Scheda Tecnica LED Ceramico Serie 9292 10W Luce Bianca - Dimensioni 9.2x9.2x1.6mm - Tensione 9.3V - Potenza 10W - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

La Serie Ceramica 9292 rappresenta un LED ad alta potenza e montaggio superficiale, progettato per applicazioni di illuminazione impegnative che richiedono prestazioni termiche robuste e un'elevata emissione luminosa. Utilizzando un substrato ceramico, questo package offre una dissipazione del calore superiore rispetto ai tradizionali package in plastica, consentendo un funzionamento affidabile a correnti di pilotaggio più elevate e in temperature ambientali elevate. La serie è disponibile in una gamma di temperature di colore del bianco da 2700K a 6500K, con un flusso luminoso tipico fino a 1100 lumen a 350mA. I suoi mercati target principali includono l'illuminazione commerciale, l'illuminazione industriale (high-bay), l'illuminazione per esterni e qualsiasi applicazione in cui l'affidabilità a lungo termine e l'output luminoso costante sono critici.

1.1 Vantaggi Principali

• Gestione Termica Superiore:Il package ceramico fornisce un'eccellente conducibilità termica, trasferendo efficacemente il calore dalla giunzione LED al PCB e al dissipatore, prolungando così la durata operativa e mantenendo la stabilità del colore.
• Elevata Capacità di Potenza:Valutato per una dissipazione di potenza fino a 10W, adatto per progetti ad alta emissione luminosa.
• Costruzione Robusta:Il materiale ceramico offre alta resistenza meccanica e resistenza allo stress termico e all'umidità.
• Prestazioni Ottiche Costanti:Standard di binning rigorosi per la temperatura di colore e il flusso luminoso garantiscono uniformità negli array multi-LED.
• Ampio Angolo di Visione:Un tipico angolo di visione di 130 gradi fornisce un'illuminazione ampia e uniforme.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

Questa sezione fornisce un'interpretazione dettagliata e oggettiva dei principali parametri elettrici, ottici e termici specificati nella scheda tecnica.

2.1 Valori Massimi Assoluti (Ts=25°C)

Questi valori rappresentano i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Non è consigliato l'utilizzo normale a o vicino a questi limiti.

• Corrente Diretta (IF):700 mA (CC)
• Corrente Diretta Impulsiva (IFP):700 mA (Larghezza impulso ≤ 10ms, Ciclo di lavoro ≤ 1/10)
• Dissipazione di Potenza (PD):20300 mW (20.3W)
• 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 massima ammissibile alla giunzione del semiconduttore)
• Temperatura di Saldatura (Tsld):Saldatura a rifusione a 230°C o 260°C per un massimo di 10 secondi.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche (Ts=25°C)

Questi sono i parametri operativi tipici in condizioni di test specificate.

• Tensione Diretta (VF):Tipica 9.3V, Massima 29V a IF = 350mA. L'ampio range massimo indica una potenziale variazione tra i lotti di produzione; il progetto del circuito dovrebbe adattarsi al limite superiore.
• Tensione Inversa (VR):5V. I LED non sono progettati per sopportare una polarizzazione inversa significativa. Superare questa tensione può causare un guasto immediato.
• Corrente Inversa (IR):Massimo 100 µA a VR = 5V.
• Angolo di Visione (2θ1/2):130 gradi (tipico). Questo è l'angolo totale a cui l'intensità luminosa è la metà dell'intensità di picco.

2.3 Caratteristiche Termiche

Il vantaggio principale del package ceramico è termico. L'elevata valutazione massima di dissipazione di potenza (20.3W) e l'intervallo di temperatura operativa (-40 a +100°C) ne sottolineano le capacità. Tuttavia, mantenere la temperatura di giunzione (Tj) al di sotto di 125°C è fondamentale per l'affidabilità. Ciò richiede un progetto efficace del percorso termico dal pad termico del LED al dissipatore del sistema.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Un sistema di binning preciso è essenziale per garantire la coerenza di colore e luminosità nei prodotti di illuminazione.

3.1 Binning della Temperatura di Colore Correlata (CCT)

Il LED è disponibile in CCT standard, ciascuna mappata su specifiche regioni di cromaticità sul diagramma CIE 1931. Il codice d'ordine specifica la regione target, garantendo che la luce bianca emessa rientri in uno spazio colore definito.

