Scheda Tecnica LED Ceramico 3535 Serie T19 - 3.5x3.5x1.6mm - Tensione 1.8-3.6V - Potenza fino a 3.6W - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

La Serie T19 rappresenta un package LED ad alte prestazioni basato su ceramica, progettato per applicazioni di illuminazione impegnative. Il fattore di forma 3535 (3.5mm x 3.5mm) fornisce una piattaforma robusta per un'efficiente gestione termica e un'elevata emissione luminosa. Questa serie è progettata per operare in modo affidabile in condizioni di corrente elevata, rendendola adatta per soluzioni di illuminazione professionale e industriale dove longevità e prestazioni costanti sono critiche.

2. Caratteristiche Principali e Applicazioni

2.1 Caratteristiche Fondamentali

• Alto Flusso Luminoso ed Efficacia:Offre un'emissione luminosa superiore per unità di potenza elettrica, migliorando l'efficienza energetica.
• Funzionamento ad Alta Corrente:Progettato specificamente per gestire correnti dirette elevate, supportando un'illuminazione più brillante.
• Bassa Resistenza Termica:Il substrato ceramico e il design del package facilitano un'eccellente dissipazione del calore dalla giunzione LED, cruciale per mantenere prestazioni e durata.
• Compatibile con Saldatura a Rifusione Senza Piombo:Adatto per processi di assemblaggio moderni ed ecologici.

2.2 Applicazioni Target

• Apparecchi di illuminazione esterni e architettonici.
• Sistemi di illuminazione specializzati per l'orticoltura.
• Illuminazione per palcoscenico e intrattenimento.
• Luci di segnalazione e posteriori automobilistiche.

3. Sistema di Numerazione del Part Number

Il part number segue la struttura:T □□ □□ □ □ □ □ - □ □□ □□ □. Gli elementi chiave includono:

• Codice Tipo (X1):'19' identifica questo package come Ceramico 3535.
• Codice CCT/Colore (X2):Codici come BL (Blu), GR (Verde), YE (Giallo), RE (Rosso), PA (Ambra PC), CW (RGB), FW (RGBW).
• Conteggio Chip Serie/Parallelo (X4, X5):Indica la configurazione interna (1-Z).
• Codice Colore (X7):Specifica standard di prestazione come ANSI (M), ERP (F), o varianti ad alta temperatura (R, T).

Questo sistema consente l'identificazione precisa delle caratteristiche elettriche, ottiche e termiche del LED.

4. Valori Massimi Assoluti e Caratteristiche Elettriche/Ottiche

4.1 Valori Massimi Assoluti (Ta=25°C)

Sono limiti di stress che non devono essere superati, nemmeno momentaneamente, per prevenire danni permanenti.

• Corrente Diretta (IF):Rosso: 700 mA; Verde/Blu: 1000 mA.
• Corrente Diretta Impulsiva (IFP):Rosso: 800 mA; Verde/Blu: 1500 mA (Larghezza Impulso ≤100μs, Duty Cycle ≤10%).
• Dissipazione di Potenza (PD):Rosso: 1820 mW; Verde/Blu: 3600 mW.
• Tensione Inversa (VR):5 V.
• Temperatura di Funzionamento/Conservazione:-40°C a +105°C.
• Temperatura di Giunzione (Tj):Rosso: 105°C; Verde/Blu: 125°C.
• Temperatura di Saldatura:Picco di 230°C o 260°C per un massimo di 10 secondi durante la rifusione.

4.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche (Ta=25°C)

Prestazioni tipiche in condizioni di test standard (IF=350mA).

• Tensione Diretta (VF):Rosso: 1.8-2.6 V; Verde/Blu: 2.8-3.6 V. (Tolleranza: ±0.1V)
• Lunghezza d'Onda Dominante (λD):Rosso: 615-630 nm; Verde: 520-535 nm; Blu: 450-460 nm. (Tolleranza: ±2.0nm)
• Corrente Inversa (IR):Max 10 μA a VR=5V.
• Angolo di Visione (2θ1/2):Tipicamente 120 gradi.
• Resistenza Termica (Rth j-sp):Da giunzione a punto di saldatura: Tipicamente 5 °C/W.
• Scarica Elettrostatica (ESD):Resiste a 2000 V (Modello Corpo Umano).
• Flusso Luminoso:Varia in base al colore e al bin (vedi Sezione 5). (Tolleranza: ±7%)

5. Struttura di Binning

Per garantire la coerenza di colore e luminosità, i LED vengono suddivisi in bin.

