Scheda Tecnica LED Bianco 3W Serie Ceramica 3535 - Dimensioni 3.5x3.5x?mm - Tensione 3.2V - Potenza 3W - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche per un LED bianco ad alta potenza serie Ceramica 3535 da 3W. Questo componente è progettato per applicazioni che richiedono un'elevata emissione di flusso luminoso e prestazioni affidabili in ambienti termicamente impegnativi. Il substrato ceramico offre un'eccellente conducibilità termica, rendendolo adatto per funzionamento ad alta corrente e uso prolungato.

1.1 Posizionamento del Prodotto e Vantaggi Principali

Il vantaggio principale di questa serie di LED risiede nel suo package ceramico. Rispetto ai package plastici tradizionali, la ceramica fornisce una dissipazione termica superiore, che si traduce direttamente in un'affidabilità a lungo termine più elevata, una resa cromatica stabile e una durata operativa estesa, specialmente quando pilotato ad alte correnti come i tipici 700mA specificati. L'impronta 3535 è uno standard industriale comune, che facilita l'integrazione nel design e la sostituzione.

1.2 Mercato di Riferimento e Applicazioni

Questo LED è destinato ad applicazioni di illuminazione professionale dove prestazioni e longevità sono critiche. Casi d'uso tipici includono:

• Illuminazione industriale per capannoni alti
• Faretti e proiettori per illuminazione commerciale
• Illuminazione per esterni di aree
• Illuminazione specializzata per orticoltura
• Qualsiasi applicazione che richieda sorgenti di luce bianca robuste e ad alta emissione.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

Tutti i parametri sono specificati a una temperatura del punto di saldatura (Ts) di 25°C salvo diversa indicazione.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori rappresentano i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Il funzionamento in queste condizioni non è garantito.

• Corrente Diretta (IF):1000 mA (CC)
• Corrente Diretta Impulsiva (IFP):1400 mA (Larghezza impulso ≤10ms, Ciclo di lavoro ≤1/10)
• Dissipazione di Potenza (PD):3400 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.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche (Tipiche/Massime)

• Tensione Diretta (VF):3.2V / 3.6V (a IF=700mA)
• Tensione Inversa (VR):5V
• Corrente Inversa (IR):50 µA (max)
• Angolo di Visione (2θ1/2):120° (tipico)

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Il LED è classificato secondo un sistema di binning multi-parametro per garantire la coerenza del colore e delle prestazioni.

3.1 Binning della Temperatura di Colore Correlata (CCT)

Il prodotto è disponibile in CCT standard che vanno da 2700K (bianco caldo) a 8000K (bianco freddo). Ogni CCT è definita da una specifica regione di cromaticità sul diagramma CIE (ad es., 2700K corrisponde alle regioni 8A, 8B, 8C, 8D). Ciò garantisce che la luce bianca emessa rientri in uno spazio colore preciso.

3.2 Binning del Flusso Luminoso

Il flusso è classificato per emissione minima a 700mA. I bin sono definiti da un codice (es., 2H, 2J, 2K) con associati valori minimi e tipici di flusso luminoso in lumen. Ad esempio, un LED bianco neutro (3700-5000K) con CRI 70 nel bin 2L ha un flusso minimo di 172 lm e un flusso tipico di 182 lm. Nota: le spedizioni garantiscono il flusso minimo e la regione di cromaticità CCT; il flusso effettivo può essere superiore.

3.3 Binning della Tensione Diretta

Anche la tensione diretta è classificata per aiutare nella progettazione del circuito per la regolazione della corrente.

• Codice 2:VF = 2.8V a 3.0V
• Codice 3:VF = 3.0V a 3.2V
• Codice 4:VF = 3.2V a 3.4V

3.4 Regola di Numerazione del Modello

Il modello del prodotto segue un codice strutturato: T □□ □□ □ □ □ – □□□ □□. Le cifre indicano, in ordine: serie del prodotto, codice del package (es. '19' per Ceramica 3535), codice del numero di chip (es. 'P' per singolo die ad alta potenza), codice lente/ottica, codice colore luminoso (es. 'L' per bianco caldo, 'C' per bianco neutro, 'W' per bianco freddo), codice interno, codice del bin del flusso luminoso e codice del bin della tensione diretta.

4. Informazioni Meccaniche e di Imballaggio

4.1 Disegno di Contorno e Dimensioni

Il LED utilizza un package ceramico standard da 3.5mm x 3.5mm. Disegni dimensionali dettagliati mostrano la vista dall'alto, la vista laterale e le misure critiche. Le tolleranze sono specificate come ±0.10mm per dimensioni .X e ±0.05mm per dimensioni .XX.

