Guida tecnica al datasheet del LED blu PLCC-2 2.8x3.5x0.65mm 3.4V 0.3W per la crescita delle piante

1. Panoramica del prodotto

Questo prodotto utilizza un package PLCC-2 con dimensioni compatte di 2,8 x 3,5 x 0,65 mm. È un LED blu progettato per applicazioni di crescita delle piante, con una lunghezza d'onda di picco di 450 nm e un ampio angolo di visione di 120°. Il LED è ottimizzato per un elevato flusso radiante a una corrente diretta di 100 mA, rendendolo adatto per illuminazione orticola, coltura di tessuti e sistemi di fabbrica vegetale. Le caratteristiche principali includono compatibilità con tutti i processi di assemblaggio e saldatura SMT, disponibilità su nastro e bobina, livello di sensibilità all'umidità 3 e conformità RoHS. Il design del dispositivo bilancia efficienza e affidabilità, consentendo un funzionamento prolungato in ambienti agricoli esigenti.

1.1 Caratteristiche

• Package PLCC-2 per design compatto.
• Ampio angolo di visione di 120° per una distribuzione uniforme della luce.
• Compatibile con processi di assemblaggio SMT standard.
• Disponibile in confezione nastro e bobina (4000 pezzi/bobina).
• Livello di sensibilità all'umidità 3 (MSL 3).
• Conforme RoHS per la sicurezza ambientale.

1.2 Applicazioni

• Illuminazione per produzione floreale.
• Coltura di tessuti e micropropagazione.
• Agricoltura verticale e fabbriche vegetali.
• Illuminazione supplementare per serre.
• Illuminazione orticola generale.

2. Parametri tecnici e analisi approfondita

2.1 Caratteristiche elettriche e ottiche (a Ts=25°C, IF=100mA)

La tabella seguente riassume i principali parametri elettrici e ottici misurati a una temperatura di saldatura di 25°C e una corrente diretta di 100 mA (salvo diversa indicazione).

• Tensione diretta (VF):Tipica 3,4 V, minima 2,8 V, massima 3,6 V. Tolleranza di misura ±0,1 V.
• Corrente inversa (IR):A VR=5 V, la corrente inversa è molto bassa (tipicamente trascurabile), massima 10 μA.
• Flusso radiante totale (Φe):Minimo 140 mW, tipico 180 mW, massimo 224 mW. Tolleranza ±10%.
• Lunghezza d'onda di picco (λp):Minimo 440 nm, tipico 450 nm, massimo 455 nm. Tolleranza ±2 nm.
• Angolo di visione (2θ½):120° tipico, che fornisce un'ampia distribuzione della luce.
• Resistenza termica (RthJ-S):15 °C/W tipica, che indica un buon trasferimento di calore dal giunto al punto di saldatura.

2.2 Valori nominali massimi assoluti

Questi valori non devono essere superati per evitare danni permanenti:

• Potenza dissipata (PD):0,3 W
• Corrente diretta (IF):100 mA (CC); corrente di picco diretta (IFP) 150 mA con ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0,1 ms.
• Tensione inversa (VR):5 V
• Scarica elettrostatica (ESD, HBM):2000 V (resa >90%)
• Temperatura di esercizio (TOPR):-40°C a +85°C
• Temperatura di stoccaggio (TSTG):-40°C a +100°C
• Temperatura di giunzione (TJ):115°C massima

Bisogna fare attenzione affinché la temperatura di giunzione non superi il valore nominale. La corrente massima deve essere determinata dopo aver misurato la temperatura del package nelle condizioni operative effettive.

2.3 Sistema di binning

I prodotti sono suddivisi in bin in base alla tensione diretta (VF), al flusso radiante totale (Φe) e alla lunghezza d'onda di picco (WLP). L'etichetta su ogni bobina specifica il codice del bin, consentendo ai clienti di selezionare LED con caratteristiche abbinate per prestazioni costanti negli array. I range tipici dei bin per VF sono 2,8–3,6 V; per il flusso radiante, 140–224 mW; e per la lunghezza d'onda, 440–455 nm. Questo binning garantisce uniformità di colore e resa per sistemi di illuminazione di alta qualità.

3. Analisi delle curve di prestazione

3.1 Tensione diretta in funzione della corrente diretta

La Figura 1 mostra la relazione tra tensione diretta e corrente diretta a temperatura ambiente. All'aumentare della corrente da 0 a 150 mA, la tensione diretta sale approssimativamente da 2,9 V a 3,4 V. Questa curva è essenziale per progettare driver a corrente regolata per mantenere una resa luminosa stabile.

3.2 Intensità relativa in funzione della corrente diretta

La Figura 2 illustra la potenza radiante relativa in funzione della corrente diretta. L'output aumenta linearmente con la corrente fino a circa 80 mA, quindi satura gradualmente a correnti più elevate a causa degli effetti termici. Operare vicino a 100 mA fornisce un buon equilibrio tra efficienza e flusso.