5.1 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante (IF=350mA)

• Rosso:R6 (615-620nm), R1 (620-625nm), R2 (625-630nm).
• Verde:GF (520-525nm), GG (525-530nm), G8 (530-535nm).
• Blu:B2 (450-455nm), B3 (455-460nm).

5.2 Binning del Flusso Luminoso (IF=350mA)

• Rosso:AP (51-58 lm) a AT (80-88 lm).
• Verde:AZ (112-120 lm) a BD (150-160 lm).
• Blu:AH (18-22 lm) a AL (30-37 lm).

5.3 Binning della Tensione Diretta (IF=350mA)

Codici da C3 (1.8-2.0V) a L3 (3.4-3.6V), consentendo la selezione per specifici requisiti del driver.

6. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica include diversi grafici chiave (riferiti come Fig 1-10) che illustrano le prestazioni in condizioni variabili. Sono essenziali per la progettazione.

6.1 Caratteristiche Spettrali e Angolari

• Spettro dei Colori (Fig 1):Mostra la distribuzione della potenza spettrale, critica per applicazioni sensibili al colore.
• Angolo di Visione (Fig 7):Conferma il tipico pattern di emissione Lambertiano di 120°.

6.2 Dipendenze da Corrente, Tensione e Temperatura

• Intensità Relativa vs. Corrente Diretta (Fig 3):Mostra come l'emissione luminosa scala con la corrente, importante per la regolazione e la selezione della corrente di pilotaggio.
• Tensione Diretta vs. Corrente Diretta (Fig 4):La curva IV è vitale per il progetto termico ed elettrico del circuito di pilotaggio.
• Lunghezza d'Onda vs. Temperatura Ambiente (Fig 2):Indica lo spostamento del colore con la temperatura, rilevante per la gestione termica.
• Flusso Luminoso Relativo vs. Temperatura Ambiente (Fig 5):Dimostra la riduzione dell'emissione luminosa all'aumentare della temperatura, evidenziando la necessità di un raffreddamento efficace.
• Tensione Diretta Relativa vs. Temperatura Ambiente (Fig 6):Mostra il coefficiente di temperatura negativo di Vf.
• Corrente Diretta Massima vs. Temperatura Ambiente (Fig 8, 9, 10):Queste curve di derating per LED Rossi, Verdi e Blu sonocritiche. Definiscono la massima corrente operativa sicura a qualsiasi data temperatura ambiente per prevenire il superamento del limite di temperatura di giunzione.

7. Informazioni Meccaniche e sul Package

7.1 Dimensioni del Package

Il package ceramico 3535 ha dimensioni del corpo di 3.5mm x 3.5mm con un'altezza tipica di circa 1.6mm. I disegni dimensionali forniscono misure esatte per la pianificazione dell'impronta sul PCB. Le tolleranze sono tipicamente ±0.2mm salvo diversa specifica.

7.2 Identificazione della Polarità

Importante:La polarità differisce in base al tipo di chip.

• LED Verdi e Blu: Il Pad 1 è l'Anodo (+), il Pad 2 è il Catodo (-).
• LED Rossi: Il Pad 2 è l'Anodo (+), il Pad 1 è il Catodo (-).

Una connessione di polarità errata impedirà l'accensione del LED.

7.3 Layout Consigliato per i Pad di Saldatura

Viene fornito un disegno del land pattern per garantire una saldatura affidabile e un trasferimento termico ottimale verso il PCB. Rispettare questo layout consigliato minimizza i difetti di saldatura e massimizza l'efficienza del dissipatore termico.

8. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

8.1 Profilo di Saldatura a Rifusione

Il LED è compatibile con i processi standard di rifusione senza piombo. I parametri chiave del profilo includono:

• Temperatura Massima del Corpo del Package (Tp):Massimo 260°C.
• Tempo sopra il Liquido (TL=217°C):Da 60 a 150 secondi.
• Tempo entro 5°C dal Picco (Tp):Massimo 30 secondi.
• Velocità di Riscaldamento (da TL a Tp):Massimo 3°C/secondo.
• Velocità di Raffreddamento (da Tp a TL):Massimo 6°C/secondo.
• Tempo Totale del Ciclo (da 25°C al Picco):Massimo 8 minuti.

