Scheda Tecnica LED Bianco SMD 3,00x1,40x0,52mm - Tensione Diretta 2,8V - Flusso Luminoso 23lm - Potenza 0,192W - Qualificato Automotive AEC-Q102

1. Panoramica del Prodotto

Questo LED bianco è realizzato utilizzando un chip blu combinato con un fosforo per ottenere un ampio spettro di luce bianca. Il dispositivo è fornito in un compatto package EMC (Epoxy Molding Compound) con dimensioni di 3,00 mm x 1,40 mm x 0,52 mm. È progettato per applicazioni di illuminazione automobilistica interna ed esterna, pienamente conforme alla qualifica di stress test AEC-Q102 per semiconduttori discreti di grado automobilistico. Il LED offre un angolo di visione estremamente ampio di 120°, rendendolo adatto per applicazioni che richiedono una distribuzione uniforme della luce. Con livello di sensibilità all'umidità 2 (MSL2) e conformità RoHS, il dispositivo è ottimizzato per i processi standard di assemblaggio SMT e saldatura a rifusione.

2. Analisi dei Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

In condizioni di test IF = 50 mA e Ts = 25 °C, la tensione diretta (VF) varia da 2,6 V (minimo) a 3,2 V (massimo), con un valore tipico di 2,8 V. La corrente inversa (IR) a VR = 5 V è tipicamente inferiore a 10 µA, garantendo basse perdite. Il flusso luminoso (Φ) è specificato tra 19,6 lm (min.) e 26,9 lm (max.), con un valore tipico di 23 lm. L'angolo di visione (2θ1/2) è tipicamente di 120 gradi. La resistenza termica dal giunto al punto di saldatura (RTHJ-S) è al massimo di 50 °C/W, indicando una buona capacità di dissipazione del calore.

2.2 Valori Massimi Assoluti

La potenza dissipata massima (PD) è di 384 mW. La corrente diretta (IF) non deve superare 120 mA DC, mentre la corrente diretta di picco (IFP) può raggiungere 200 mA con un duty cycle di 1/10 e larghezza di impulso di 10 ms. La tensione inversa (VR) massima è 5 V. Il dispositivo può sopportare una scarica elettrostatica (ESD) fino a 8000 V (HBM) con un rendimento superiore al 90%. L'intervallo di temperatura operativa va da -40 °C a +125 °C, e la temperatura di stoccaggio è identica. La temperatura massima del giunto (TJ) è di 150 °C.

3. Sistema di Binning

3.1 Binning della Tensione Diretta

A IF = 50 mA, la tensione diretta è suddivisa in sei bin: G1 (2,8–2,9 V), G2 (2,9–3,0 V), H1 (3,0–3,1 V), H2 (3,1–3,2 V), I1 (3,2–3,3 V) e I2 (3,3–3,4 V). Questo binning fine aiuta i clienti a selezionare LED con tensione strettamente controllata per circuiti in parallelo o in serie.

3.2 Binning del Flusso Luminoso

Il flusso luminoso è suddiviso in tre bin: KA (19,6–21,8 lm), KB (21,8–24,2 lm) e LA (24,2–26,9 lm). Combinato con i bin di tensione, fornisce una selezione completa per requisiti di luminosità specifici dell'applicazione.

3.3 Binning della Cromaticità

Il diagramma cromatico CIE mostra due bin di colore: ZG0 e ZG1. ZG0 ha coordinate di confine (0,3059,0,3112), (0,3122,0,3258), (0,3240,0,3258), (0,3177,0,3112). ZG1 è definito da (0,3122,0,3258), (0,3185,0,3404), (0,3303,0,3404), (0,3240,0,3258). Questi bin garantiscono un aspetto cromatico coerente tra i lotti di produzione.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

4.1 Tensione Diretta vs Corrente Diretta

La curva I-V mostra che all'aumentare della tensione diretta da 2,6 V a 3,0 V, la corrente diretta sale da 0 mA a circa 60 mA. La curva è esponenziale, tipica per i LED, indicando che piccole variazioni di tensione causano grandi variazioni di corrente; pertanto la regolazione della corrente è critica.

4.2 Intensità Relativa vs Corrente Diretta

L'intensità luminosa relativa aumenta quasi linearmente con la corrente diretta fino a 70 mA. A 50 mA l'intensità relativa è circa del 100%, e a 10 mA scende a circa il 20%. Questa relazione lineare aiuta nella regolazione della luminosità mediante regolazione della corrente.

4.3 Temperatura di Saldatura vs Intensità Relativa

All'aumentare della temperatura del punto di saldatura da 20 °C a 120 °C, l'intensità relativa diminuisce gradualmente dal 100% a circa l'85%. Ciò evidenzia l'importanza della gestione termica per mantenere la stabilità dell'emissione luminosa.

4.4 Temperatura di Saldatura vs Corrente Diretta

La corrente diretta massima consentita deve essere ridotta a temperature più elevate. A Ts = 25 °C, IF max è 120 mA; a Ts = 100 °C, si riduce a circa 60 mA. Un adeguato dissipatore di calore garantisce il funzionamento entro limiti di sicurezza.