• 2700K (Regioni: 8A, 8B, 8C, 8D)
• 3000K (Regioni: 7A, 7B, 7C, 7D)
• 3500K (Regioni: 6A, 6B, 6C, 6D)
• 4000K (Regioni: 5A, 5B, 5C, 5D)
• 4500K (Regioni: 4A, 4B, 4C, 4D, 4R, 4S, 4T, 4U)
• 5000K (Regioni: 3A, 3B, 3C, 3D, 3R, 3S, 3T, 3U)
• 5700K (Regioni: 2A, 2B, 2C, 2D, 2R, 2S, 2T, 2U)
• 6500K (Regioni: 1A, 1B, 1C, 1D, 1R, 1S, 1T, 1U)

Nota: La scheda tecnica specifica che il bin del flusso luminoso rappresenta un valore minimo. Le spedizioni possono superare il flusso minimo ordinato, ma rispetteranno sempre la regione di cromaticità CCT ordinata.

3.2 Binning del Flusso Luminoso

Il flusso è binnato a una corrente di test di 350mA. Le tolleranze sono chiaramente definite.

• Bianco Caldo / Bianco Neutro (2700K-5000K, CRI 70):
  • Codice 3K: Min 800 lm, Tip 900 lm
  • Codice 3L: Min 900 lm, Tip 1000 lm
• Bianco Freddo (5000K-10000K, CRI 70):
  • Codice 3L: Min 900 lm, Tip 1000 lm
  • Codice 3M: Min 1000 lm, Tip 1100 lm

Tolleranze:Flusso Luminoso: ±7%; CRI: ±2; Coordinate Cromatiche: ±0.005.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

I dati grafici forniscono informazioni sul comportamento del LED in condizioni variabili.

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

La curva I-V è caratteristica di un diodo. La Vf tipica di 9.3V a 350mA indica che si tratta di un LED ad alta tensione, probabilmente con più giunzioni diodi in serie all'interno del package. I progettisti devono assicurarsi che l'alimentatore possa fornire tensione sufficiente, specialmente considerando la Vf massima di 29V. La curva mostra una relazione non lineare; un piccolo aumento della tensione porta a un grande aumento della corrente, evidenziando la necessità di un pilotaggio a corrente costante.

4.2 Corrente Diretta vs. Flusso Luminoso Relativo

Questa curva dimostra la dipendenza dell'output luminoso dalla corrente di pilotaggio. L'output luminoso aumenta con la corrente ma non linearmente. A correnti più elevate, l'efficienza tipicamente diminuisce a causa degli effetti termici aumentati e del droop. L'operazione alla corrente consigliata di 350mA rappresenta probabilmente un equilibrio tra output ed efficienza/durata.

4.3 Distribuzione Spettrale di Potenza Relativa

La curva spettrale per un LED bianco mostra un picco blu primario (dal chip InGaN) e un'emissione più ampia del fosforo giallo. La forma e il rapporto di questi picchi determinano la CCT e il CRI. I LED bianco freddo hanno un picco blu più dominante, mentre i bianco caldo hanno un'emissione di fosforo più forte. La curva è essenziale per comprendere le proprietà di resa cromatica.

4.4 Temperatura di Giunzione vs. Energia Spettrale Relativa

Questo grafico è fondamentale per comprendere lo spostamento del colore. All'aumentare della temperatura di giunzione, l'output spettrale del chip LED e l'efficienza di conversione del fosforo possono cambiare, portando a spostamenti nella CCT e nella cromaticità. Il package ceramico aiuta a minimizzare l'aumento di temperatura, riducendo così l'entità di questo spostamento.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il LED è alloggiato in un package ceramico per montaggio superficiale di 9.2mm x 9.2mm. L'altezza esatta è tipicamente di circa 1.6mm. Il disegno dimensionale fornisce le misure critiche per il progetto dell'impronta PCB e i controlli di ingombro.

5.2 Layout Consigliato dei Pad e Progetto dello Stencil

Viene fornito un diagramma dettagliato del layout dei pad per garantire una corretta formazione del giunto di saldatura e la connessione termica. Il progetto presenta tipicamente un ampio pad termico centrale per il trasferimento del calore e pad più piccoli per le connessioni elettriche (anodo e catodo). Il progetto dello stencil associato raccomanda la geometria e lo spessore dell'apertura della pasta saldante per ottenere il volume di saldatura corretto. Per questi layout è specificata una tolleranza di ±0.10mm.

5.3 Identificazione della Polarità

La scheda tecnica dovrebbe indicare la marcatura di polarità sul dispositivo (ad es. un punto, una tacca o un angolo smussato) e correlarla al layout dei pad. La polarità corretta è essenziale per il funzionamento.