Seguire questo profilo previene lo shock termico e garantisce l'integrità del giunto di saldatura.

9. Imballaggio e Manipolazione

9.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

I LED sono forniti su nastro portante goffrato per l'assemblaggio automatizzato pick-and-place.

• Quantità per Bobina:Massimo 1000 pezzi.
• Tolleranza Cumulativa:±0.25mm ogni 10 passi.

La bobina è etichettata con part number, codice data di produzione e quantità.

9.2 Conservazione e Manipolazione

I LED devono essere conservati nella loro confezione originale a barriera di umidità in un ambiente controllato (consigliato: <30°C / 60% UR). Utilizzare le normali precauzioni ESD durante la manipolazione. Dopo l'apertura della confezione sensibile all'umidità, seguire le linee guida sulla vita a banco o eseguire il baking secondo le procedure standard IPC/JEDEC prima della rifusione se superata.

10. Note Applicative e Considerazioni di Progetto

10.1 Gestione Termica

Questo è il fattore singolo più critico per l'affidabilità a lungo termine e le prestazioni. Nonostante la bassa resistenza termica (tip. 5°C/W), un dissipatore termico progettato correttamente è obbligatorio, specialmente ad alte correnti.

• Utilizzare un PCB multistrato con via termiche sotto il pad del LED collegate a grandi piani di rame.
• Per applicazioni ad alta potenza, considerare un PCB a nucleo di alluminio (MCPCB) o una soluzione di raffreddamento attivo.
• Consultare sempre le curve di derating Corrente Diretta Massima vs. Temperatura Ambiente (Fig 8-10) per selezionare una corrente operativa sicura per la peggiore temperatura ambiente della propria applicazione.

10.2 Alimentazione Elettrica

• Pilotare il LED con una sorgente di corrente costante, non di tensione costante, per un'emissione luminosa stabile e una lunga durata.
• Tenere conto del bin della tensione diretta e della sua tolleranza quando si progetta la tensione di compliance del driver.
• Considerare l'implementazione di un soft-start o di una limitazione della corrente di spunto nel circuito di pilotaggio.
• Per il funzionamento impulsivo (IFP), rispettare rigorosamente i limiti specificati per la larghezza dell'impulso (≤100μs) e il duty cycle (≤10%).

10.3 Progettazione Ottica

• L'angolo di visione di 120° è adatto per l'illuminazione generale. Per fasci più stretti, sono necessarie ottiche secondarie (lenti).
• Selezionare i bin appropriati di lunghezza d'onda e flusso nella fase di progettazione per garantire coerenza di colore e uniformità di luminosità in un apparecchio multi-LED.

11. Confronto Tecnico e Vantaggi

Il package ceramico 3535 offre vantaggi distinti rispetto ai tradizionali LED SMD in plastica (come 2835 o 5050) in scenari ad alta potenza:

• Prestazioni Termiche Superiori:Il materiale ceramico ha una conduttività termica molto più alta della plastica, portando a una temperatura di giunzione inferiore a parità di potenza, che si traduce direttamente in una maggiore durata e in un'emissione luminosa mantenuta più alta (L70/L90).
• Gestione di Potenza Maggiore:Capace di sostenere correnti di pilotaggio più elevate (fino a 1000mA/1500mA in impulso) grazie a una migliore dissipazione del calore.
• Affidabilità Migliorata:La ceramica è più resistente allo stress da cicli termici e all'umidità, rendendola ideale per ambienti ostili come l'illuminazione esterna.
• Punto Colore Stabile:Una migliore stabilità termica minimizza lo spostamento del colore nel tempo e in diverse condizioni operative.

12. Domande Frequenti (FAQ)

D: Qual è il vantaggio principale del package ceramico?

R: Il vantaggio principale è l'eccellente gestione termica, che consente correnti di pilotaggio più elevate, una migliore affidabilità e una minore degradazione delle prestazioni nel tempo rispetto ai package in plastica.

D: Perché la polarità e le correnti massime sono diverse per i LED Rossi rispetto a Verdi/Blu?

R: Ciò è dovuto ai diversi materiali semiconduttori utilizzati (es. AlInGaP per il Rosso, InGaN per Verde/Blu), che hanno caratteristiche elettriche ed efficienze diverse.

