Scheda Tecnica LED Giallo PLCC-2 - Angolo Visivo 120° - 2.0V Tip. - 1120mcd @20mA - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche per un LED giallo ad alte prestazioni per montaggio superficiale, in contenitore PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier). Il dispositivo è progettato per affidabilità e prestazioni in ambienti impegnativi, caratterizzato da un ampio angolo visivo di 120 gradi e un'intensità luminosa tipica di 1120 millicandele (mcd) con una corrente di pilotaggio standard di 20mA. Il suo obiettivo progettuale principale sono le applicazioni di illuminazione interna automotive, come l'illuminazione del cruscotto, la retroilluminazione di interruttori e le funzioni di indicatore generale, dove risultano fondamentali una resa cromatica uniforme, una stabilità a lungo termine e la conformità agli standard di grado automotive.

I vantaggi principali del LED includono la qualifica allo standard AEC-Q101, che ne convalida l'affidabilità per uso automotive, e la conformità alle direttive ambientali RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose) e REACH (Registrazione, Valutazione, Autorizzazione e Restrizione delle Sostanze Chimiche). Presenta inoltre un Livello di Sensibilità all'Umidità (MSL) pari a 2 e una sensibilità alle Scariche Elettrostatiche (ESD) di 2kV (Modello del Corpo Umano), rendendolo adatto ai processi di assemblaggio standard.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Optoelettriche

Le metriche di prestazione chiave sono definite in condizioni di test standard (T_s= 25°C). La corrente diretta (I_F) ha un intervallo operativo da 5mA a 50mA, con un valore tipico di 20mA. A questa corrente tipica, l'intensità luminosa (I_V) varia da un minimo di 710mcd a un massimo di 1400mcd, con un valore tipico di 1120mcd. La tensione diretta (V_F) a 20mA è specificata tra 1,75V e 2,75V, con un valore tipico di 2,00V. La lunghezza d'onda dominante (λ_d), che definisce il colore giallo percepito, è compresa tra 585nm e 594nm, tipicamente 592nm. L'angolo visivo (φ), dove l'intensità luminosa scende alla metà del suo valore di picco, è di 120 gradi.

2.2 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente. La massima dissipazione di potenza assoluta (P_d) è di 137mW. La massima corrente diretta continua è di 50mA, mentre è ammessa una corrente di sovratensione (I_FM) di 100mA per impulsi ≤ 10μs con un ciclo di lavoro molto basso (D=0,005). Il dispositivo non è progettato per funzionamento in polarizzazione inversa. La massima temperatura di giunzione (T_J) è di 125°C, con intervalli di temperatura operativa e di stoccaggio da -40°C a +110°C. La massima temperatura di saldatura per il reflow è di 260°C per 30 secondi.

2.3 Caratteristiche Termiche

La gestione termica è cruciale per le prestazioni e la longevità del LED. La scheda tecnica specifica due valori di resistenza termica dalla giunzione al punto di saldatura: una resistenza termica reale (R_{th JS real}) di 160 K/W e una resistenza termica elettrica (R_{th JS el}) di 120 K/W, entrambe misurate a I_F=20mA. Il valore elettrico inferiore è tipicamente utilizzato per i calcoli di progettazione relativi alla dipendenza della tensione diretta dalla temperatura.

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'output luminoso è suddiviso in più bin, ognuno dei quali rappresenta un intervallo specifico di intensità luminosa minima e massima in millicandele (mcd). I bin seguono un codice alfanumerico (ad es., L1, L2, M1... fino a GA). Per questo numero di parte specifico, i possibili bin di output sono evidenziati, con la parte tipica che rientra nel bin "AA" (da 1120 a 1400 mcd). La misura del flusso luminoso ha una tolleranza di ±8%.

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

Il colore giallo è controllato suddividendo in bin la lunghezza d'onda dominante. I bin sono definiti da codici numerici che rappresentano un intervallo di lunghezza d'onda in nanometri (nm). La tolleranza per la lunghezza d'onda dominante è di ±1nm. Il bin specifico per questo prodotto garantisce che il colore giallo rientri nell'intervallo specificato di 585-594nm, tipicamente intorno a 592nm.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fornisce diversi grafici che illustrano il comportamento del dispositivo in condizioni variabili.

4.1 Distribuzione Spettrale e Diagramma di Radiazione

Il grafico della Distribuzione Spettrale Relativa mostra un picco nella regione del giallo (~592nm) con emissione minima in altre parti dello spettro, confermando un colore giallo puro. Il grafico del Diagramma di Radiazione è un diagramma polare che dimostra l'angolo visivo di 120 gradi, con una distribuzione dell'intensità luminosa tipica di un contenitore PLCC con lente integrata.