3.3 Dipendenza dalla temperatura

La Figura 3 mostra la potenza relativa in uscita in funzione della temperatura di saldatura (Ts). A temperature più elevate, l'intensità relativa diminuisce; ad esempio, a 85°C l'output scende a circa l'80% del valore a 25°C. Questo calo termico deve essere considerato nella gestione termica del sistema.

La Figura 4 mostra la corrente diretta massima consentita in funzione di Ts. Per evitare il surriscaldamento, la corrente deve essere ridotta all'aumentare della temperatura ambiente. A Ts=85°C, la corrente massima è ridotta a circa 80 mA.

3.4 Distribuzione spettrale

La Figura 5 presenta la curva di emissione spettrale. La lunghezza d'onda di picco è centrata a 450 nm con una larghezza a mezza altezza (FWHM) di circa 20 nm. Questa banda blu stretta è ideale per attivare specifici fotorecettori nelle piante come criptocromi e fototropine, promuovendo la fotosintesi e la fotomorfogenesi.

3.5 Diagramma di radiazione

La Figura 6 mostra il diagramma di radiazione in campo lontano. A ±60° rispetto all'asse ottico, l'intensità scende al 50% del picco, confermando l'angolo di visione di 120°. Questa ampia distribuzione è utile per un'illuminazione uniforme nelle chiome delle piante.

4. Informazioni meccaniche e di confezionamento

4.1 Dimensioni del package

Il LED è alloggiato in un package PLCC-2 con dimensioni 2,8 mm (lunghezza) x 3,5 mm (larghezza) x 0,65 mm (altezza). Tutte le tolleranze sono ±0,2 mm salvo diversa indicazione. La vista dall'alto mostra un diametro della lente di 2,48 mm. La vista dal basso indica un layout di pad rettangolare con due elettrodi: l'anodo (pad più lungo) e il catodo (pad più corto). La polarità è contrassegnata con un simbolo "+" sul package.

4.2 Pattern di saldatura

Le dimensioni consigliate dei pad di saldatura sono fornite nel disegno meccanico (Fig.1-5). L'area totale del pad è di circa 2,1 mm x 2,1 mm per elettrodo, con un passo di 3,5 mm. Un'impronta di saldatura corretta garantisce un collegamento meccanico e termico affidabile.

5. Linee guida per saldatura e assemblaggio

5.1 Profilo di saldatura a riflusso

Si consiglia un profilo di riflusso standard senza piombo. Parametri chiave: preriscaldo da 150°C a 200°C per 60–120 secondi; tempo sopra la liquidus (217°C) fino a 60 secondi; temperatura di picco 260°C per un massimo di 10 secondi; velocità di raffreddamento inferiore a 6°C/s. Il tempo totale da 25°C al picco non deve superare 8 minuti. Non effettuare più di due riflussi. Se trascorrono più di 24 ore tra un riflusso e l'altro, i LED potrebbero danneggiarsi.

5.2 Saldatura a mano

Se è necessaria la saldatura manuale, mantenere la temperatura del saldatore sotto i 300°C e il tempo di contatto sotto i 3 secondi. È consentito un solo tentativo di saldatura. Dopo la saldatura, evitare sollecitazioni meccaniche o raffreddamento rapido.

5.3 Riparazione

In generale, la riparazione non è consigliata. Se inevitabile, utilizzare un saldatore a doppia punta per riscaldare entrambi i pad contemporaneamente e verificare la funzionalità del LED dopo l'operazione.

5.4 Avvertenze

Il materiale di incapsulamento è silicone, che è morbido. Evitare di premere sulla superficie della lente. Utilizzare ugelli di prelievo appropriati con forza controllata. Non montare LED su PCB deformati ed evitare di piegare la scheda dopo la saldatura.

6. Informazioni sul confezionamento e ordinazione

6.1 Specifiche di confezionamento

Ogni bobina contiene 4000 pezzi. Il nastro trasportatore ha un passo di 4 mm e larghezza di 12 mm, con marcature di polarità per l'orientamento. Il diametro della bobina è 178 mm, diametro del mozzo 60 mm e larghezza del nastro 12 mm. Un'etichetta sulla bobina fornisce il numero di parte, il numero di specifica, il numero di lotto, il codice del bin per il flusso radiante, l'intervallo di tensione diretta, il bin della lunghezza d'onda, la quantità e la data.

6.2 Sacchetto barriera all'umidità

Le bobine sono sigillate in un sacchetto barriera all'umidità con essiccante e una scheda indicatrice di umidità. Condizioni di conservazione prima dell'apertura: temperatura ≤30°C, umidità ≤75% UR, durata di conservazione fino a un anno. Dopo l'apertura, i LED devono essere utilizzati entro 24 ore a ≤30°C/≤60% UR. Se superato, cuocere a 60°C per 24 ore prima dell'uso.