6. Linee Guida per la Saldatura e l'Assemblaggio

6.1 Parametri di Saldatura a Rifusione

Il LED è compatibile con i processi standard di rifusione senza piombo (Pb-free). La temperatura massima del corpo durante la saldatura non deve superare i 260°C e il tempo sopra i 230°C dovrebbe essere limitato a 10 secondi. È fondamentale seguire il profilo di temperatura raccomandato (rampa di riscaldamento, stabilizzazione, picco di rifusione, raffreddamento) per prevenire shock termici, difetti dei giunti di saldatura o danni ai materiali interni e al fosforo del LED.

6.2 Precauzioni per la Manipolazione e lo Stoccaggio

• Conservare in un ambiente asciutto e anti-statico entro l'intervallo di temperatura specificato (-40 a +100°C).
• Maneggiare con precauzioni ESD per proteggere la giunzione del semiconduttore.
• Evitare stress meccanici sul corpo ceramico o sui bonding wires.
• Utilizzare entro la durata di conservazione consigliata dal produttore, tipicamente 12 mesi dalla data di spedizione se conservato in condizioni adeguate.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche di Imballaggio

I LED sono tipicamente forniti su nastro e bobina per l'assemblaggio automatizzato pick-and-place. La dimensione della bobina, la larghezza del nastro, le dimensioni delle tasche e l'orientamento del dispositivo seguono le linee guida standard EIA-481. La quantità per bobina è un valore standard come 100 o 500 pezzi.

7.2 Regola di Numerazione del Modello

Il numero di modello T12019L(C/W)A codifica gli attributi chiave del prodotto:

- T:Identificatore della serie.

- 12:Codice del package per Ceramico 9292.

- L/C/W:Codice colore (L=Bianco Caldo, C=Bianco Neutro, W=Bianco Freddo).

- Le altre cifre specificano codici interni, bin del flusso e altre opzioni secondo la tabella dettagliata delle regole di denominazione.

8. Raccomandazioni Applicative

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Illuminazione Industriale e High-Bay:Dove sono necessari elevato output luminoso e costruzione robusta.
• Illuminazione per Aree Esterne:Lampioni, luci per parcheggi, illuminazione per stadi che beneficiano dell'ampio angolo di visione e della robustezza termica.
• Faretti e Proiettori ad Alta Emissione:Per spazi commerciali e retail.
• Illuminazione Speciale:Luci per coltivazione, dove sono richiesti spettri specifici e alta intensità.

8.2 Considerazioni Critiche di Progetto

• Gestione Termica:Questo è il fattore più critico. Utilizzare un PCB con adeguati via termici sotto il pad, collegato a un PCB a nucleo metallico (MCPCB) o dissipatore di dimensioni sufficienti. La qualità del materiale di interfaccia termica (TIM) è importante.
• Corrente di Pilotaggio:Utilizzare un alimentatore LED a corrente costante. La corrente dovrebbe essere impostata in base all'output luminoso desiderato e al margine di progetto termico. Non superare il valore massimo assoluto.
• Progetto Ottico:L'angolo di visione di 130 gradi potrebbe richiedere ottiche secondarie (lenti, riflettori) per ottenere il pattern di fascio desiderato.
• Layout Elettrico:Assicurare tracce a bassa induttanza e bassa resistenza dall'alimentatore al LED per minimizzare le perdite di potenza e i picchi di tensione.

9. Confronto e Differenziazione Tecnologica

Rispetto ai LED SMD in plastica di media potenza standard (es. 3030, 5050), la Serie Ceramica 9292 offre:

- Gestione di Potenza Superiore:10W+ contro tipicamente 1-3W per i package in plastica.

- Resistenza Termica Superiore (Rth j-s):Il substrato ceramico ha una resistenza termica molto più bassa della plastica, portando a una temperatura di giunzione più bassa alla stessa potenza, che si traduce direttamente in una durata maggiore (L70, L90).

- Migliore Stabilità del Colore:Una resistenza termica più bassa minimizza lo spostamento del colore nel tempo e con la temperatura.

- Costo Maggiore:Il packaging ceramico è più costoso della stampaggio in plastica.

Rispetto ad altri package ceramici (es. 3535, 5050 ceramico), l'impronta più grande del 9292 consente un pad termico più ampio e potenzialmente un output luminoso totale più elevato da più chip o un singolo chip più grande.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

10.1 Di quale tensione dell'alimentatore ho bisogno?

L'alimentatore deve fornire una tensione superiore alla tensione diretta massima (Vf max) della stringa di LED. Per un singolo LED 9292, l'output dell'alimentatore deve superare i 29V. In pratica, viene aggiunto un margine di sicurezza. Per più LED in serie, moltiplicare la Vf massima per il numero di LED.

