Scheda Tecnica LED Giallo 1W Serie Ceramica 3535 - Dimensioni 3.5x3.5x?mm - Tensione 2.2V - Potenza 1W - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

La serie Ceramica 3535 è un LED ad alta potenza per montaggio superficiale, progettato per applicazioni che richiedono prestazioni robuste e una gestione termica affidabile. Il substrato ceramico offre un'ottima dissipazione del calore, rendendolo adatto per funzionamento ad alta corrente e ambienti impegnativi. Questo specifico modello, T1901PYA, è un LED Giallo da 1W, caratterizzato da un elevato flusso luminoso e prestazioni stabili su un ampio intervallo di temperature.

I vantaggi principali di questa serie includono una conduttività termica superiore rispetto ai package plastici standard, che si traduce in una maggiore durata di vita e nel mantenimento dell'output luminoso. I mercati target includono illuminazione automobilistica (interni e luci di segnalazione), illuminazione industriale, illuminazione per capannoni e illuminazione speciale dove la coerenza del colore e l'affidabilità sono fondamentali.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti (T_s=25°C)

I seguenti parametri definiscono i limiti operativi oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Queste non sono condizioni per il funzionamento continuo.

• Corrente Diretta (I_F):500 mA (CC)
• Corrente Diretta di Impulso (I_FP):700 mA (Larghezza Impulso ≤10ms, Ciclo di Lavoro ≤1/10)
• Dissipazione di Potenza (P_D):1300 mW
• Temperatura di Esercizio (T_opr):-40°C a +100°C
• Temperatura di Magazzinaggio (T_stg):-40°C a +100°C
• Temperatura di Giunzione (T_j):125°C
• Temperatura di Saldatura (T_sld):Saldatura a rifusione a 230°C o 260°C per un massimo di 10 secondi.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche (T_s=25°C, I_F=350mA)

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

• Tensione Diretta (V_F):Tipica 2.2V, Massima 2.6V
• Tensione Inversa (V_R):5V
• Lunghezza d'Onda di Picco (λ_d):625 nm
• Corrente Inversa (I_R):Massima 50 µA (a V_R=5V)
• Angolo di Visione (2θ_1/2):120°

2.3 Caratteristiche Termiche

Il package ceramico fornisce un percorso a bassa resistenza termica dal chip LED (giunzione) ai pad di saldatura e successivamente al circuito stampato (PCB). Una gestione termica efficace sulla scheda applicativa è fondamentale per mantenere le prestazioni e la longevità. Operare alla o vicino alla massima temperatura di giunzione accelererà il decadimento del flusso luminoso e può portare a guasti prematuri. I progettisti devono garantire un adeguato dissipatore di calore, specialmente quando si pilota il LED alla sua corrente nominale massima.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza di colore e luminosità nella produzione, i LED vengono selezionati (binning) in base a parametri chiave. Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfano requisiti applicativi specifici.

3.1 Binning del Flusso Luminoso (a 350mA)

Il flusso luminoso è misurato in lumen (lm). I bin definiscono valori minimi e tipici.

• Codice 1L:Min 30 lm, Tip 35 lm
• Codice 1M:Min 35 lm, Tip 40 lm
• Codice 1N:Min 40 lm, Tip 45 lm
• Codice 1P:Min 45 lm, Tip 50 lm
• Codice 1Q:Min 50 lm, Tip 55 lm

Nota: La tolleranza del flusso luminoso è ±7%.

3.2 Binning della Tensione Diretta (a 350mA)

I bin della tensione diretta aiutano nella progettazione di circuiti di pilotaggio a corrente costante, specialmente in array multi-LED.

• Codice C:1.8V a 2.0V
• Codice D:2.0V a 2.2V
• Codice E:2.2V a 2.4V
• Codice F:2.4V a 2.6V

Nota: La tolleranza della tensione diretta è ±0.08V.

3.3 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

Questo definisce la tonalità della luce gialla emessa, garantendo l'uniformità del colore.

• Codice Y1:585 nm a 588 nm
• Codice Y2:588 nm a 591 nm
• Codice Y3:591 nm a 594 nm

4. Analisi delle Curve di Prestazione

I seguenti grafici illustrano la relazione tra parametri chiave, fondamentale per la progettazione del circuito e la gestione termica.

