Scheda Tecnica LED - Serie 3020 LED Bianco 0.2W - Dimensione 3.0x2.0mm - Tensione 3.2V - Potenza 0.2W - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

La serie 3020 è un LED a montaggio superficiale (SMD) compatto e ad alte prestazioni, progettato per applicazioni di illuminazione generale. Questo LED bianco a singolo chip offre un ottimo equilibrio tra efficienza, affidabilità e rapporto costo-efficacia, rendendolo adatto a un'ampia gamma di soluzioni di illuminazione indoor e outdoor. I suoi principali vantaggi includono un footprint standard 3020, un'emissione luminosa costante e robuste prestazioni termiche nel suo intervallo operativo specificato.

2. Approfondimento Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti (Ts=25°C)

I seguenti parametri definiscono i limiti operativi del LED. Superare questi valori può causare danni permanenti.

• Corrente Diretta (IF):90 mA (Continua)
• Corrente Diretta Impulsiva (IFP):120 mA (Larghezza impulso ≤ 10ms, Ciclo di lavoro ≤ 1/10)
• Dissipazione di Potenza (PD):297 mW
• Temperatura Operativa (Topr):-40°C a +80°C
• Temperatura di Conservazione (Tstg):-40°C a +80°C
• Temperatura di Giunzione (Tj):125°C
• Temperatura di Saldatura (Tsld):Rifusione a 230°C o 260°C per un massimo di 10 secondi.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche (Ts=25°C)

Questi sono i parametri di prestazione tipici in condizioni di test standard.

• Tensione Diretta (VF):3.2 V (Tipico), 3.4 V (Massimo) a IF=60mA
• Tensione Inversa (VR):5 V
• Corrente Inversa (IR):10 µA (Massimo)
• Angolo di Visione (2θ1/2):110° (Tipico)

3. Spiegazione Sistema di Binning

Il prodotto utilizza un sistema di binning completo per garantire la coerenza di colore e prestazioni per le applicazioni finali.

3.1 Binning del Flusso Luminoso

Per il colore specificato (Bianco Freddo con CRI 85, CCT >5000K), il flusso luminoso è misurato a una corrente diretta di 60mA. I bin sono definiti come segue:

• Codice C8:16 lm (Min) a 17 lm (Max)
• Codice C9:17 lm (Min) a 18 lm (Max)
• Codice D1:18 lm (Min) a 19 lm (Max)
• Codice D2:19 lm (Min) a 20 lm (Max)

La tolleranza per la misura del flusso luminoso è ±7%.

3.2 Binning della Tensione Diretta

La tensione diretta è suddivisa in bin per facilitare la progettazione del circuito di regolazione della corrente.

• Codice B:2.8 V (Min) a 2.9 V (Max)
• Codice C:2.9 V (Min) a 3.0 V (Max)
• Codice D:3.0 V (Min) a 3.1 V (Max)
• Codice E:3.1 V (Min) a 3.2 V (Max)
• Codice F:3.2 V (Min) a 3.3 V (Max)
• Codice G:3.3 V (Min) a 3.4 V (Max)

La tolleranza per la misura della tensione è ±0.08V.

3.3 Binning della Cromaticità

Il colore del LED è definito all'interno di regioni specifiche sul diagramma di cromaticità CIE 1931. Per la variante Bianco Freddo (CCT >5000K, fino a 20000K), le coordinate di cromaticità sono delimitate da regioni poligonali definite (es. Wa, Wb, Wc, Wd, We, Wf, Wg1, Wh1 come elencato nella scheda tecnica). Ciò garantisce che la luce bianca emessa rientri in un intervallo di colore accettabile. La deviazione ammissibile per le coordinate di cromaticità è ±0.005.

La tolleranza per l'Indice di Resa Cromatica (CRI) è ±2.

