Indice
- 1. Panoramica del Prodotto
- 1.1 Identificazione Prodotto e Convenzione di Nomenclatura
- 2. Specifiche Meccaniche e Ottiche
- 2.1 Dimensioni Fisiche e Layout
- 2.2 Caratteristiche Ottiche
- 3. Parametri Elettrici e Termici
- 3.1 Valori Massimi Assoluti
- 3.2 Caratteristiche Elettriche Tipiche
- 4. Sistema di Binning e Classificazione
- 4.1 Binning del Flusso Luminoso
- 4.2 Binning della Tensione Diretta
- 4.3 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante
- 5. Curve e Caratteristiche Prestazionali
- 5.1 Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V)
- 5.2 Flusso Luminoso Relativo vs. Corrente Diretta
- 5.3 Potenza Spettrale Relativa vs. Temperatura di Giunzione
- 5.4 Distribuzione della Potenza Spettrale
- 6. Linee Guida per il Montaggio e la Manipolazione
- 6.1 Raccomandazioni per la Saldatura
- 6.2 Gestione Termica
- 6.3 Sensibilità alle Scariche Elettrostatiche (ESD)
- 7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine
- 7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina
- 7.2 Struttura del Codice d'Ordine
- 8. Note Applicative e Considerazioni di Progettazione
- 8.1 Applicazioni Tipiche
- 8.2 Selezione del Driver
- 8.3 Progettazione Ottica
- 9. Affidabilità e Durata di Vita
- 10. Confronto Tecnico e Vantaggi
- 10.1 Confronto Package Ceramico vs. Plastico
- 10.2 Design a Singolo Chip ad Alta Potenza
1. Panoramica del Prodotto
Questo documento fornisce le specifiche tecniche complete per un Diodo Emettitore di Luce (LED) Verde ad alta potenza da 1W della serie Ceramica 3535. Il substrato ceramico offre una gestione termica superiore rispetto ai tradizionali package in plastica, consentendo correnti di pilotaggio più elevate e un'affidabilità a lungo termine migliorata. Questo LED è progettato per applicazioni che richiedono elevata luminosità e prestazioni stabili in ambienti impegnativi.
1.1 Identificazione Prodotto e Convenzione di Nomenclatura
Il modello del prodotto è identificato come T1901PGA. La convenzione di nomenclatura segue un codice strutturato:T □□ □□ □ □ □ – □□□ □□. Questo codice si scompone in diversi parametri chiave:
- Codice Package (19):Indica un package ceramico 3535.
- Codice Numero Chip (P):Denota un singolo chip LED ad alta potenza.
- Codice Colore (G):Specifica l'emissione di colore Verde.
- Codice Ottica (A):Dettaglia la lente o il design ottico (specifiche indicate dal codice).
- Codice Bin Flusso:Un codice a più cifre che definisce il bin di output del flusso luminoso.
- Codice Bin Temperatura Colore / Lunghezza d'Onda:Un codice che specifica l'intervallo della lunghezza d'onda dominante.
Altri codici colore definiti nel sistema includono Rosso (R), Giallo (Y), Blu (B), Viola (U), Arancione (A), IR (I), Bianco Caldo L (<3700K), Bianco Neutro C (3700-5000K) e Bianco Freddo W (>5000K).
2. Specifiche Meccaniche e Ottiche
2.1 Dimensioni Fisiche e Layout
Il LED utilizza un package ceramico 3535 per montaggio superficiale. Il disegno dimensionale esatto mostra la vista dall'alto e il profilo laterale con le misure critiche. Le dimensioni chiave includono la dimensione complessiva del package di 3.5mm x 3.5mm. Vengono forniti il land pattern (impronta) raccomandato e il design dello stencil per l'assemblaggio su PCB per garantire una corretta saldatura e prestazioni termiche. Le tolleranze sono specificate come ±0.10mm per le dimensioni .X e ±0.05mm per le dimensioni .XX.
2.2 Caratteristiche Ottiche
I parametri ottici primari sono misurati a una corrente di test standard di 350mA e una temperatura del punto di saldatura (Ts) di 25°C.
- Lunghezza d'Onda Dominante (λd):525 nm (Tipico).
