Scheda Tecnica LED Full Color EMC3030 - Dimensioni 3.0x3.0mm - Tensione 1.6-3.4V - Potenza 0.468-0.648W - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

La serie EMC3030 è un LED full color ad alte prestazioni per montaggio superficiale, progettato per applicazioni di illuminazione impegnative. Questo componente integra chip rosso, verde e blu (RGB) in un package compatto di 3.0mm x 3.0mm, consentendo la creazione di un'ampia gamma di colori tramite sintesi additiva. Il suo obiettivo progettuale principale è fornire un'elevata emissione luminosa ed efficienza, garantendo al contempo un funzionamento robusto sotto correnti di pilotaggio elevate.

Core Advantages: The key strengths of this LED include its high lumen output, suitability for high-current operation, and low thermal resistance. These features contribute to stable performance and long operational life in various environments.

Target Market: This LED is engineered for applications requiring vibrant, dynamic, or tunable white light. Its primary target markets are outdoor lighting and architectural lighting, where color effects, durability, and energy efficiency are paramount.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

Questa sezione fornisce un'interpretazione dettagliata e oggettiva dei principali parametri tecnici specificati nella scheda tecnica.

2.1 Caratteristiche Elettro-Ottiche

The luminous flux output is measured at a standard test current (I_F) of 150mA and an ambient temperature (T_a) of 25°C. The typical ranges are:

• Red Chip: 22 to 28 lumens (lm)
• Green Chip: 44 to 51 lm
• Blue Chip: 7 to 12 lm

A questi valori di flusso luminoso si applica una tolleranza di misura di ±7%. La temperatura di colore correlata (CCT) per le miscele di luce bianca è derivata dal diagramma di cromaticità CIE 1931, basandosi sull'emissione combinata dei singoli chip.

The device features a wide viewing angle (2θ_1/2) of 120 degrees, which is the off-axis angle where luminous intensity drops to half of its peak value. This ensures a broad and even light distribution.

2.2 Parametri Elettrici

The forward voltage (V_F) varies by chip color at I_F = 150mA:

• Red: 1.6V to 2.6V (Typical)
• Green: 2.6V to 3.4V (Typical)
• Blue: 2.6V to 3.4V (Typical)

The forward voltage measurement tolerance is ±0.1V. The reverse voltage (V_R) rating for all chips is a maximum of 5V, with a reverse current (I_R) of less than 10µA at this voltage. The device has an electrostatic discharge (ESD) withstand capability of 1000V (Human Body Model).

2.3 Rating Termici e Massimi Assoluti

L'utilizzo del LED oltre questi limiti può causare danni permanenti.

• Maximum Forward Current (I_F): 180mA (Continuous) for all colors.
• Maximum Pulse Forward Current (I_FP): 250mA (Pulse width ≤100µs, Duty cycle ≤1/10).
• Maximum Power Dissipation (P_D):
  • Red: 468 mW
  • Verde: 648 mW
  • Blu: 648 mW
• Operating Temperature (T_opr): -40°C to +85°C.
• Storage Temperature (T_stg): -40°C to +105°C.
• Thermal Resistance (R_{th j-sp}): The thermal resistance from the LED junction to the solder point on an MCPCB is typically 5°C/W for all colors at I_F=150mA. This low value is crucial for effective heat management.

It is critically important that the total power dissipation in the application does not exceed the specified P_D ratings to ensure reliability.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

The LEDs are sorted (binned) according to key performance parameters to ensure consistency in production runs. The binning is performed at I_F = 150mA and T_a = 25°C.

3.1 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

Questo definisce il colore preciso della luce emessa da ciascun chip.

• Red: Binned into codes RB2 (615-620nm), RC1 (620-625nm), and RC2 (625-630nm).
• Green: Binned into a single code GC3, covering a range from 520nm to 535nm in 2.5nm steps (e.g., 520-522.5nm, 522.5-525nm, etc.).
• Blue: Binned into multiple codes: BB3 (450-452.5nm), BB4 (452.5-455nm), up to BC6 (467.5-470nm).

La tolleranza per la misurazione della lunghezza d'onda è di ±1nm.

3.2 Binning del Flusso Luminoso

I LED sono raggruppati in base alla loro emissione luminosa.

• Red: Code DR0 (22-28 lm)
• Green: Code DG0 (44-51 lm)
• Blue: Code DB0 (7-12 lm)

La tolleranza per la misurazione del flusso luminoso è di ±7%.

3.3 Binning della Tensione Diretta

Questa classificazione garantisce la compatibilità elettrica nel progetto del circuito. I bin di tensione vanno da AB2 (1.8-2.0V) a AF1 (3.2-3.4V), con una tolleranza di misura di ±0.1V.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica include diversi grafici che illustrano il comportamento del LED in diverse condizioni. Comprenderli è fondamentale per un progetto ottimale.