4.2 Schema Piazzole e Design Stencil Consigliati

Viene fornito un design delle piazzole per il layout del PCB, garantendo una corretta saldatura e connessione termica. È inoltre consigliato un corrispondente design dello stencil per controllare il volume di pasta saldante durante l'assemblaggio a rifusione, cruciale per ottenere un giunto saldato affidabile e un percorso termico ottimale verso il PCB.

5. Analisi delle Curve di Prestazione

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

La curva I-V è essenziale per la progettazione del driver. Mostra la relazione non lineare tra corrente e tensione, con la tensione diretta tipica di 3.2V a 700mA. I progettisti devono utilizzare un driver a corrente costante per garantire un funzionamento stabile e prevenire la fuga termica.

5.2 Corrente Diretta vs. Flusso Luminoso Relativo

Questa curva illustra come l'emissione luminosa aumenti con la corrente. Tipicamente mostra una relazione sub-lineare a correnti più elevate a causa del calo di efficienza e dell'aumento della temperatura di giunzione. Operare ai 700mA consigliati fornisce un equilibrio tra emissione ed efficienza.

3.3 Distribuzione Spettrale di Potenza ed Effetti della Temperatura di Giunzione

La curva di distribuzione spettrale di potenza relativa mostra l'intensità della luce attraverso le lunghezze d'onda per un LED bianco, che è una combinazione dell'emissione del die blu e della conversione del fosforo. Una curva separata mostra come lo spettro possa spostarsi con l'aumento della temperatura di giunzione, il che può influenzare il punto colore (cromaticità) e richiede una corretta gestione termica nel design finale.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Parametri di Saldatura a Rifusione

Il LED è compatibile con i profili standard di rifusione senza piombo. La temperatura massima del corpo durante la saldatura non deve superare i 230°C per 10 secondi o i 260°C per 10 secondi. È fondamentale seguire il profilo di temperatura consigliato per evitare danni al die interno, ai fili di connessione (bonding) o al fosforo.

6.2 Precauzioni per la Manipolazione e lo Stoccaggio

I LED sono sensibili alle scariche elettrostatiche (ESD). Manipolare con appropriate precauzioni ESD. Conservare in un ambiente asciutto e controllato entro l'intervallo di temperatura specificato (-40°C a +100°C) per prevenire l'assorbimento di umidità, che può causare "popcorning" durante la rifusione.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Imballaggio in Nastro e Bobina

Il prodotto è fornito su nastro portacomponenti goffrato avvolto su bobine, adatto per macchine di assemblaggio automatiche pick-and-place. Vengono fornite le dimensioni dettagliate delle tasche del nastro portacomponenti e le specifiche della bobina per garantire la compatibilità con le apparecchiature di produzione.

7.2 Specifiche di Imballaggio

Le specifiche includono la quantità per bobina, le bobine per scatola interna e le scatole per cartone di spedizione. Un imballaggio adeguato garantisce che i componenti siano protetti durante il trasporto e lo stoccaggio.

8. Note Applicative e Considerazioni di Progettazione

8.1 Gestione Termica

Questo è l'aspetto più critico nella progettazione con LED ad alta potenza. Il package ceramico ha una bassa resistenza termica, ma questo vantaggio viene perso senza un adeguato percorso termico. Il PCB deve avere un design termicamente conduttivo, spesso utilizzando PCB a nucleo metallico (MCPCB) o substrati metallici isolati (IMS), con un adeguato dissipatore per mantenere la temperatura di giunzione ben al di sotto del valore massimo di 125°C per una lunga vita e prestazioni stabili.

8.2 Pilotaggio Elettrico

Utilizzare sempre un driver LED a corrente costante. Il bin della tensione (Codice 2, 3 o 4) dovrebbe essere considerato quando si progetta la tensione di compliance del driver. Assicurarsi che la corrente del driver corrisponda al punto di lavoro previsto (es. 700mA) e che abbia protezioni appropriate contro sovracorrente, sovratensione e circuiti aperti/cortocircuiti.

8.3 Progettazione Ottica

Il LED ha un ampio angolo di visione di 120 gradi. Per l'illuminazione direzionale, sono necessarie ottiche secondarie (lenti o riflettori). I disegni meccanici forniscono le dimensioni necessarie per progettare o selezionare ottiche compatibili.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Il differenziatore chiave di questo LED ceramico 3535 rispetto ai package plastici 3535 standard è la sua prestazione termica. Il materiale ceramico tipicamente offre una resistenza termica più bassa dalla giunzione al punto di saldatura, permettendogli di gestire correnti di pilotaggio più elevate o di operare a una temperatura di giunzione più bassa per la stessa corrente, migliorando direttamente la durata (metriche L70, L90) e riducendo lo spostamento del colore nel tempo. Ciò lo rende preferibile per applicazioni ad alta affidabilità o ad alto stress.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

10.1 Posso pilotare questo LED a 1000mA in modo continuo?

Sebbene il valore massimo assoluto sia 1000mA, la condizione operativa tipica è 700mA. Il funzionamento continuo a 1000mA genererebbe significativamente più calore, spingendo la temperatura di giunzione verso il suo limite e riducendo drasticamente la durata, potenzialmente causando uno spostamento del colore. Non è raccomandato senza una gestione termica eccezionale e una comprensione della ridotta affidabilità.