- Angolo di Visione (2θ1/2):120 gradi, fornendo un pattern di emissione ampio, simile a Lambertiano, adatto per l'illuminazione d'ambiente.
- Flusso Luminoso:Il valore dipende dal specifico bin di flusso assegnato all'unità (vedi Sezione 3.3).
3. Parametri Elettrici e Termici
3.1 Valori Massimi Assoluti
Sollecitazioni oltre questi limiti possono causare danni permanenti. Tutti i valori sono specificati a Ts=25°C.
- Corrente Diretta Continua (IF):500 mA
- Corrente Diretta di Picco Impulsiva (IFP):700 mA (Larghezza impulso ≤10ms, Ciclo di Lavoro ≤1/10)
- Dissipazione di Potenza (PD):1800 mW
- Temperatura di Esercizio (Topr):-40°C a +100°C
- Temperatura di Magazzinaggio (Tstg):-40°C a +100°C
- Temperatura di Giunzione (Tj):125°C
- Temperatura di Saldatura (Tsld):Saldatura a rifusione a 230°C o 260°C per un massimo di 10 secondi.
3.2 Caratteristiche Elettriche Tipiche
Misurate a Ts=25°C, IF=350mA.
- Tensione Diretta (VF):3.5 V (Tipico), 3.6 V (Massimo)
- Tensione Inversa (VR):5 V
- Corrente Inversa (IR):50 μA (Massimo)
4. Sistema di Binning e Classificazione
Per garantire la coerenza di colore e luminosità nella produzione, i LED vengono suddivisi in bin in base a parametri chiave.
4.1 Binning del Flusso Luminoso
Il flusso luminoso è misurato a 350mA. I bin, definiti da un codice lettera, specificano un valore minimo (Min) e tipico (Type). La tolleranza per la misura del flusso è ±7%.
- Codice 1R:Min 55 lm, Type 60 lm
- Codice 1S:Min 60 lm, Type 65 lm
- Codice 1T:Min 65 lm, Type 70 lm
- Codice 1W:Min 70 lm, Type 75 lm
- Codice 1X:Min 75 lm, Type 80 lm
- Codice 1Y:Min 80 lm, Type 87 lm
4.2 Binning della Tensione Diretta
La tensione diretta è misurata a 350mA. I bin garantiscono la compatibilità elettrica in stringhe serie/parallelo. La tolleranza è ±0.08V.
- Codice 1:2.8V a 3.0V
- Codice 2:3.0V a 3.2V
- Codice 3:3.2V a 3.4V
- Codice 4:3.4V a 3.6V
4.3 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante
Per i LED verdi, la lunghezza d'onda dominante viene binnata per controllare la tonalità precisa del verde.
- Codice G5:519 nm a 522.5 nm
- Codice G6:522.5 nm a 526 nm
- Codice G7:526 nm a 530 nm
5. Curve e Caratteristiche Prestazionali
I dati grafici forniscono una visione più approfondita del comportamento del LED in varie condizioni.
5.1 Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V)
La curva mostra la relazione esponenziale tra corrente e tensione. È cruciale per progettare il driver limitatore di corrente corretto. Il tipico VF di 3.5V a 350mA è confermato su questo grafico.
5.2 Flusso Luminoso Relativo vs. Corrente Diretta
Questo grafico illustra come l'output luminoso aumenti con la corrente di pilotaggio. Tipicamente mostra un aumento sub-lineare a correnti più elevate a causa dell'efficienza droop e degli effetti termici, evidenziando l'importanza della gestione termica per mantenere la luminosità.
5.3 Potenza Spettrale Relativa vs. Temperatura di Giunzione
L'output spettrale di un LED si sposta con la temperatura di giunzione. Per i LED verdi, la lunghezza d'onda di picco generalmente diminuisce (spostamento verso il blu) leggermente all'aumentare della temperatura. Questo grafico quantifica tale spostamento, importante per applicazioni critiche sul colore.
5.4 Distribuzione della Potenza Spettrale
La curva mostra l'intensità della luce emessa attraverso lo spettro visibile per questo LED verde, centrata attorno a 525nm. Mostra una larghezza di banda spettrale relativamente stretta tipica dei LED monocromatici.
