Scheda Tecnica LED Bianco 0.2W Serie 3020 - Dimensioni 3.0x2.0mm - Tensione 3.2V - Potenza 0.2W - Documentazione Tecnica 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 che richiedono sorgenti di luce bianca affidabili ed efficienti dal punto di vista energetico. Questo LED bianco a singolo chip da 0.2W offre un ottimo equilibrio tra efficienza luminosa, prestazioni termiche e convenienza economica, rendendolo adatto a un'ampia gamma di prodotti per l'illuminazione commerciale e industriale.

I suoi vantaggi principali includono un ingombro ridotto di 3.0mm x 2.0mm, un ampio angolo di visione di 110 gradi e una costruzione robusta adatta ai processi standard di saldatura a rifusione. Il mercato di riferimento comprende unità di retroilluminazione, illuminazione decorativa, luci spia e integrazione in vari dispositivi elettronici di consumo e cartellonistica.

2. Parametri e Specifiche Tecniche

2.1 Valori Massimi Assoluti (T_s=25°C)

I seguenti parametri definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al LED. Il funzionamento in queste condizioni non è garantito.

• Corrente Diretta (I_F):80 mA (Continua)
• Corrente Diretta Impulsiva (I_FP):120 mA (Larghezza impulso ≤10ms, Ciclo di lavoro ≤1/10)
• Dissipazione di Potenza (P_D):280 mW
• Temperatura di Esercizio (T_opr):-40°C a +80°C
• Temperatura di Magazzinaggio (T_stg):-40°C a +80°C
• Temperatura di Giunzione (T_j):125°C
• Temperatura di Saldatura (T_sld):230°C o 260°C per 10 secondi (Rifusione)

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche (T_s=25°C, I_F=60mA)

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

• Tensione Diretta (V_F):Tipica 3.2V, Massima 3.5V
• Tensione Inversa (V_R):5V
• Corrente Inversa (I_R):Massima 10 µA
• Angolo di Visione (2θ_1/2):110°

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Il prodotto è classificato in bin per garantire la coerenza di colore e luminosità all'interno di un'applicazione. Il codice d'ordine definisce questi bin.

3.1 Regola di Numerazione del Modello

La struttura del numero di parte è: T [Codice Forma] [Numero Chip] [Codice Lente] [Codice Interno] - [Codice Flusso] [Codice CCT]. Ad esempio, T3400SLA corrisponde a una forma 3020 (34), singolo chip a bassa potenza (S), nessuna lente (00), codice interno A, con specifici bin di flusso e CCT definiti dal suffisso finale.

3.2 Binning della Temperatura di Colore Correlata (CCT)

I LED sono classificati in specifiche ellissi di cromaticità sul diagramma CIE per garantire l'uniformità del colore. I bin di ordinazione standard sono:

• 2725K ±145K (Bin 27M5)
• 3045K ±175K (Bin 30M5)
• 3985K ±275K (Bin 40M5)
• 5028K ±283K (Bin 50M5)
• 5665K ±355K (Bin 57M7)
• 6530K ±510K (Bin 65M7)

Ogni bin è definito da un punto centrale dell'ellisse (x, y), raggi dell'asse maggiore/minore e angolo di rotazione, conformi agli standard delle ellissi MacAdam a 5 o 7 passi per un controllo cromatico rigoroso.

3.3 Binning del Flusso Luminoso

Il flusso è classificato per valore minimo a 60mA. Le tabelle definiscono gli intervalli minimi e tipici di flusso per il Bianco Caldo (2700-3700K), Bianco Neutro (3700-5000K) e Bianco Freddo (5000-7000K), ciascuno disponibile in versioni standard (CRI≥70) e ad alta resa cromatica (CRI≥80). I codici vanno da D1 (es., 18-19 lm min) a D8 (es., 25-26 lm min).

3.4 Binning della Tensione Diretta

Per facilitare l'accoppiamento di corrente nei progetti multi-LED, la V_Fè classificata in passi di 0.1V. I bin sono: B (2.8-2.9V), C (2.9-3.0V), D (3.0-3.1V), E (3.1-3.2V), F (3.2-3.3V), G (3.3-3.4V), H (3.5-3.6V).