4.5 Tensione Diretta vs Temperatura di Saldatura

La tensione diretta diminuisce leggermente all'aumentare della temperatura (circa -2 mV/°C). Questo coefficiente di temperatura negativo deve essere considerato nei progetti di pilotaggio a tensione costante.

4.6 Diagramma di Radiazione

Il pattern di emissione è di tipo Lambertiano con un ampio angolo a metà intensità di ±60°. Ciò fornisce un'illuminazione uniforme su un'area estesa, ideale per l'illuminazione interna automobilistica come luci di soffitto o lampade da lettura.

4.7 Spostamento del Colore vs Temperatura

A temperature di saldatura più elevate (85 °C e 105 °C), le coordinate cromatiche si spostano leggermente verso valori Y più alti (più verdi), ma il cambiamento è entro 0,01 unità, indicando una buona stabilità del colore con la temperatura.

4.8 Distribuzione Spettrale

Il LED bianco presenta uno spettro ampio da 400 nm a 750 nm con un picco intorno a 450 nm (chip blu) e un picco secondario del fosforo intorno a 550-600 nm. Ciò produce un elevato indice di resa cromatica adatto per l'illuminazione generale.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il package è di 3,00 mm x 1,40 mm x 0,52 mm. La vista dall'alto mostra un'area di emissione centrale dimensionata 2,61 mm x 1,60 mm. La vista laterale mostra uno spessore di 0,52 mm con una piccola protrusione di 0,05 mm. La vista dal basso indica due pad di saldatura: un catodo (C) e un anodo (A). Il pad del catodo è più grande (0,86 mm x 1,40 mm). La marcatura di polarità è mostrata sul fondo come simbolo '-'.

5.2 Schema di Saldatura Consigliato

Per un collegamento termico ed elettrico ottimale, la superficie del PCB consigliata è di 3,50 mm x 2,10 mm con un'area centrale del pad di 0,91 mm x 1,00 mm. Tutte le dimensioni sono in millimetri con tolleranze di ±0,2 mm.

5.3 Identificazione della Polarità

I terminali positivo (anodo) e negativo (catodo) sono chiaramente marcati sulla vista inferiore. L'orientamento corretto è essenziale per un funzionamento corretto.

6. Guida alla Saldatura e all'Assemblaggio

6.1 Profilo di Rifusione SMT

Il processo di saldatura a rifusione deve aderire ai seguenti parametri: velocità media di rampa da Tsmin a Tp ≤ 3 °C/s; preriscaldamento da 150 °C a 200 °C per 60–120 secondi; tempo sopra 217 °C (TL) per un massimo di 60 secondi; temperatura di picco (Tp) di 260 °C con tempo di permanenza entro 5 °C da Tp per un massimo di 10 secondi; velocità di raffreddamento ≤ 6 °C/s; tempo totale da 25 °C a Tp ≤ 8 minuti. Sono consentiti solo due cicli di rifusione; se tra di essi intercorrono più di 24 ore, i LED potrebbero assorbire umidità e danneggiarsi.

6.2 Riparazione

La riparazione dovrebbe essere evitata dopo la saldatura. Se necessaria, utilizzare un saldatore a doppia punta. Deve essere evitato lo stress meccanico sulla lente in silicone durante il riscaldamento.

6.3 Avvertenze

Il materiale di incapsulamento è silicone, che è morbido. Una pressione eccessiva sulla superficie superiore può danneggiare il circuito interno. Gli ugelli pick-and-place devono applicare una forza minima. Non montare i LED su PCB deformati o piegare la scheda dopo la saldatura. Evitare un raffreddamento rapido dopo la rifusione.

7. Informazioni sull'Imballaggio e sull'Ordine

7.1 Nastro Trasportatore e Bobina

I LED sono imballati in nastro trasportatore con 5000 pezzi per bobina. Le dimensioni della bobina sono: A = 178 ± 1 mm, B = 8,0 ± 0,1 mm, C = 60 ± 1 mm, D = 13,0 ± 0,5 mm. Il nastro include tasche vuote di 80–100 pezzi sia all'inizio che alla fine per la movimentazione.

7.2 Specifiche dell'Etichetta

Ogni bobina porta un'etichetta con numero di parte, numero specifica, numero di lotto, codice bin (inclusi flusso luminoso Φ, bin cromatico XY, tensione diretta VF e codice lunghezza d'onda WLD), quantità e data di produzione.

7.3 Imballaggio Resistente all'Umidità

Le bobine sono sigillate in sacchetti barriera all'umidità con essiccante e cartoncini indicatore di umidità. Il livello di sensibilità all'umidità è 2. Dopo l'apertura, i LED devono essere utilizzati entro 24 ore. Se lo stoccaggio supera le 24 ore, è richiesta una cottura a 60 ± 5 °C per almeno 24 ore prima dell'uso.