6. Linee Guida per il Montaggio e la Manipolazione
6.1 Raccomandazioni per la Saldatura
Il package ceramico è compatibile con i processi standard di saldatura a rifusione a infrarossi o a convezione. Il profilo di saldatura massimo raccomandato è di 230°C o 260°C di temperatura di picco per un massimo di 10 secondi. Il design dello stencil fornito garantisce il corretto volume di pasta saldante per giunzioni affidabili e un trasferimento di calore ottimale dal pad termico al PCB.
6.2 Gestione Termica
Una gestione termica efficace è critica per le prestazioni e la durata di vita. Il package ceramico ha una bassa resistenza termica, ma deve essere montato su un PCB con via termiche adeguate e, se necessario, un dissipatore esterno per mantenere la temperatura di giunzione sotto i 125°C, specialmente quando si opera vicino alla corrente massima di 500mA.
6.3 Sensibilità alle Scariche Elettrostatiche (ESD)
Come tutti i dispositivi a semiconduttore, i LED sono sensibili alle Scariche Elettrostatiche (ESD). Dovrebbero essere osservate le precauzioni ESD standard (uso di braccialetti a terra, tappetini conduttivi e ionizzatori) durante la manipolazione e l'assemblaggio.
7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine
7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina
Il prodotto è fornito su nastro portante goffrato per l'assemblaggio automatizzato pick-and-place. Disegni dettagliati specificano le dimensioni delle tasche, la larghezza del nastro, il diametro della bobina e l'orientamento del componente. Il package ceramico 3535 utilizza un formato nastro standard compatibile con apparecchiature di posizionamento ad alta velocità.
7.2 Struttura del Codice d'Ordine
Il codice d'ordine completo è costruito dalla convenzione di nomenclatura descritta nella Sezione 1.1. Per ordinare, specificare il codice completo includendo il package (19), il numero di chip (P), il colore (G), l'ottica (A) e i codici bin di flusso e lunghezza d'onda desiderati in base ai requisiti applicativi.
8. Note Applicative e Considerazioni di Progettazione
8.1 Applicazioni Tipiche
- Illuminazione Architetturale:Illuminazione di facciate, illuminazione a incasso e illuminazione d'accento dove sono necessarie alta luminosità e stabilità del colore.
- Illuminazione Automobilistica:Illuminazione interna, luci di segnalazione (dove la specifica del colore è soddisfatta).
- Illuminazione Portatile:Torce di alta gamma e luci da lavoro.
- Illuminazione Speciale:Visione artificiale, illuminazione scenica e segnaletica.
8.2 Selezione del Driver
Un driver a corrente costante è obbligatorio per un funzionamento affidabile. Il driver dovrebbe essere selezionato in base alla corrente diretta richiesta (es. 350mA per uso tipico, fino a 500mA per output massimo) e al bin di tensione diretta dei LED, specialmente quando si collegano più dispositivi in serie. Il driver deve avere una protezione appropriata da sovratemperatura e sovracorrente.
8.3 Progettazione Ottica
L'angolo di visione di 120 gradi è ideale per un'illuminazione ampia e uniforme. Per fasci focalizzati, le ottiche secondarie (riflettori o lenti) devono essere progettate considerando la lente primaria del LED e il pattern di emissione. I disegni meccanici forniscono i punti di riferimento necessari per l'allineamento ottico.
9. Affidabilità e Durata di Vita
Sebbene dati specifici di durata di vita L70 o L50 (tempo per raggiungere il 70% o 50% dell'output luminoso iniziale) non siano forniti in questo estratto, il package ceramico supporta intrinsecamente una durata di vita più lunga mantenendo una temperatura di giunzione più bassa per una data dissipazione di potenza. La durata di vita è principalmente una funzione della temperatura di giunzione e della corrente di pilotaggio; operare entro le specifiche raccomandate massimizza la longevità.
10. Confronto Tecnico e Vantaggi
10.1 Confronto Package Ceramico vs. Plastico
Il package ceramico 3535 offre vantaggi distinti rispetto ai package SMD in plastica standard (es. PLCC, 5050):
- Conduttività Termica Superiore:I substrati ceramici dissipano il calore in modo più efficiente, consentendo correnti di pilotaggio più elevate e un migliore mantenimento delle prestazioni.