4. Analisi Curve di Prestazione

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

La curva I-V è caratteristica di un diodo a semiconduttore. Per questo LED, la tensione diretta aumenta in modo non lineare con la corrente. Alla corrente operativa tipica di 60mA, la tensione diretta è di circa 3.2V. I progettisti devono utilizzare circuiti di limitazione della corrente, non sorgenti di tensione, per pilotare il LED in modo affidabile.

4.2 Corrente Diretta vs. Flusso Luminoso Relativo

L'emissione luminosa aumenta con la corrente diretta ma alla fine si satura e può diminuire a correnti molto elevate a causa degli effetti termici. La curva mostra che operare a o al di sotto dei 60mA consigliati fornisce efficienza e longevità ottimali.

4.3 Temperatura di Giunzione vs. Potenza Spettrale Relativa

All'aumentare della temperatura di giunzione (Tj), la distribuzione della potenza spettrale può spostarsi. Per i LED bianchi, questo spesso si manifesta come un cambiamento della temperatura di colore correlata (CCT) e una potenziale diminuzione del flusso luminoso. Mantenere una bassa temperatura di giunzione attraverso una corretta gestione termica è cruciale per la stabilità del colore e il mantenimento dell'emissione luminosa.

4.4 Distribuzione della Potenza Spettrale Relativa

La curva spettrale per un LED bianco (tipicamente a conversione di fosforo) mostra un ampio picco nella regione blu dal chip primario e un'emissione gialla/rossa più ampia dal fosforo. La forma esatta varia con la CCT (es. 2600-3700K, 3700-5000K, 5000-10000K), con CCT più fredde che hanno più contenuto blu e CCT più calde che hanno più contenuto giallo/rosso.

5. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

5.1 Dimensioni del Package

Il LED segue il footprint standard 3020: circa 3.0mm di lunghezza e 2.0mm di larghezza. Disegni dimensionali dettagliati con tolleranze (±0.10mm per dimensioni .X, ±0.05mm per dimensioni .XX) sono forniti nella scheda tecnica per riferimento nel layout del PCB.

5.2 Layout dei Pad e Progetto dello Stencil

Sono specificati il layout consigliato dei pad di saldatura e le dimensioni di apertura dello stencil per garantire la formazione affidabile del giunto saldato durante la rifusione. Il rispetto di queste linee guida è importante per un corretto allineamento, trasferimento termico e stabilità meccanica.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Sensibilità all'Umidità e Pre-essiccamento

Questo LED 3020 è classificato come sensibile all'umidità secondo IPC/JEDEC J-STD-020C. Se la busta barriera all'umidità originale viene aperta e i componenti sono esposti all'umidità ambientale, devono essere pre-essiccati prima della rifusione per prevenire danni da "popcorn".

• Condizione di Pre-essiccamento:60°C per 24 ore.
• Post Pre-essiccamento:Saldare entro 1 ora o conservare in ambiente secco (<20% UR).
• Non pre-essiccarea temperature superiori a 60°C.

6.2 Condizioni di Conservazione

• Busta Non Aperta:Temperatura 5-30°C, Umidità <85%.
• Busta Aperta:Utilizzare entro 12 ore. Conservare a 5-30°C, Umidità <60%, preferibilmente in un contenitore sigillato con essiccante o in un armadio a azoto.
• Se esposti per >12 ore, è richiesto il pre-essiccamento (60°C/24h) prima dell'uso.

6.3 Profili di Rifusione

Sono forniti due profili di rifusione standard:

• Saldatura Senza Piombo:Temperatura di picco 230°C o 260°C, con tempo sopra il liquidus (TAL) controllato.
• Saldatura con Piombo:Profilo di temperatura corrispondente più basso.

È fondamentale seguire le velocità consigliate di riscaldamento, stabilizzazione, rifusione e raffreddamento per minimizzare lo stress termico sul package del LED e sul chip interno.

7. Protezione dalle Scariche Elettrostatiche (ESD)

I LED sono dispositivi a semiconduttore suscettibili ai danni da ESD, in particolare i tipi bianco, verde, blu e viola.