3.5 Tolleranze di Misura

• Flusso Luminoso: ±7%
• Tensione Diretta: ±0.08V
• Indice di Resa Cromatica (CRI): ±2
• Coordinate di Cromaticità: ±0.005

4. Analisi delle Curve di Prestazione

4.1 Curva Caratteristica Corrente-Tensione (I-V)

Il grafico mostra la relazione tra tensione diretta e corrente diretta. La curva è tipica per un LED basato su GaN, che mostra un aumento esponenziale dopo la tensione di soglia (~2.7V). L'operazione alla corrente consigliata di 60mA garantisce efficienza e longevità ottimali, evitando la regione ad alta corrente dove l'efficienza cala e la generazione di calore aumenta significativamente.

4.2 Flusso Luminoso Relativo vs. Corrente Diretta

Questa curva dimostra la dipendenza dell'emissione luminosa dalla corrente di pilotaggio. Sebbene il flusso aumenti con la corrente, diventa sub-lineare a correnti più elevate a causa del calo di efficienza e dell'aumento della temperatura di giunzione. Il punto di lavoro a 60mA è scelto per bilanciare output ed efficacia. Pilotare oltre il valore massimo assoluto (80mA continua) riduce drasticamente la durata e l'affidabilità.

4.3 Distribuzione Spettrale di Potenza (SPD)

La curva dell'energia spettrale relativa mostra lo spettro di emissione per diversi intervalli di CCT (2600-3700K, 3700-5000K, 5000-10000K). I LED bianco freddo hanno un picco blu più forte dal chip e meno luce gialla/rossa convertita dal fosforo, mentre i LED bianco caldo mostrano un'emissione più ampia e pronunciata del fosforo, risultando in un maggiore contenuto spettrale rosso e una temperatura di colore correlata più bassa.

4.4 Temperatura di Giunzione vs. Energia Spettrale Relativa

Questo grafico illustra l'effetto della temperatura di giunzione (T_j) sullo spettro del LED. All'aumentare di T_j, l'output spettrale complessivo tipicamente diminuisce (calo di efficienza) e la lunghezza d'onda di picco può spostarsi leggermente. Una gestione termica efficace è cruciale per mantenere un punto colore e un'emissione luminosa costanti durante la vita del prodotto.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni di Contorno

Il package del LED ha dimensioni di 3.0mm (lunghezza) x 2.0mm (larghezza). Il disegno dimensionale specifica tutte le misure critiche, inclusa l'altezza della lente e la posizione dei pad. Le tolleranze sono definite come ±0.10mm per le dimensioni .X e ±0.05mm per le dimensioni .XX.

5.2 Layout dei Pad e Progetto dello Stencil

Sono forniti diagrammi separati per il land pattern PCB consigliato (layout dei pad) e il progetto dello stencil per pasta saldante. Il land pattern garantisce una corretta formazione del giunto saldato e stabilità meccanica. Il progetto dello stencil controlla il volume di pasta saldante depositato, fondamentale per ottenere giunti saldati affidabili senza ponticelli o saldatura insufficiente. Seguire queste linee guida è essenziale per un assemblaggio ad alta resa.

5.3 Identificazione della Polarità

Il catodo è tipicamente contrassegnato sul package del LED. Il diagramma del layout dei pad indica anche le connessioni anodo e catodo. La polarità corretta deve essere rispettata durante l'assemblaggio per prevenire una polarizzazione inversa, che può danneggiare il LED a tensioni superiori alla tensione inversa nominale (5V).

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Sensibilità all'Umidità e Essiccazione

Il package del LED 3020 è sensibile all'umidità (classificato MSL secondo IPC/JEDEC J-STD-020C). L'esposizione all'umidità ambientale dopo l'apertura della busta barriera all'umidità può portare a crepe "popcorn" o delaminazione durante la saldatura a rifusione a causa della rapida espansione del vapore.

• Magazzinaggio:Le buste non aperte devono essere conservate sotto 30°C/85% UR. Dopo l'apertura, conservare a 5-30°C con umidità il più bassa possibile (<20% UR consigliato).
• Tempo di Lavorazione a Punto:Il tempo tra l'apertura della busta e la rifusione deve essere controllato. Controllare immediatamente la scheda indicatrice di umidità all'interno della busta all'apertura.
• Condizioni di Essiccazione:Se i LED sono stati esposti a umidità oltre le specifiche, devono essere essiccati prima della rifusione. Essiccazione consigliata: 60°C per 24 ore sulla bobina originale. Non superare i 60°C. Utilizzare entro 1 ora dall'essiccazione o conservare in un armadio asciutto (<20% UR).

