipicamente classificazioni di protezione IP più elevate, specifiche di colore diverse e spesso costruzioni del package diverse per resistere alle intemperie, all'esposizione ai raggi UV e a temperature più estreme. Consultare prodotti LED specifici per esterni.

12. Studio di Caso Pratico di Progetto

Scenario:Progettazione di un pannello illuminato per selettore del cambio automotive con 5 LED celesti identici.

Passaggi di Progetto:

1. Progetto Elettrico:Assumendo un'alimentazione stabile a 5V dal modulo di controllo della carrozzeria. Obiettivo I_F= 10mA per un equilibrio tra luminosità e longevità. Calcolare la resistenza in serie: R = (5V - 3.1V) / 0.01A = 190Ω. Utilizzare resistori standard da 200Ω.

2. Analisi Termica:Potenza per LED: P_d= V_F* I_F= 3.1V * 0.01A = 31mW. Con R_thJS=130 K/W, ΔT_J= 0.031W * 130 K/W ≈ 4°C di aumento sopra il punto di saldatura. Se la temperatura del PCB del pannello raggiunge un massimo di 85°C, T_J≈ 89°C, ben al di sotto del limite di 125°C.

3. Ottica/Meccanica:Posizionare i LED dietro un pannello in acrilico diffondente. L'angolo di visione di 120 gradi garantisce un'illuminazione uniforme sulla superficie del pannello senza punti scuri.

4. Approvvigionamento:Specificare il bin di intensità luminosa richiesto (es. S1 o S2) per garantire che tutti e 5 i LED abbiano luminosità abbinata. Ordinare su nastro e bobina per l'assemblaggio automatizzato.

13. Introduzione al Principio di Funzionamento

Questo è un diodo a emissione luminosa (LED) semiconduttore. Quando viene applicata una tensione diretta che supera la sua tensione di bandgap (circa 3.1V per questo LED blu), elettroni e lacune si ricombinano nella regione attiva del chip semiconduttore (tipicamente basato su materiali InGaN per l'emissione blu). Questa ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica composizione degli strati semiconduttori determina la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa. Il package plastico PLCC incapsula il chip, fornisce protezione meccanica, incorpora una lente modellata che dà forma all'output luminoso in un pattern di 120 gradi, e ospita il leadframe per la connessione elettrica.

14. Tendenze Tecnologiche

Lo sviluppo di LED come questo fa parte di tendenze più ampie nell'optoelettronica:

• Aumento dell'Efficienza:La ricerca in scienza dei materiali mira a migliorare l'efficienza luminosa (lumen per watt) dei LED blu e di altri colori, riducendo il consumo energetico a parità di output luminoso.
• Miniaturizzazione:Sebbene il PLCC-2 sia un package standard, c'è una tendenza verso package più piccoli di tipo chip-scale (CSP) per applicazioni ad alta densità, anche se spesso a scapito delle prestazioni termiche e della facilità di manipolazione.
• Affidabilità Migliorata:Standard come l'AEC-Q101 continuano a evolversi, spingendo per una maggiore durata e prestazioni in condizioni ancora più estreme per i mercati automotive e industriali.
• Soluzioni Integrate:Una tendenza in crescita è l'integrazione del chip LED, del driver IC e della logica di controllo in package modulari intelligenti e singoli, semplificando il progetto per gli utenti finali.

Questo particolare LED rappresenta una soluzione matura e altamente affidabile ottimizzata per un insieme specifico di applicazioni impegnative, bilanciando prestazioni, costo e producibilità.