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

Questa curva mostra la relazione esponenziale tra corrente e tensione. La tensione diretta aumenta con la corrente ed è anche dipendente dalla temperatura. I progettisti la utilizzano per selezionare resistori limitatori di corrente appropriati o impostazioni di driver a corrente costante. Operando ai tipici 350mA si ottiene una V_Fintorno a 2.2V.

4.2 Corrente Diretta vs. Flusso Luminoso Relativo

Questo grafico dimostra che l'output luminoso aumenta con la corrente ma non linearmente. A correnti più elevate, l'efficienza diminuisce a causa dell'aumento della generazione di calore (effetto droop). Il punto di lavoro a 350mA è scelto come compromesso tra alto output e buona efficienza. Pilotare oltre questo punto richiede un'attenta progettazione termica.

4.3 Temperatura di Giunzione vs. Potenza Spettrale Relativa

All'aumentare della temperatura di giunzione, l'output spettrale del LED può spostarsi leggermente. Per i LED gialli, ciò può manifestarsi come un leggero cambiamento nella lunghezza d'onda dominante o nella purezza del colore. Mantenere una bassa temperatura di giunzione è la chiave per prestazioni cromatiche stabili durante la vita del prodotto.

4.4 Distribuzione della Potenza Spettrale

La curva caratteristica dell'energia di banda mostra lo spettro di emissione del LED giallo, centrato intorno a 625 nm. Ha una larghezza spettrale relativamente stretta, tipica dei LED monocromatici, ideale per applicazioni che richiedono colore saturo.

5. Informazioni Meccaniche e di Packaging

5.1 Dimensioni di Contorno

Il package segue l'impronta standard 3535: dimensioni di base approssimativamente 3.5mm x 3.5mm. L'altezza esatta non è specificata nell'estratto fornito. Disegni meccanici dettagliati con tolleranze (es. .X: ±0.10mm, .XX: ±0.05mm) sono inclusi nella scheda tecnica completa per il layout del PCB.

5.2 Layout Pad Consigliato & Progetto Stencil

La scheda tecnica fornisce progetti suggeriti per il land pattern (impronta) e lo stencil di saldatura per garantire una saldatura affidabile. Il progetto del pad è critico sia per la connessione elettrica che per il trasferimento di calore. Il pad termico sotto il componente deve essere saldato correttamente a un corrispondente pad di rame sul PCB per facilitare la dissipazione del calore. Il progetto dell'apertura dello stencil controlla il volume di pasta saldante depositata.

5.3 Identificazione della Polarità

Il LED ha un anodo e un catodo. La polarità è tipicamente segnata sul dispositivo stesso (es. una tacca, un punto o un angolo smussato) e deve essere orientata correttamente sul PCB secondo il diagramma dell'impronta. Una connessione inversa impedirà al LED di illuminarsi e l'applicazione di una tensione inversa oltre i 5V nominali può danneggiarlo.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione

Il LED è compatibile con processi standard di saldatura a rifusione a infrarossi o a convezione. Sono specificati due profili:

1. Temperatura di picco di 230°C.

2. Temperatura di picco di 260°C.

In entrambi i casi, il tempo sopra il liquidus (tipicamente ~217°C per leghe SAC) deve essere controllato e il tempo alla temperatura di picco non deve superare i 10 secondi per prevenire danni termici al chip LED e al package.

6.2 Precauzioni per la Manipolazione e lo Stoccaggio

• Sensibilità ESD:Sebbene non dichiarato esplicitamente come dispositivo sensibile, si raccomandano le precauzioni ESD standard durante la manipolazione.

• Sensibilità all'Umidità:Il package ceramico è generalmente meno suscettibile all'assorbimento di umidità rispetto ai package plastici, ma si consiglia lo stoccaggio in un ambiente asciutto.

• Pulizia:Se è necessaria la pulizia dopo la saldatura, utilizzare solventi compatibili che non danneggino la lente del LED o il materiale del package.

6.3 Condizioni di Stoccaggio

Conservare nella busta barriera all'umidità originale a temperature comprese tra -40°C e +100°C, in un ambiente a bassa umidità. Evitare l'esposizione alla luce solare diretta o a gas corrosivi.