• Forward Current vs. Relative Intensity (Fig. 3): This curve shows how light output increases with drive current. It is typically non-linear, and operating near the maximum current may reduce efficacy and lifespan.
• Forward Current vs. Forward Voltage (Fig. 4): This IV curve is essential for driver design. The forward voltage increases with current, and the relationship differs slightly between the red, green, and blue chips due to their different semiconductor materials.
• Ambient Temperature vs. Relative Luminous Flux (Fig. 5): This graph demonstrates thermal derating. As the ambient temperature rises, the light output decreases. Designers must account for this to maintain consistent brightness in warm environments.
• Ambient Temperature vs. Relative Forward Voltage (Fig. 6): The forward voltage typically decreases as temperature increases. This characteristic is important for constant-current driver stability.
• Ambient Temperature vs. Maximum Forward Current (Fig. 7): This derating curve is critical. It shows the maximum allowable forward current must be reduced as ambient temperature increases to prevent overheating. For example, at 85°C, the maximum current for the red chip is approximately 136.4mA, and for green/blue chips, it is around 93.7mA and 90.9mA respectively.
• Color Spectrum (Fig. 1) & Viewing Angle Distribution (Fig. 2): These figures provide visual references for the spectral output and beam pattern of the LED.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il LED è alloggiato in un package per montaggio superficiale EMC3030. Le dimensioni complessive sono 3.0mm in lunghezza e 3.0mm in larghezza. Il disegno meccanico dettagliato specifica la posizione esatta dei chip LED, le marcature catodo/anodo e la struttura della lente. La tolleranza generale per le dimensioni è di ±0.2mm salvo indicazione contraria.

5.2 Progetto Consigliato dei Piazzole di Saldatura

Viene fornito un land pattern (impronta) per il progetto del PCB. Rispettare questo layout consigliato delle piazzole è essenziale per una saldatura affidabile, un corretto trasferimento termico e per prevenire l'effetto "tombstoning" durante la rifusione. Le dimensioni delle piazzole hanno una tolleranza di ±0.1mm.

5.3 Identificazione della Polarità

Il package include marcature per identificare il terminale catodo (negativo) per ciascun chip di colore. Il collegamento corretto della polarità è obbligatorio per evitare danni al LED.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Parametri per la Saldatura a Rifusione

Il LED è compatibile con i processi di saldatura a rifusione senza piombo (Pb-free). Il profilo specificato è critico:

• Peak Package Body Temperature (T_p): Maximum 260°C.
• Time above Liquidous (T_L=217°C): 60 to 150 seconds.
• Time within 5°C of Peak Temperature: Maximum 30 seconds.
• Ramp-up Rate (T_L to T_p): Maximum 3°C/second.
• Ramp-down Rate (T_p to T_L): Maximum 6°C/second.
• Total Time from 25°C to Peak: Maximum 8 minutes.

Seguire rigorosamente questo profilo previene shock termici e danni al package del LED e ai fili di connessione interni.

6.2 Precauzioni per la Manipolazione e lo Stoccaggio

I LED sono sensibili alle scariche elettrostatiche (ESD). Utilizzare procedure di manipolazione adeguate e sicure per l'ESD (braccialetti, tappetini conduttivi). Conservare in un ambiente asciutto e anti-statico nell'intervallo di temperatura specificato (-40°C a +105°C). Evitare l'esposizione all'umidità prima della saldatura; se necessario, seguire le istruzioni di "baking" del produttore.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Imballaggio in Nastro e Bobina

I LED sono forniti su nastro portante goffrato avvolto su bobine per l'assemblaggio automatizzato pick-and-place. La bobina può contenere un massimo di 5.000 pezzi. Viene fornito il disegno dimensionale del nastro, inclusi la spaziatura delle tasche e il diametro della bobina. La tolleranza cumulativa su 10 passi è di ±0.25mm.

7.2 Sistema di Numerazione dei Parti

The part number follows a structured format: T □□ □□ □ □ □ – □ □□ □□ □. Key elements include:

• Type Code: "3C" for the 3030 package.
• CCT/Color Code: "CW" for RGB (full color).
• Number of Serial/Parallel Chips, Component Code, Color Code: These digits specify internal configurations, binning selections (like wavelength and flux), and other product variants.

È necessario consultare la tabella completa di binning per decodificare un numero di parte specifico e le sue esatte caratteristiche prestazionali.

8. Raccomandazioni per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Architectural Facade Lighting: Creating dynamic color-changing effects on buildings.
• Outdoor Landscape Lighting: Illuminating pathways, trees, and water features with colored light.
• Signage and Display Backlighting: For vibrant, attention-grabbing signs.
• Entertainment and Stage Lighting: Where programmable color is required.