10.2 Qual è il significato del bin del flusso luminoso "minimo"?

Il valore minimo è garantito; qualsiasi LED spedito in quel bin soddisferà o supererà quell'emissione luminosa in condizioni di test standard. Il valore tipico è l'emissione media che ci si può aspettare. La scheda tecnica nota che il prodotto spedito può superare il valore minimo del bin, ma rispetterà sempre la regione di cromaticità CCT specificata.

10.3 Come interpreto il binning CCT con codici come 5A, 5B, 5C, 5D?

Questi sono specifici quadrilateri (o regioni) sul diagramma di cromaticità CIE 1931. Un LED con una CCT nominale di 4000K avrà le sue coordinate di colore all'interno di una di queste quattro regioni predefinite (5A, 5B, 5C o 5D). Questo sistema garantisce una stretta coerenza di colore all'interno di un lotto e tra lotti ordinati con la stessa specifica.

11. Studio di Caso Pratico di Progettazione

Scenario:Progettazione di una luce per capannoni alti da 50W utilizzando più LED.
Passaggi di Progettazione:
1. Emissione Obiettivo:Determinare i lumen totali richiesti.
2. Selezione del LED:Scegliere un bin di flusso (es. 2M per ~190 lm tipici a 700mA). Calcolare il numero di LED: obiettivo 50.000 lm / 190 lm per LED ≈ 263 LED. Nella pratica, le perdite ottiche e termiche devono essere considerate.
3. Progettazione Termica:Per 263 LED a 3.2V, 0.7A ciascuno, la potenza elettrica totale è ~589W. Assumendo un'efficienza del 40% dalla rete, ~353W sono calore. È necessario un dissipatore di calore massiccio, raffreddato attivamente, o distribuito su più moduli.
4. Progettazione Elettrica:Utilizzare più driver a corrente costante, ciascuno che alimenta una stringa serie-parallelo di LED, assicurando che la tensione diretta totale di ogni stringa sia entro l'intervallo di compliance del driver, considerando il bin VF.
5. Progettazione Ottica:Utilizzare lenti secondarie individuali o un singolo grande riflettore per ottenere il pattern del fascio e la distribuzione della luce desiderati.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

Un LED bianco funziona sul principio dell'elettroluminescenza in un semiconduttore e della conversione del fosforo. Un chip semiconduttore a bandgap diretto (tipicamente nitruro di gallio e indio - InGaN) emette luce blu quando gli elettroni si ricombinano con le lacune attraverso il bandgap sotto polarizzazione diretta. Questa luce blu colpisce quindi uno strato di materiale fosforo (tipicamente granato di alluminio e ittrio - YAG:Ce) depositato sul chip o nelle sue vicinanze. Il fosforo assorbe una parte dei fotoni blu e riemette luce su uno spettro più ampio nella regione del giallo. La combinazione della luce blu residua e dell'emissione gialla ampia è percepita dall'occhio umano come luce bianca. L'esatto rapporto tra blu e giallo, e la specifica composizione del fosforo, determinano la Temperatura di Colore Correlata (CCT) e l'Indice di Resa Cromatica (CRI) della luce bianca.

13. Tendenze Tecnologiche

Il mercato dei LED ad alta potenza continua ad evolversi verso una maggiore efficienza (più lumen per watt), un'affidabilità migliorata e una migliore qualità del colore. Le tendenze rilevanti per questo package ceramico 3535 includono:
Aumento dell'Efficienza:Miglioramenti continui nell'efficienza quantica interna del die blu e nell'efficienza di conversione del fosforo.
Qualità del Colore:Sviluppo di sistemi di fosfori con CRI più elevato (Ra >90) e valori R9 (rosso saturo) migliorati per una migliore resa cromatica, specialmente nell'illuminazione per vendita al dettaglio e musei.
Gestione Termica:Affinamento continuo di materiali per package ceramici e altri ad alta conducibilità termica (es. a base di silicio, compositi) per abbassare ulteriormente la resistenza termica, consentendo densità di potenza più elevate.
Miniaturizzazione e Integrazione:Sebbene l'impronta 3535 rimanga popolare, c'è una tendenza verso package di tipo chip-scale (CSP) e moduli integrati che combinano più chip LED, driver e talvolta sensori in un'unica unità più facile da assemblare, anche se questi spesso sacrificano parte delle prestazioni termiche di un package ceramico dedicato come questo.