6.2 Profilo di Saldatura a Rifusione

Il LED può sopportare una temperatura di picco di rifusione di 230°C o 260°C per un massimo di 10 secondi. È applicabile un profilo di rifusione standard senza piombo (SAC305). Assicurarsi che la velocità di rampa della temperatura sia controllata per minimizzare lo shock termico. La valutazione della temperatura massima di saldatura fornita non deve essere superata per evitare danni alla lente epossidica, al fosforo o ai fili di connessione.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

I LED sono tipicamente forniti su nastro e bobina per l'assemblaggio automatizzato pick-and-place. La dimensione specifica della bobina e la quantità di imballaggio devono essere confermate con il fornitore. L'ordinazione viene effettuata utilizzando il numero di modello completo, che specifica tutti i parametri bin: forma, numero di chip, lente, CCT e flusso luminoso. Combinazioni di bin personalizzate al di fuori dell'offerta standard possono essere disponibili su richiesta.

8. Suggerimenti Applicativi e Considerazioni di Progetto

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Retroilluminazione:Pannelli a luce laterale o diretta per LCD, cartellonistica e display.
• Illuminazione Decorativa:Luce d'accento, illuminazione di contorno e illuminazione d'atmosfera.
• Illuminazione Generale:Integrati in lampadine, tubi e pannelli come array.
• Luci Spia:Indicatori di stato su elettrodomestici ed elettronica.

8.2 Considerazioni di Progetto

• Pilotaggio in Corrente:Utilizzare un driver a corrente costante, non una sorgente a tensione costante, per un'emissione luminosa stabile e uniforme. La corrente di esercizio consigliata è 60mA.
• Gestione Termica:Nonostante la bassa potenza, un efficace dissipatore di calore è vitale per mantenere il flusso luminoso, la stabilità del colore e la lunga durata. Assicurarsi che il PCB abbia adeguati via termici e area di rame collegata al pad termico del LED (se presente) o ai pad del catodo.
• Progetto Ottico:L'angolo di visione di 110 gradi fornisce un'illuminazione ampia e diffusa. Per fasci focalizzati, sono necessarie ottiche secondarie (lenti, riflettori).
• Layout Elettrico:Mantenere le tracce di pilotaggio corte e larghe per minimizzare la caduta di tensione. Negli array, considerare di collegare i LED in serie dove possibile per garantire la stessa corrente, oppure utilizzare stringhe in parallelo con singole resistenze limitatrici di corrente, selezionando LED dallo stesso bin V_Fper un migliore bilanciamento della corrente.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto a package più vecchi come il 3528, il 3020 offre un ingombro più compatto, potenzialmente una maggiore densità di progetto. Il suo design a singolo chip da 0.2W fornisce un buon equilibrio per applicazioni che necessitano di più luce rispetto a un tipico LED da 0.1W ma dove la sfida termica di un LED da 0.5W o 1W è proibitiva. L'ampio angolo di fascio di 110 gradi è un differenziatore chiave rispetto ai LED ad angolo più stretto, eliminando la necessità di diffusori in molte applicazioni e fornendo un'illuminazione più uniforme.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

10.1 Qual è la differenza tra la tensione diretta tipica e quella massima?

La V_Ftipica (3.2V) è il valore atteso per la maggior parte delle unità in condizioni di test. La V_Fmassima (3.5V) è il limite superiore garantito dalla specifica. Il vostro circuito di pilotaggio deve essere progettato per fornire la corrente richiesta anche se la V_Fdel LED è al valore massimo, specialmente quando i LED sono collegati in serie.

10.2 Posso pilotare questo LED a 80mA in modo continuo?

Sebbene 80mA sia la corrente continua massima assoluta, operare a questo limite genererà più calore, ridurrà l'efficienza luminosa (lm/W), accelererà il decadimento del flusso e potenzialmente accorcerà la durata del LED. Per prestazioni e affidabilità ottimali, dovrebbe essere utilizzata la corrente di esercizio consigliata di 60mA.