• Danno Potenziale:L'ESD può causare guasto immediato (LED morto) o danni latenti che portano a ridotta luminosità, spostamento di colore o ridotta durata di vita.
• Misure di Protezione:
  • Utilizzare postazioni di lavoro e pavimenti antistatici collegati a terra.
  • Gli operatori devono indossare braccialetti, guanti e indumenti antistatici.
  • Utilizzare ionizzatori e assicurarsi che le attrezzature di saldatura siano correttamente messe a terra.
  • Utilizzare materiali di imballaggio antistatici.

8. Considerazioni Applicative e di Progetto

8.1 Progetto del Circuito

• Metodo di Pilotaggio:Utilizzare sempre un driver a corrente costante. Evitare la connessione diretta a una sorgente di tensione.
• Limitazione di Corrente:Si raccomanda vivamente di includere una resistenza in serie per ogni stringa di LED per una maggiore stabilizzazione e protezione della corrente, anche quando si utilizza un driver a corrente costante.
• Polarità:Osservare il corretto orientamento anodo/catodo durante l'assemblaggio.
• Sequenza di Alimentazione:Durante i test, collegare prima l'uscita del driver al LED, quindi alimentare l'ingresso del driver per evitare picchi di tensione.

8.2 Precauzioni di Manipolazione

Una manipolazione impropria può causare danni fisici e ottici:

• Evitare le Dita:Non toccare la lente in silicone con le dita nude, poiché oli e pressione possono contaminare la superficie o danneggiare i bond dei fili/il chip.
• Evitare le Pinzette:Non stringere il corpo in silicone con le pinzette, poiché ciò può schiacciare il chip o rompere i bond.
• Usare l'Ugello Corretto:Per il pick-and-place, utilizzare un ugello a vuoto di dimensioni appropriate per evitare di premere sul silicone morbido.
• Evitare Cadute:Previene la deformazione dei terminali.
• Post-Assemblaggio:Non impilare PCB assemblati direttamente uno sopra l'altro, poiché ciò può graffiare le lenti e applicare pressione ai componenti.

9. Regola di Nomenclatura del Prodotto

Il numero di parte segue un sistema di codifica specifico:T □□ □□ □ □ □ – □□□ □□

Le definizioni dei codici chiave includono:

• Codice Package (es. 34):Footprint 3020.
• Codice Numero Chip (es. S):'S' per chip singolo a bassa potenza.
• Codice Colore (es. W):'W' per Bianco Freddo (>5000K). Altri codici: L (Bianco Caldo), C (Bianco Neutro), R (Rosso), ecc.
• Codice Ottica (es. 00):'00' per nessuna lente primaria.
• Codice Bin Flusso Luminoso (es. D1):Specifica l'intervallo di emissione luminosa.
• Codice Bin Tensione Diretta (es. D):Specifica l'intervallo di Vf.

10. Scenari Applicativi Tipici

Grazie alle sue dimensioni compatte, alla buona efficienza e alle prestazioni affidabili, il LED bianco 3020 0.2W è particolarmente adatto per:

• Retroilluminazione:Display LCD, pannelli indicatori, segnaletica.
• Illuminazione Decorativa:Strisce luminose, illuminazione di contorno, illuminazione d'accento.
• Illuminazione Generale:Integrato in lampadine, faretti e pannelli luminosi dove più LED sono utilizzati in array.
• Elettronica di Consumo:Indicatori di stato, retroilluminazione tastiere.

11. Confronto e Differenziazione Tecnica

Rispetto a package precedenti come il 3528, il 3020 offre un footprint più compatto, consentendo layout PCB ad alta densità e una potenzialmente migliore gestione termica grazie a una diversa struttura interna. La sua potenza nominale di 0.2W lo colloca tra i LED indicatori a bassissima potenza e i LED per illuminazione ad alta potenza, offrendo un buon compromesso tra emissione luminosa e consumo energetico per molte applicazioni. Il dettagliato sistema di binning per flusso, tensione e cromaticità fornisce ai progettisti la prevedibilità necessaria per una qualità del prodotto finale costante.