D: Come scelgo la corrente diretta corretta per il mio progetto?

R: Iniziare con la corrente di test tipica (350mA). Per una maggiore luminosità, aumentare la corrente maè necessarioconsultare le curve di derating (Fig 8-10) in base alla temperatura ambiente massima stimata del sistema e alla resistenza termica per assicurarsi che Tj non venga superata. Non superare mai il Valore Massimo Assoluto per la corrente continua.

D: Cosa significa il 'Codice Colore' (es. M, F, R) nel part number?

R: Si riferisce allo standard di prestazione o alla classificazione di temperatura contro cui il LED è stato binnato. Ad esempio, 'M' è per i bin standard ANSI, mentre 'R' e 'T' indicano bin classificati per il funzionamento a temperature di giunzione più elevate (rispettivamente standard ANSI 85°C e 105°C).

13. Caso di Studio di Progetto e Utilizzo

Scenario: Progettazione di un Proiettore ad Alta Potenza per Esterni.

1. Requisiti:Alta emissione luminosa, robustezza per uso esterno, lunga durata (>50.000 ore L70).
2. Selezione del LED:Il package ceramico 3535 è scelto per la sua robustezza termica. LED Verdi del bin di flusso 'BD' (150-160 lm @350mA) sono selezionati per l'alta efficacia.
3. Progettazione Termica:Viene utilizzato un MCPCB in alluminio con base da 3mm di spessore. Viene eseguita una simulazione termica per garantire che la temperatura di giunzione del LED rimanga sotto i 110°C a un ambiente di 40°C.
4. Progettazione Elettrica:Il driver è impostato su una corrente costante di 700mA. Riferendosi alla Fig 9, a 40°C ambiente, la corrente massima consentita è ben al di sopra di 700mA, fornendo un margine di sicurezza. L'intervallo di tensione di uscita del driver accoglie il bin Vf (es. H3: 2.8-3.0V).
5. Progettazione Ottica:Viene aggiunta un'ottica secondaria (lente) per ottenere l'angolo del fascio desiderato per l'illuminazione a proiettore.
6. Risultato:Un apparecchio affidabile e ad alta emissione che mantiene luminosità e colore durante la sua vita grazie all'efficace gestione termica abilitata dal package LED ceramico.

14. Principio di Funzionamento

I Diodi Emettitori di Luce (LED) sono dispositivi a semiconduttore che emettono luce attraverso l'elettroluminescenza. Quando una tensione diretta viene applicata attraverso la giunzione p-n, elettroni e lacune si ricombinano nella regione attiva, rilasciando energia sotto forma di fotoni. La lunghezza d'onda (colore) della luce emessa è determinata dall'energia del bandgap dei materiali semiconduttori utilizzati (es. AlInGaP per rosso/arancio, InGaN per blu/verde). Il package ceramico funge principalmente da supporto meccanico, interconnessione elettrica e, soprattutto, da percorso termico altamente efficiente per condurre il calore lontano dal chip semiconduttore (die) verso il circuito stampato e il dissipatore termico.

15. Tendenze Tecnologiche

L'industria dei LED continua a evolversi verso una maggiore efficienza (più lumen per watt), una maggiore densità di potenza e un'affidabilità migliorata. I package ceramici come il 3535 fanno parte di questa tendenza, abilitando questi progressi risolvendo le sfide termiche. Gli sviluppi futuri potrebbero includere:

• Efficacia Aumentata:Miglioramenti continui nella crescita epitassiale e nel design del chip spingono i limiti teorici dell'emissione luminosa.
• Packaging Avanzato:Integrazione di più chip di colore (RGB, RGBW) all'interno di un singolo package ceramico per apparecchi a colore regolabile, o chip-scale packaging (CSP) per prestazioni termiche ancora migliori.
• Integrazione Intelligente:Incorporazione di IC di controllo o sensori direttamente nel package LED per sistemi di illuminazione intelligenti.
• Spettri Specializzati:Ulteriore ottimizzazione degli spettri per l'illuminazione centrata sull'uomo (HCL) e l'orticoltura (es. rosso lontano, UV).

La spinta fondamentale è fornire sorgenti luminose più controllabili, efficienti e durevoli per una gamma in espansione di applicazioni.