7. Packaging e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro Portante

I LED sono forniti su nastro portante goffrato per l'assemblaggio automatizzato pick-and-place. La larghezza del nastro, le dimensioni delle tasche e il passo sono progettati per essere compatibili con apparecchiature SMT standard. Il diagramma fornito mostra le dimensioni dettagliate del nastro portante per la serie ceramica 3535.

7.2 Imballaggio in Bobina

Il nastro portante è avvolto su bobine standard. La quantità per bobina (es. 1000 pezzi, 4000 pezzi) è tipicamente specificata dal produttore. La bobina è etichettata con numero di parte, quantità, numero di lotto e codici di binning.

7.3 Sistema di Numerazione delle Parti

Il numero di modello T1901PYA segue un sistema di codifica strutturato:

• T:Prefisso della serie del produttore.

• 19:Codice package per Ceramica 3535.

• P:Codice numero di die per un singolo die ad alta potenza.

• Y:Codice colore per Giallo.

• A:Codice interno o variante specifica.

Suffissi aggiuntivi possono indicare il bin del flusso (es. 1M), il bin della tensione (es. D) e il bin della lunghezza d'onda (es. Y2).

8. Suggerimenti Applicativi

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Illuminazione Automobilistica:Luci diurne (DRL), frecce direzionali, illuminazione ambientale interna.
• Illuminazione Industriale e Commerciale:Luci per capannoni, illuminazione per compiti specifici, illuminazione per visione artificiale.
• Insegne e Decorazione:Lettere canale, illuminazione architettonica d'accento, strisce luminose decorative.
• Illuminazione Speciale:Dispositivi medici, illuminazione agricola (spettri specifici).

8.2 Considerazioni di Progetto

• Selezione del Driver:Utilizzare un driver a corrente costante per un output luminoso stabile e una maggiore longevità. La corrente di pilotaggio dovrebbe essere impostata in base alla luminosità richiesta e al margine di progetto termico.

• Gestione Termica:Questo è l'aspetto più critico. Utilizzare un PCB con spessore di rame sufficiente (es. 2oz) per il pad termico. Considerare l'uso di via termiche per trasferire il calore agli strati interni o a un dissipatore sul lato opposto. La massima temperatura di giunzione (125°C) non deve essere superata.

• Ottica:L'angolo di visione di 120° fornisce un'illuminazione ampia. Per fasci focalizzati, possono essere utilizzate ottiche secondarie (lenti o riflettori) progettate per l'impronta 3535.

• Array Serie/Parallelo:Quando si collegano più LED, abbinarli per bin di tensione diretta per garantire una distribuzione uniforme della corrente, specialmente in stringhe parallele. I driver a corrente costante sono preferiti per le stringhe in serie.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto ai LED 3535 plastici standard, la versione ceramica offre:

• Prestazioni Termiche Superiori:I substrati ceramici hanno una conduttività termica molto più alta della plastica, portando a una temperatura di giunzione più bassa a parità di corrente di pilotaggio, il che si traduce in un output luminoso più alto, una migliore stabilità del colore e una maggiore durata di vita.

• Maggiore Affidabilità:La ceramica è resistente all'ingiallimento sotto esposizione ai raggi UV ed è più robusta in ambienti ad alta temperatura e alta umidità.

• Corrente di Pilotaggio Massima Maggiore:La dissipazione del calore migliorata consente il funzionamento alla piena corrente continua di 500mA, abilitando package a lumen più elevati.

Il compromesso è tipicamente un costo unitario leggermente più alto rispetto ai package plastici.

10. Domande Frequenti (FAQ)

D1: Qual è la differenza tra i valori 'Tip' e 'Min' del flusso luminoso nella tabella di binning?

R1: Il valore 'Tip' (Tipico) è l'output medio per i LED in quel bin. Il valore 'Min' (Minimo) è il limite inferiore garantito. I progettisti dovrebbero utilizzare il valore 'Min' per i calcoli di luminosità nel caso peggiore nella loro applicazione.

D2: Posso pilotare questo LED a 500mA in modo continuo?

R2: Sì, 500mA è il valore massimo assoluto in CC. Tuttavia, il funzionamento continuo a questo livello richiede un'eccellente gestione termica per mantenere la temperatura di giunzione sotto i 125°C. Per una durata e un'efficienza ottimali, si raccomanda di operare a 350mA o meno.

D3: Come interpreto i codici dei bin di tensione quando progetto il mio driver?