12. Domande Frequenti (FAQ)

12.1 Perché è necessario il pre-essiccamento prima della saldatura?

Il package del LED può assorbire umidità dall'aria. Durante il processo di rifusione ad alta temperatura, questa umidità si trasforma rapidamente in vapore, creando una pressione interna che può delaminare il package o crepare il chip, portando al guasto. Il pre-essiccamento rimuove questa umidità assorbita.

12.2 Posso pilotare questo LED direttamente con un'alimentazione a 3.3V?

No. La tensione diretta varia in base al bin e alla temperatura. Un'alimentazione a 3.3V potrebbe causare una corrente eccessiva in un bin a bassa Vf, portando a surriscaldamento e guasto. Utilizzare sempre un driver a corrente costante o una sorgente di tensione con una resistenza di limitazione della corrente in serie.

12.3 Qual è lo scopo dei diversi codici di binning?

Il binning garantisce la coerenza. Selezionando LED dallo stesso bin di flusso e cromaticità, un prodotto di illuminazione avrà luminosità e colore uniformi. Selezionare da un bin di tensione specifico può semplificare la progettazione del circuito di regolazione della corrente.

12.4 Quanto è critica la gestione termica?

Molto critica. Superare la temperatura di giunzione massima (125°C) ridurrà drasticamente la durata di vita del LED e causerà uno spostamento di colore. Il PCB dovrebbe essere progettato per fungere da dissipatore di calore, e il LED non dovrebbe essere operato alle correnti massime assolute senza un adeguato raffreddamento.

13. Caso di Studio di Progettazione

Scenario:Progettazione di una striscia LED lineare per illuminazione d'accento architettonica.

• Selezione:Il LED 3020 è scelto per le sue dimensioni compatte, che consentono molti LED per metro per linee di luce uniformi, e la sua potenza nominale di 0.2W mantiene la potenza totale della striscia gestibile.
• Binning:Vengono specificati LED da un singolo bin di flusso luminoso (es. D1) e bin di cromaticità per garantire luminosità e colore uniformi lungo l'intera striscia.
• Circuito:I LED sono disposti in stringhe serie-parallelo. Viene utilizzato un driver a corrente costante, con una piccola resistenza in serie su ogni stringa parallela per un ulteriore bilanciamento e protezione della corrente come da circuito consigliato nella scheda tecnica (Figura 2).
• Termica:La striscia utilizza un PCB in alluminio per dissipare efficacemente il calore dai LED, mantenendo la temperatura di giunzione ben al di sotto del valore massimo durante il funzionamento continuo.
• Assemblaggio:Il produttore su contratto segue rigorosamente le linee guida di manipolazione, conservazione e rifusione per ottenere un'elevata resa al primo passaggio.

14. Principio di Funzionamento

Un LED bianco è tipicamente costituito da un chip semiconduttore che emette luce blu (solitamente basato su InGaN) ricoperto da un fosforo giallo. Quando la corrente scorre attraverso il chip, emette luce blu. Parte di questa luce blu viene assorbita dal fosforo, che la riemette come luce gialla a spettro ampio. La miscela della luce blu residua e della luce gialla convertita è percepita dall'occhio umano come luce bianca. L'esatto rapporto tra blu e giallo determina la temperatura di colore correlata (CCT) della luce bianca.

15. Tendenze Tecnologiche

La tendenza generale nei LED SMD come il 3020 è verso una maggiore efficienza luminosa (più lumen per watt), un migliorato indice di resa cromatica (CRI) e una migliore coerenza di colore tra i lotti. C'è anche uno sviluppo continuo in termini di affidabilità e durata di vita in varie condizioni operative. Inoltre, la tecnologia di packaging continua a evolversi per consentire una maggiore densità di potenza e migliori prestazioni termiche da footprint sempre più piccoli. I principi di un attento binning, della gestione della sensibilità all'umidità e della protezione ESD rimangono fondamentali per la qualità e l'affidabilità in tutte le generazioni della tecnologia LED.