8. Raccomandazioni Applicative

Questo LED è principalmente destinato all'illuminazione automobilistica interna ed esterna, come indicatori del cruscotto, illuminazione ambientale interna, luci di stop, indicatori di direzione e luci laterali. L'ampio angolo di visione di 120° e l'elevata luminosità (fino a 26,9 lm) lo rendono adatto sia per illuminazione diretta che indiretta. Per prestazioni ottimali, il design termico deve garantire che la temperatura del punto di saldatura rimanga al di sotto di 125 °C. Utilizzare resistori di limitazione della corrente o driver a corrente costante per evitare di superare la corrente diretta massima. Durante l'assemblaggio sono obbligatorie misure di protezione ESD, come cinturini da polso con messa a terra e postazioni di lavoro antistatiche.

9. Affidabilità e Test

9.1 Test di Affidabilità

La qualificazione del prodotto segue AEC-Q102. I test condotti includono: Condizionamento a rifusione (260 °C, 10 s, 2×), Precondizionamento MSL2 (85 °C/60% RH per 168 h), Shock Termico (-40 °C a 125 °C, 1000 cicli), Test di Vita (Ta = 105 °C, IF = 50 mA, 1000 h) e Test di Vita ad Alta Temperatura e Umidità (85 °C/85% RH, IF = 50 mA, 1000 h). Criteri di accettazione: 0 guasti consentiti su 20 campioni.

9.2 Criteri di Guasto

Un dispositivo è considerato guasto se la tensione diretta supera 1,1 volte il limite superiore specificato (USL), la corrente inversa supera 2,0 volte USL, oppure il flusso luminoso scende al di sotto di 0,7 volte il limite inferiore specificato (LSL).

10. Precauzioni di Manipolazione e Stoccaggio

Evitare l'esposizione ad ambienti con contenuto di zolfo superiore a 100 PPM. I singoli contenuti di bromo e cloro devono essere inferiori a 900 PPM e il loro totale inferiore a 1500 PPM. I COV provenienti dai materiali degli apparecchi possono penetrare nell'incapsulante in silicone e causare scolorimento; si raccomanda un test di compatibilità. Non utilizzare adesivi che emettono vapori organici. Maneggiare il componente dai lati con pinzette; non toccare mai direttamente la lente in silicone. Conservare i sacchetti non aperti a ≤ 30 °C / ≤ 75% RH fino a un anno. Dopo l'apertura, utilizzare entro 24 ore o cuocere prima dell'uso.

11. Domande Tecniche Comuni

D: Posso pilotare questo LED con una tensione costante?R: Il pilotaggio a tensione costante è possibile solo con un resistore in serie per limitare la corrente, perché la tensione diretta varia con la temperatura e il bin. Si consiglia una sorgente di corrente costante.

D: Qual è la durata tipica?R: Il LED è qualificato per 1000 h a 105 °C e 50 mA, ma la durata tipica a temperature inferiori (85 °C) può superare 10.000 ore con un graduale deprezzamento del flusso luminoso.

D: È possibile collegare più LED in parallelo?R: Sì, ma a causa delle differenze di binning di VF, ogni LED dovrebbe avere il proprio resistore di limitazione della corrente per evitare l'accaparramento di corrente.

12. Casi Studio di Progettazione

Caso: Sostituzione della luce di soffitto interna– Sei LED del bin LA (24,2-26,9 lm) a 50 mA ciascuno possono produrre oltre 150 lm, sufficienti per una luce di soffitto a 12 V. Utilizzando un driver a corrente costante con 300 mA totali e una corretta gestione termica su PCB con nucleo in alluminio si garantisce un funzionamento affidabile a 85 °C ambiente.

Caso: Indicatore laterale esterno– Due LED in serie (6,4 V totali) con un resistore da 120 ohm su una linea a 12 V forniscono circa 47 mA, rimanendo entro la specifica di 50 mA. L'ampio angolo di visione soddisfa le normative ECE per gli indicatori laterali.

13. Principi Tecnologici

La luce bianca è prodotta combinando un chip LED blu InGaN (che emette intorno a 450 nm) con un fosforo giallo (tipicamente YAG:Ce). La luce blu eccita parzialmente il fosforo, che converte verso il basso alcuni fotoni blu in giallo. La miscela di luce blu e gialla appare bianca. Il package EMC offre elevata resistenza alle temperature e robustezza meccanica rispetto ai package convenzionali in silicone.

14. Tendenze di Sviluppo

L'illuminazione automobilistica continua a passare dall'incandescenza al LED, spinta dall'efficienza energetica, dalla lunga durata e dalla flessibilità di design. Le tendenze future includono maggiore luminanza (oltre 30 lm per die a 50 mA), pacchetti più piccoli (ad esempio 2,0x1,0 mm) e integrazione in sistemi di illuminazione adattiva. L'uso di LED di grado automobilistico con qualifica AEC-Q102 sta diventando standard per le funzioni esterne ed interne. Il miglioramento della tecnologia dei fosfori aumenterà la consistenza del colore e ridurrà lo spegnimento termico.