4.2 Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva IV)

Questo grafico mostra la relazione esponenziale tra tensione diretta e corrente. È essenziale per progettare il circuito di limitazione della corrente. La curva consente ai progettisti di stimare la V_Fper qualsiasi corrente data all'interno dell'intervallo operativo.

4.3 Dipendenza dalla Temperatura

Diversi grafici dettagliano i cambiamenti delle prestazioni con la temperatura di giunzione:

• Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura di Giunzione:Mostra che l'output luminoso diminuisce all'aumentare della temperatura, una caratteristica di tutti i LED. Questo deve essere considerato nella progettazione termica.
• Tensione Diretta Relativa vs. Temperatura di Giunzione:Dimostra che la V_Fha un coefficiente di temperatura negativo, diminuendo linearmente all'aumentare della temperatura. Questo può essere utilizzato per il rilevamento indiretto della temperatura.
• Lunghezza d'Onda Relativa vs. Temperatura di Giunzione:Indica un leggero spostamento della lunghezza d'onda dominante (tipicamente pochi nanometri) con la temperatura, importante per applicazioni critiche per il colore.
• Lunghezza d'Onda Dominante vs. Corrente Diretta:Mostra una variazione minima del colore al variare della corrente di pilotaggio.

4.4 Derating e Gestione degli Impulsi

LaCurva di Derating della Corrente Direttaè fondamentale per l'affidabilità. Traccia la massima corrente diretta continua ammissibile rispetto alla temperatura del pad di saldatura. Ad esempio, a una temperatura del punto di saldatura (T_S) di 110°C, la corrente massima viene ridotta a circa 34mA. La curva dichiara esplicitamente di non utilizzare correnti inferiori a 5mA. IlGrafico della Capacità di Gestione degli Impulsi Ammissibilidefinisce l'area di funzionamento sicura per correnti impulsive a vari cicli di lavoro, consentendo un pilotaggio in sovracorrente breve in applicazioni multiplexate o stroboscopiche.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

Il LED utilizza un package standard PLCC-2 per montaggio superficiale. Il disegno meccanico (implicito nella sezione 7) fornirebbe le dimensioni precise, inclusi lunghezza, larghezza, altezza e passo dei terminali. Il package presenta un corpo in plastica stampata con una lente integrata che modella l'angolo visivo di 120 gradi. La polarità è indicata dalla forma del package e/o da una marcatura, con il catodo tipicamente identificato.

6. Linee Guida per la Saldatura e l'Assemblaggio

6.1 Layout Consigliato per i Pad di Saldatura

Viene fornita un'impronta consigliata (land pattern) per garantire una corretta saldatura, stabilità meccanica e un trasferimento termico ottimale dal LED al circuito stampato (PCB).

6.2 Profilo di Saldatura a Rifusione

La scheda tecnica specifica un profilo di reflow con una temperatura di picco di 260°C per un massimo di 30 secondi. Questo è un profilo di saldatura standard senza piombo (Pb-free). Il rispetto di questo profilo è necessario per prevenire danni termici al package plastico e al die e ai bonding interni.

6.3 Precauzioni per l'Uso

Le precauzioni generali di manipolazione includono l'uso di un'adeguata protezione ESD durante l'assemblaggio, evitare stress meccanici sulla lente e garantire che il dispositivo sia conservato in un ambiente asciutto secondo la sua classificazione MSL-2 prima dell'uso.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

Le informazioni sull'imballaggio (sezione 10) dettagliano come i LED sono forniti, tipicamente su nastro e bobina per l'assemblaggio automatizzato pick-and-place. La struttura del numero di parte (57-21-UY0200H-AM) codifica attributi chiave come tipo di package, colore, bin di luminosità e altri codici variante. La sezione informazioni per l'ordine spiega come specificare i bin desiderati per intensità luminosa e lunghezza d'onda quando si effettua un ordine.

8. Raccomandazioni per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

L'applicazione principale èl'illuminazione interna automotive, inclusa:

• Retroilluminazione del quadro strumenti e del cruscotto.
• Retroilluminazione per pulsanti, interruttori e pannelli di controllo.
• Luci di stato e indicatori generali.
• Accenti per l'illuminazione ambientale.

La sua qualifica AEC-Q101 la rende adatta a questi ambienti automotive severi con ampie escursioni termiche e vibrazioni.