10.3 Perché l'essiccazione è necessaria e come faccio a sapere se i miei LED ne hanno bisogno?

L'essiccazione rimuove l'umidità assorbita dal package plastico per prevenire danni durante il processo di saldatura a rifusione ad alta temperatura. Controllare immediatamente la scheda indicatrice di umidità all'interno della busta barriera sigillata all'apertura. Se la scheda mostra che il limite di esposizione all'umidità è stato superato (es., il punto rosa è più scuro del riferimento), o se la busta è stata aperta in un ambiente umido oltre il tempo di lavorazione a punto consentito, è necessaria l'essiccazione.

10.4 Come interpreto il codice del bin del flusso luminoso (es., D5)?

Il codice del flusso (D5) corrisponde a un valore minimo di flusso luminoso a 60mA per un dato bin di CCT e CRI. Ad esempio, un LED Bianco Freddo (5000-7000K), CRI≥70 con codice D5 ha un flusso minimo di 22 lumen e un massimo tipico di 23 lumen. Dovreste progettare il vostro sistema basandovi sul valore minimo per garantire che gli obiettivi di prestazione siano raggiunti anche con unità di binning inferiore.

11. Caso di Studio Applicativo Pratico

Scenario: Progetto di una Barra LED Lineare.Un progettista sta creando una barra luminosa da 24V, 0.6 metri utilizzando il LED 3020. Mirando a una specifica illuminanza, calcola di aver bisogno di 60 LED. Per alimentare da 24V, decide di utilizzare 7 LED in serie (7 * 3.2V_tip= 22.4V), lasciando un margine per il regolatore di corrente. Creerebbe 8 stringhe parallele di 7 LED in serie (56 LED totali). Per garantire una luminosità uniforme, specifica tutti i LED dallo stesso bin CCT (es., Bianco Neutro 4000K, bin 40M5) e un bin di flusso stretto (es., D5). Specifica anche lo stesso bin V_F(es., bin F: 3.2-3.3V) per migliorare il bilanciamento di corrente tra le 8 stringhe parallele. Il PCB è progettato con uno strato di rame da 2 oz e via termici sotto i pad del LED collegati a un substrato di alluminio per la dissipazione del calore. Le istruzioni di assemblaggio impongono l'essiccazione delle bobine se l'umidità dell'ambiente di fabbrica è alta, seguita da un processo di rifusione controllato utilizzando il profilo consigliato.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

Un LED bianco è fondamentalmente un diodo a semiconduttore. Quando viene applicata una tensione diretta che supera la sua energia di bandgap, elettroni e lacune si ricombinano nella regione attiva (il chip), rilasciando energia sotto forma di fotoni. Questa emissione primaria è tipicamente nello spettro blu o ultravioletto per i chip basati su GaN. Per produrre luce bianca, una parte di questa luce primaria viene assorbita da un rivestimento di fosforo (comune è il granato di alluminio e ittrio drogato con cerio - YAG:Ce) depositato sul chip o intorno ad esso. Il fosforo converte i fotoni blu/UV ad alta energia in uno spettro ampio di luce gialla a energia più bassa. La miscela della luce blu residua dal chip e della luce gialla convertita dal fosforo appare bianca all'occhio umano. Regolando la composizione e lo spessore del fosforo, si possono ottenere diverse Temperature di Colore Correlate (CCT) dal bianco caldo al bianco freddo.

13. Tendenze e Sviluppi Tecnologici

La tendenza generale nei LED SMD come il 3020 è verso una maggiore efficienza luminosa (più lumen per watt), una migliore resa cromatica (valori CRI e R9 più alti per la resa del rosso) e una maggiore coerenza di colore (binning più stretto). C'è anche un focus su un'affidabilità e longevità migliorate a temperature operative più elevate, spinte dalle richieste di apparecchi di illuminazione più compatti. Inoltre, l'industria continua a sviluppare materiali per package più robusti e resistenti all'umidità per semplificare i processi di manipolazione e assemblaggio. La spinta verso l'illuminazione "centrata sull'uomo" sta portando a LED con CCT regolabile e ottimizzazione spettrale per supportare i ritmi circadiani. Sebbene questa scheda tecnica descriva un LED bianco standard, la tecnologia del package sottostante è una piattaforma che può essere adattata per queste caratteristiche di prestazione in evoluzione.