10.2 Come posso raggiungere la durata nominale?

La durata del LED (es. L70 - tempo per raggiungere il 70% dell'output luminoso iniziale) dipende fortemente dalla temperatura di giunzione (Tj). Per raggiungere la durata nominale, è necessario progettare il sistema per mantenere Tj ben al di sotto del massimo di 125°C, idealmente sotto gli 85-105°C durante il funzionamento. Ciò richiede un'eccellente gestione termica come descritto nella sezione 8.2.

10.3 Posso pilotarlo a 700mA in modo continuo?

Il Valore Massimo Assoluto per la corrente diretta CC è 700mA. Tuttavia, un funzionamento continuo a questo valore massimo genererà calore significativo e probabilmente spingerà Tj al suo limite, compromettendo gravemente durata e affidabilità. La condizione operativa tipica specificata è 350mA. L'operazione al di sopra di questo valore dovrebbe essere considerata solo con un progetto termico eccezionale e la consapevolezza della ridotta durata.

10.4 Qual è la differenza tra i bin di flusso 3K, 3L e 3M?

Questi sono bin di output del flusso luminoso misurati a 350mA. 3K è il bin di output più basso (min 800lm), 3L è quello intermedio (min 900lm) e 3M è il più alto per il bianco freddo (min 1000lm). Selezionare un bin più alto produce più luce per dispositivo ma può comportare un costo maggiore.

11. Studio di Caso di Progetto e Utilizzo

Scenario: Progettazione di un Apparecchio di Illuminazione High-Bay da 100W.

Un progettista mira a creare un apparecchio con circa 15.000 lumen. Utilizzando LED 9292 nel bin di flusso 3M (1000lm tip ciascuno), avrebbe bisogno di 15 LED. Li dispone in una configurazione 3 in serie x 5 in parallelo. Ogni stringa in serie ha una Vf max di 3 * 29V = 87V. Seleziona un alimentatore a corrente costante con un output di 1050mA (350mA x 3 stringhe in parallelo) e un intervallo di tensione che copra fino a ~90V. Il PCB è una scheda a nucleo metallico con una base di alluminio spessa. Vengono eseguite simulazioni termiche per assicurarsi che il dissipatore possa dissipare i ~150W di calore totale (100W elettrici, più perdite dell'alimentatore) mantenendo la temperatura di giunzione dei LED sotto i 105°C in un ambiente a 40°C. Vengono utilizzate ottiche secondarie per creare un pattern di fascio di 120 gradi adatto all'illuminazione high-bay.

12. Principio di Funzionamento

Un LED bianco funziona sul principio dell'elettroluminescenza in un semiconduttore e della conversione del fosforo. La corrente elettrica viene fatta passare attraverso una giunzione semiconduttore InGaN (Nitruro di Indio Gallio) polarizzata direttamente, causando la ricombinazione di elettroni e lacune e l'emissione di fotoni nello spettro blu (tipicamente intorno a 450-455nm). Questa luce blu colpisce poi uno strato di fosforo giallo (YAG:Ce) applicato sul chip o nelle sue vicinanze. Il fosforo assorbe una parte dei fotoni blu e riemette luce su un ampio spettro nella regione del giallo. La miscela della luce blu residua e della luce gialla convertita è percepita dall'occhio umano come luce bianca. Il rapporto tra luce blu e gialla determina la temperatura di colore correlata (CCT).

13. Tendenze Tecnologiche

Il mercato dei LED ceramici ad alta potenza è guidato da diverse tendenze chiave:

- Efficacia Aumentata (lm/W):Miglioramenti continui nell'epitassia dei chip, nella tecnologia dei fosfori e nel design del package mirano a estrarre più luce per watt di input elettrico.

- Qualità del Colore Migliorata:Sviluppo di miscele di fosfori (sistemi multi-fosforo o a pompa violetta) per ottenere un Indice di Resa Cromatica (CRI) più elevato, specialmente R9 (rosso saturo), e un colore più consistente tra i lotti.

- Miniaturizzazione con Alto Flusso:Sforzi per impacchettare più lumen in package ceramici più piccoli (es. passando dal 9292 a impronte più compatte ma ugualmente potenti) per consentire apparecchi di illuminazione più piccoli e discreti.

- Illuminazione Intelligente e Regolabile:Integrazione dei LED ceramici con l'elettronica di controllo per abilitare funzionalità di dimmeraggio, regolazione della CCT e cambio colore per applicazioni di illuminazione centrate sull'uomo.

- Affidabilità e Durata:Attenzione continua sui materiali e sul packaging per ridurre ulteriormente la resistenza termica e rallentare la deprezzamento del flusso luminoso, spingendo le durate L90 oltre le 100.000 ore.