- Affidabilità Migliorata:La ceramica è resistente all'umidità e alla degradazione UV, portando a prestazioni più stabili in ambienti ostili.
- Migliore Stabilità del Colore:Una temperatura di giunzione operativa più bassa minimizza lo spostamento della lunghezza d'onda e la riduzione del flusso luminoso nel tempo.
10.2 Design a Singolo Chip ad Alta Potenza
L'utilizzo di un singolo chip di grandi dimensioni (indicato da 'P') invece di più chip più piccoli migliora l'uniformità della densità di corrente e può offrire una migliore efficacia complessiva e affidabilità rispetto ai design multi-chip a livelli di potenza simili.
Terminologia delle specifiche LED
Spiegazione completa dei termini tecnici LED
Prestazioni fotoelettriche
| Termine | Unità/Rappresentazione | Spiegazione semplice | Perché importante |
|---|---|---|---|
| Efficienza luminosa | lm/W (lumen per watt) | Uscita luce per watt di elettricità, più alto significa più efficiente energeticamente. | Determina direttamente il grado di efficienza energetica e il costo dell'elettricità. |
| Flusso luminoso | lm (lumen) | Luce totale emessa dalla sorgente, comunemente chiamata "luminosità". | Determina se la luce è abbastanza brillante. |
| Angolo di visione | ° (gradi), es. 120° | Angolo in cui l'intensità luminosa scende alla metà, determina la larghezza del fascio. | Influisce sulla gamma di illuminazione e uniformità. |
| CCT (Temperatura colore) | K (Kelvin), es. 2700K/6500K | Calore/freschezza della luce, valori più bassi giallastri/caldi, più alti biancastri/freddi. | Determina l'atmosfera di illuminazione e scenari adatti. |
| CRI / Ra | Senza unità, 0–100 | Capacità di riprodurre accuratamente i colori degli oggetti, Ra≥80 è buono. | Influisce sull'autenticità del colore, utilizzato in luoghi ad alta richiesta come centri commerciali, musei. |
| SDCM | Passi ellisse MacAdam, es. "5 passi" | Metrica di consistenza del colore, passi più piccoli significano colore più consistente. | Garantisce colore uniforme attraverso lo stesso lotto di LED. |
| Lunghezza d'onda dominante | nm (nanometri), es. 620nm (rosso) | Lunghezza d'onda corrispondente al colore dei LED colorati. | Determina la tonalità di LED monocromatici rossi, gialli, verdi. |
| Distribuzione spettrale | Curva lunghezza d'onda vs intensità | Mostra la distribuzione dell'intensità attraverso le lunghezze d'onda. | Influisce sulla resa cromatica e qualità del colore. |
Parametri elettrici
| Termine | Simbolo | Spiegazione semplice | Considerazioni di progettazione |
|---|---|---|---|
| Tensione diretta | Vf | Tensione minima per accendere il LED, come "soglia di avvio". | La tensione del driver deve essere ≥Vf, le tensioni si sommano per LED in serie. |
| Corrente diretta | If | Valore di corrente per il normale funzionamento del LED. | Solitamente azionamento a corrente costante, la corrente determina luminosità e durata. |
| Corrente di impulso massima | Ifp | Corrente di picco tollerabile per brevi periodi, utilizzata per dimmerazione o lampeggio. | La larghezza dell'impulso e il ciclo di lavoro devono essere rigorosamente controllati per evitare danni. |
| Tensione inversa | Vr | Tensione inversa massima che il LED può sopportare, oltre può causare rottura. | Il circuito deve prevenire connessione inversa o picchi di tensione. |
| Resistenza termica | Rth (°C/W) | Resistenza al trasferimento di calore dal chip alla saldatura, più bassa è meglio. | Alta resistenza termica richiede dissipazione termica più forte. |
| Immunità ESD | V (HBM), es. 1000V | Capacità di resistere a scariche elettrostatiche, più alto significa meno vulnerabile. | Sono necessarie misure antistatiche in produzione, specialmente per LED sensibili. |