R3: Progetta il tuo driver a corrente costante per adattarsi alla V_Fmassima nel bin selezionato (es. per il bin 'E', progetta per fino a 2.4V per LED). Se si utilizza una sorgente di tensione con un resistore, calcolare il valore del resistore utilizzando la V_Fmassima per garantire che la corrente non superi il limite nelle condizioni peggiori.

D4: È inclusa una lente su questo LED?

R4: Il numero di parte T1901PYA e il codice '00' nella convenzione di denominazione per 'nessuna lente' suggeriscono che si tratta di un LED con ottica primaria (a livello di chip) senza lente secondaria integrata. L'angolo di visione di 120° è intrinseco al design del chip e del package.

11. Case Study di Progettazione

Scenario:Progettazione di un apparecchio di illuminazione industriale per capannoni che richiede 5000 lumen di luce gialla per una specifica applicazione di segnalazione/avviso.

Processo di Progettazione:

1. Obiettivo Luminoso:5000 lm richiesti.

2. Selezione del LED:Scegliere il bin di flusso 1Q (Min 50 lm/LED a 350mA).

3. Calcolo della Quantità:Numero di LED = 5000 lm / 50 lm/LED = 100 LED. Aggiungere un margine del 10%, obiettivo 110 LED.

4. Progettazione Elettrica:Pianificare di pilotare i LED in stringhe in serie con un driver a corrente costante. Selezionare il bin di tensione 'D' (2.0-2.2V) per una distribuzione più stretta. Per 10 LED in serie, la tensione massima della stringa è 10 * 2.2V = 22V. Scegliere un driver a corrente costante con un intervallo di tensione di uscita che copra fino a ~25V e un'uscita di 350mA.

5. Progettazione Termica:Disporre 110 LED su un PCB a nucleo metallico (MCPCB). Calcolare la dissipazione totale di calore: ~110 LED * (2.2V * 0.35A) ≈ 84.7W di potenza elettrica, la maggior parte della quale diventa calore. L'MCPCB deve essere fissato a un sostanziale dissipatore di alluminio per mantenere una bassa resistenza termica dalla giunzione all'ambiente.

6. Ottica:Poiché un fascio ampio di 120° è accettabile per l'illuminazione d'area, non sono necessarie ottiche secondarie.

12. Principio di Funzionamento

I Diodi Emettitori di Luce (LED) sono dispositivi a semiconduttore che emettono luce quando una corrente elettrica li attraversa. Questo fenomeno è chiamato elettroluminescenza. In un LED giallo come questo, il materiale semiconduttore (tipicamente basato su Fosfuro di Alluminio Gallio Indio - AlGaInP) è progettato con un bandgap specifico. Quando gli elettroni si ricombinano con le lacune elettroniche all'interno del dispositivo, l'energia viene rilasciata sotto forma di fotoni (particelle di luce). La lunghezza d'onda (colore) della luce emessa è determinata dal bandgap del materiale semiconduttore. Il package ceramico funge da supporto meccanico, fornisce le connessioni elettriche e, soprattutto, agisce come un efficiente dissipatore di calore per allontanare l'energia termica dalla giunzione del semiconduttore, mantenendo prestazioni e affidabilità.

13. Tendenze Tecnologiche

Il mercato dei LED ad alta potenza continua a evolversi verso una maggiore efficienza (più lumen per watt), un miglioramento della resa cromatica e una maggiore affidabilità. I package ceramici rappresentano una tendenza significativa in questo settore, specialmente per applicazioni di media-alta potenza, grazie alle loro prestazioni termiche ineguagliabili. Gli sviluppi futuri potrebbero includere:

• Soluzioni Integrate:Più LED con driver integrati o circuiti di controllo (es. IC-on-board).

• Tecnologia dei Fosfori Migliorata:Per i LED bianchi, ma che influisce anche sulla stabilità e sull'efficienza dei LED a conversione di colore.

• Miniaturizzazione con Alto Output:Spinta continua verso package più piccoli (es. 3030, 2929) in grado di gestire densità di potenza simili o superiori, sottolineando ulteriormente la necessità di substrati termici avanzati come le ceramiche.

• Illuminazione Intelligente:Integrazione con sensori e protocolli di comunicazione per sistemi di illuminazione abilitati all'IoT, dove il robusto package ceramico può proteggere l'elettronica sensibile.