7. Raccomandazioni applicative

Questo LED blu è specificamente progettato per l'illuminazione della crescita delle piante. Il suo picco a 450 nm corrisponde ai picchi di assorbimento della clorofilla a, della clorofilla b e dei carotenoidi, migliorando l'efficienza fotosintetica. Per prestazioni ottimali, utilizzare un driver a corrente costante con ripple inferiore al 5%. La corrente operativa massima deve essere ridotta in base alla temperatura ambiente e alla resistenza termica. Garantire un buon smaltimento del calore montando il LED su un PCB a nucleo metallico o utilizzando vie termiche nelle vicinanze. Evitare l'esposizione a composti contenenti zolfo e composti organici volatili (COV) che possono causare scolorimento o perdita di lumen. Mantenere un ambiente pulito durante l'assemblaggio per evitare l'attrazione di polvere sulla lente in silicone.

8. Confronto tecnico

Rispetto ai LED SMD standard 2835, il package PLCC-2 offre un ingombro minore (2,8x3,5 mm vs 2,8x3,5 mm per 2835, ma si noti che PLCC-2 è di dimensioni simili) ma con un flusso radiante più elevato per package (180 mW tipico a 100 mA) rispetto ai tipici LED blu 2835 (~100 mW). L'ampio angolo di visione di 120° offre anche una migliore uniformità spaziale. La bassa resistenza termica (15°C/W) facilita la dissipazione del calore, rendendo questo LED adatto per array ad alta densità nelle fabbriche vegetali. La capacità di sopportare scariche elettrostatiche di 2000V (HBM) è paragonabile agli standard del settore.

9. Domande frequenti

D1: Qual è la massima corrente diretta che posso applicare?R: Il valore massimo assoluto è 100 mA CC, ma considerare la riduzione a temperature ambiente elevate. Per un funzionamento affidabile, si consiglia 80-90 mA per bilanciare durata e resa.

D2: Come devo maneggiare il LED per evitare danni da ESD?R: Utilizzare adeguate attrezzature di protezione ESD (cinturino da polso con messa a terra, tavoli conduttivi, ionizzatori) durante la manipolazione. Il LED può sopportare fino a 2000V HBM, ma è comunque necessaria cautela.

D3: Posso usare questo LED per illuminazione generale?R: Sì, ma emette solo luce blu. Per luce bianca, combinare con fosforo o altri LED colorati.

D4: Quali sono le condizioni di conservazione consigliate per le bobine non aperte?R: Temperatura ≤30°C, umidità ≤75% UR. La durata di conservazione è di un anno dalla data di confezionamento.

10. Casi studio pratici

In un impianto di agricoltura verticale, un pannello di 200 di questi LED blu è stato utilizzato per fornire illuminazione supplementare per la coltivazione di lattuga. Con una corrente di pilotaggio di 80 mA, il flusso radiante totale ha raggiunto 36 W (200*0,18 W). Il pannello LED è stato posizionato a 20 cm sopra la chioma, ottenendo una PPFD (densità di flusso fotonico fotosintetico) di circa 150 μmol/m²/s a livello della chioma. La biomassa di lattuga risultante è aumentata del 30% rispetto alla sola luce ambientale. I LED hanno operato a una temperatura di giunzione di 45°C, ben entro il limite di sicurezza.

Un altro caso: in un laboratorio di coltura di tessuti, array di questi LED sono stati utilizzati per la micropropagazione di orchidee. Lo spettro blu puro ha minimizzato l'eziologia e promosso lo sviluppo delle radici. L'angolo di visione di 120° ha consentito un'illuminazione uniforme sugli scaffali di coltura senza punti caldi.

11. Principio di funzionamento

Questo LED è un diodo a emissione di luce blu basato su nitruro di gallio (GaN). Quando una polarizzazione diretta viene applicata attraverso la giunzione p-n, gli elettroni dallo strato di tipo n si ricombinano con le lacune nello strato di tipo p all'interno della regione attiva. Questa ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni. L'energia della banda proibita della struttura a pozzo quantico InGaN è adattata per produrre luce a circa 450 nm (blu). Il package PLCC-2 incapsula il chip e fornisce contatti elettrici e percorsi termici. La lente in silicone protegge il chip ed estrae la luce in modo efficiente.

12. Tendenze di sviluppo

Il mercato dei LED orticoli è in rapida evoluzione. Le tendenze future includono una maggiore efficacia (>3 μmol/J), spettri sintonizzabili che combinano più lunghezze d'onda e integrazione con controlli intelligenti. Si prevede che i package PLCC-2 si riducano ulteriormente aumentando la densità di potenza. L'attuale generazione di LED blu raggiunge già flussi radianti superiori a 200 mW per package a 100 mA. La ricerca su materiali InGaN e progetti di chip promette prestazioni ancora migliori. Inoltre, gli sforzi per ridurre i costi e migliorare l'affidabilità favoriranno l'adozione in fabbriche vegetali su larga scala.