Gestione termica e affidabilità
| Termine | Metrica chiave | Spiegazione semplice | Impatto |
|---|---|---|---|
| Temperatura di giunzione | Tj (°C) | Temperatura operativa effettiva all'interno del chip LED. | Ogni riduzione di 10°C può raddoppiare la durata; troppo alta causa decadimento della luce, spostamento del colore. |
| Deprezzamento del lumen | L70 / L80 (ore) | Tempo affinché la luminosità scenda al 70% o 80% dell'iniziale. | Definisce direttamente la "durata di servizio" del LED. |
| Manutenzione del lumen | % (es. 70%) | Percentuale di luminosità trattenuta dopo il tempo. | Indica la ritenzione della luminosità su uso a lungo termine. |
| Spostamento del colore | Δu′v′ o ellisse MacAdam | Grado di cambiamento del colore durante l'uso. | Influisce sulla consistenza del colore nelle scene di illuminazione. |
| Invecchiamento termico | Degradazione del materiale | Deterioramento dovuto ad alta temperatura a lungo termine. | Può causare calo di luminosità, cambio colore o guasto a circuito aperto. |
Imballaggio e materiali
| Termine | Tipi comuni | Spiegazione semplice | Caratteristiche e applicazioni |
|---|---|---|---|
| Tipo di imballaggio | EMC, PPA, Ceramica | Materiale di alloggiamento che protegge il chip, fornisce interfaccia ottica/termica. | EMC: buona resistenza al calore, basso costo; Ceramica: migliore dissipazione termica, vita più lunga. |
| Struttura del chip | Frontale, Flip Chip | Disposizione degli elettrodi del chip. | Flip chip: migliore dissipazione termica, maggiore efficienza, per alta potenza. |
| Rivestimento al fosforo | YAG, Silicato, Nitruro | Copre il chip blu, converte una parte in giallo/rosso, mescola a bianco. | Diversi fosfori influenzano efficienza, CCT e CRI. |
| Lente/Ottica | Piana, Microlente, TIR | Struttura ottica sulla superficie che controlla la distribuzione della luce. | Determina l'angolo di visione e la curva di distribuzione della luce. |
Controllo qualità e binning
| Termine | Contenuto di binning | Spiegazione semplice | Scopo |
|---|---|---|---|
| Bin del flusso luminoso | Codice es. 2G, 2H | Raggruppato per luminosità, ogni gruppo ha valori lumen min/max. | Garantisce luminosità uniforme nello stesso lotto. |
| Bin di tensione | Codice es. 6W, 6X | Raggruppato per intervallo di tensione diretta. | Facilita l'abbinamento del driver, migliora l'efficienza del sistema. |
| Bin del colore | Ellisse MacAdam 5 passi | Raggruppato per coordinate colore, garantendo un intervallo ristretto. | Garantisce consistenza del colore, evita colore non uniforme all'interno del dispositivo. |
| Bin CCT | 2700K, 3000K ecc. | Raggruppato per CCT, ognuno ha corrispondente intervallo di coordinate. | Soddisfa diversi requisiti CCT della scena. |
Test e certificazione
| Termine | Standard/Test | Spiegazione semplice | Significato |
|---|---|---|---|
| LM-80 | Test di manutenzione del lumen | Illuminazione a lungo termine a temperatura costante, registrando il decadimento della luminosità. | Utilizzato per stimare la vita LED (con TM-21). |
| TM-21 | Standard di stima della vita | Stima la vita in condizioni reali basandosi sui dati LM-80. | Fornisce una previsione scientifica della vita. |
| IESNA | Società di ingegneria dell'illuminazione | Copre metodi di test ottici, elettrici, termici. | Base di test riconosciuta dal settore. |
| RoHS / REACH | Certificazione ambientale | Garantisce nessuna sostanza nociva (piombo, mercurio). | Requisito di accesso al mercato a livello internazionale. |
| ENERGY STAR / DLC | Certificazione di efficienza energetica | Certificazione di efficienza energetica e prestazioni per l'illuminazione. | Utilizzato negli appalti pubblici, programmi di sussidi, migliora la competitività. |