8.2 Considerazioni di Progettazione

Pilotaggio della Corrente:Si raccomanda vivamente un driver a corrente costante rispetto a una sorgente di tensione costante con una resistenza in serie, per una migliore stabilità e longevità. La progettazione dovrebbe fare riferimento alla curva IV e ai valori massimi assoluti.Gestione Termica:La curva di derating e i valori di resistenza termica devono essere utilizzati per calcolare la massima temperatura di giunzione nell'applicazione. Sono necessari un'adeguata area di rame sul PCB (thermal pad) e un possibile flusso d'aria per mantenere bassa la temperatura del punto di saldatura, specialmente quando si pilota alla corrente massima o vicino ad essa.Progettazione Ottica:L'angolo visivo di 120 gradi fornisce un'illuminazione ampia. Per luce focalizzata, potrebbero essere necessarie ottiche secondarie. La variazione di intensità luminosa e lunghezza d'onda tra i bin dovrebbe essere considerata per applicazioni che richiedono un aspetto uniforme tra più LED.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto ai LED PLCC-2 generici non automotive, i principali fattori di differenziazione di questo dispositivo sono la suaqualifica AEC-Q101e l'esteso intervallo di temperatura operativa (-40°C a +110°C), che sono obbligatori per l'elettronica automotive. L'intensità luminosa tipica di 1120mcd è relativamente alta per un LED giallo PLCC-2 standard, offrendo una buona efficienza di luminosità. La struttura di binning completa fornisce ai produttori un controllo più stretto sulla coerenza di colore e luminosità nei loro prodotti finali.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Posso pilotare questo LED direttamente da una linea automotive a 5V o 12V?R: No. È necessario utilizzare un circuito limitatore di corrente. È richiesta una semplice resistenza in serie (calcolata usando la Legge di Ohm: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F) o, preferibilmente, un driver LED dedicato a corrente costante per impostare la corrente al livello desiderato (es. 20mA).

D: Perché esiste una specifica di corrente minima (5mA)?R: Pilotare un LED a correnti estremamente basse può portare a un'uscita luminosa instabile e a uno spostamento del colore. Il minimo di 5mA garantisce un funzionamento affidabile e consistente.

D: Come interpreto i due diversi valori di resistenza termica?R: La resistenza termica elettrica (120 K/W) è derivata dal cambiamento della tensione diretta con la temperatura ed è utilizzata per la modellazione elettrica. La resistenza termica reale (160 K/W) è una misura più diretta del flusso di calore dalla giunzione al punto di saldatura e dovrebbe essere utilizzata per i calcoli di progettazione termica primaria per stimare l'aumento della temperatura di giunzione (ΔT_J= P_d× R_{th JS real}).

D: Cosa significa MSL 2 per lo stoccaggio?R: Livello di Sensibilità all'Umidità 2 significa che il package può essere conservato in un ambiente asciutto (

11. Studio di Caso Pratico di Progettazione

Scenario:Progettazione della retroilluminazione di un interruttore del cruscotto che richiede 4 LED gialli. Obiettivo: luminosità media uniforme, lunga vita in un ambiente caldo (massima temperatura ambiente sul PCB ~85°C).Passaggi di Progettazione: 1. Selezione della Corrente:Scegliere 15mA (sotto i 20mA tipici) per ridurre la generazione di calore e aumentare la durata, fornendo comunque luce sufficiente. 2.Circuito di Pilotaggio:Utilizzare un singolo driver IC a corrente costante in grado di erogare 60mA (4x15mA) per garantire una corrente identica attraverso tutti i LED per una luminosità uniforme. 3.Analisi Termica:Calcolare la dissipazione di potenza per LED: P_d≈ V_F× I_F= 2,0V × 0,015A = 30mW. Aumento della temperatura di giunzione: ΔT_J= 0,03W × 160 K/W = 4,8K. Con T_ambiente= 85°C al punto di saldatura, T_J≈ 90°C, ben al di sotto del massimo di 125°C. 4.Binning:Specificare un bin di intensità luminosa stretto (es. R1 o R2) e un bin specifico di lunghezza d'onda dominante quando si ordina, per garantire la coerenza visiva tra tutti e quattro gli interruttori.

12. Principio di Funzionamento

Questo è un diodo a emissione luminosa (LED) a semiconduttore. Quando viene applicata una tensione diretta che supera la sua tensione di banda proibita, elettroni e lacune si ricombinano nella regione attiva del chip semiconduttore, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica composizione materiale del semiconduttore (tipicamente basata su AlInGaP per la luce gialla) determina la lunghezza d'onda, e quindi il colore, della luce emessa. La lente epossidica integrata del package PLCC incapsula il chip, fornisce protezione meccanica e modella il fascio luminoso in uscita.

13. Tendenze Tecnologiche

La tendenza generale in tali componenti è verso una maggiore efficienza luminosa (più output luminoso per watt di input elettrico), un miglioramento della coerenza e della saturazione del colore e metriche di affidabilità potenziate. Il packaging si sta evolvendo per consentire una maggiore densità di potenza e una migliore gestione termica. Inoltre, l'integrazione con circuiti di controllo integrati (come LED indirizzabili I2C) sta diventando più comune, sebbene questo particolare dispositivo sia un componente discreto standard. La domanda di componenti qualificati AEC-Q101 continua a crescere man mano che l'illuminazione automotive diventa più sofisticata e diffusa.