8.2 Considerazioni Critiche di Progetto

• Thermal Management: This is the most critical factor for longevity. Use a PCB with adequate thermal vias and, if necessary, an external heatsink to keep the solder point temperature within safe limits, especially when driving at high currents or in high ambient temperatures.
• Drive Current: Use a constant-current driver tailored for RGB LEDs. The current should be set based on the required brightness and thermal derating curves. Do not exceed the absolute maximum ratings.
• Color Mixing and Control: To achieve consistent white light or specific colors, use pulse-width modulation (PWM) to independently control the intensity of each chip. Consider the different luminous efficacies of the red, green, and blue chips in your control algorithm.
• Optics: Secondary optics (lenses, diffusers) may be needed to achieve the desired beam angle and color mixing uniformity.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

Sebbene confronti diretti con i concorrenti non siano presenti nella scheda tecnica, le specifiche dell'EMC3030 ne evidenziano il posizionamento competitivo:

• vs. Smaller Packages (e.g., 3528): The 3030 package typically offers higher power handling and lumen output due to a larger thermal path and potentially larger chip size.
• vs. Standard 5050 RGB LEDs: The 3030 may offer a more compact solution with similar or better performance, allowing for higher pixel density in dense arrays or finer-pitch displays.
• Key Differentiators: The specified low thermal resistance (5°C/W) and high maximum drive current (180mA) suggest a design optimized for thermal performance, enabling sustained high-brightness operation compared to parts with higher thermal resistance.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

Q: Can I drive all three chips (RGB) at 180mA simultaneously?
A: No. The absolute maximum power dissipation (P_D) must not be exceeded. Driving red at 180mA (V_F~2.1V) gives ~378mW, which is below its 468mW limit. However, driving green or blue at 180mA (V_F~3.0V) gives ~540mW, which is below their 648mW limit. The total power for all three would be ~1.46W, which must be dissipated by the PCB/heatsink. More importantly, you must consult the derating curve (Fig. 7) which reduces the allowable current at higher ambient temperatures.

Q: Why is the luminous flux for the blue chip lower than red and green?
A: This is related to human eye sensitivity (photopic response). The eye is least sensitive to blue light (~450-470nm). Therefore, a blue LED requires more radiant power to achieve the same perceived brightness (luminous flux) as a green LED, where the eye's sensitivity peaks. The specified values reflect this physiological reality.

Q: How do I select the correct bin codes for my project?
A: For color-critical applications (e.g., uniform white light across multiple LEDs), you must specify tight bins for dominant wavelength (especially for green and blue) and forward voltage. For less critical applications, wider bins may be acceptable and more cost-effective. Always consult the full binning tables when placing an order.

11. Caso Pratico di Studio di Progetto

Scenario: Designing an outdoor architectural linear light with tunable white light (2700K to 6500K).

Implementazione:

1. LED Selection: Use the EMC3030 RGB LEDs. The red, green, and blue outputs are mixed to simulate various white points along the black body locus.
2. Thermal Design: The fixture is aluminum. The PCB is a metal-core PCB (MCPCB) to efficiently transfer heat from the LED solder point to the fixture body. Calculations are performed to ensure the junction temperature remains below 85°C at the maximum ambient temperature (e.g., 40°C) and drive current.
3. Electrical Design: A constant-current LED driver with three independent PWM channels is used. The current is set to 150mA per chip, providing a good balance of brightness and efficacy. The forward voltage bins are considered to ensure the driver's compliance voltage is sufficient for all units in production.
4. Optical Design: A milky white diffuser cover is placed over the LED array to blend the individual RGB points into a uniform, glare-free linear light source.
5. Control: A microcontroller runs an algorithm that maps desired CCT values to specific PWM duty cycles for the R, G, and B channels, calibrated based on the actual binning of the LEDs used.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

L'EMC3030 è un LED multi-chip. Ogni chip è un diodo a semiconduttore realizzato con diversi sistemi di materiali:

• Red: Typically based on Aluminum Gallium Indium Phosphide (AlGaInP).
• Green & Blue: Typically based on Indium Gallium Nitride (InGaN).

Quando viene applicata una tensione diretta, elettroni e lacune si ricombinano all'interno della regione attiva del semiconduttore, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). La lunghezza d'onda specifica (colore) della luce è determinata dall'energia del bandgap del materiale semiconduttore. I tre colori primari (Rosso, Verde, Blu) vengono combinati in modo additivo all'interno del singolo package. Controllando indipendentemente l'intensità di ciascun chip, è possibile produrre un vasto spettro di colori, incluse varie tonalità di luce bianca.

13. Tendenze Tecnologiche

Lo sviluppo di LED full color come l'EMC3030 è guidato da diverse tendenze in corso nel settore dell'illuminazione:

• Increased Efficacy (lm/W): Continuous improvements in epitaxial growth and chip design lead to higher light output per electrical watt, improving energy efficiency.
• Improved Color Rendering and Consistency: Advances in phosphor technology (for white LEDs) and tighter binning processes enable more accurate and consistent color production, which is critical for architectural and retail lighting.
• Higher Power Density and Better Thermal Management: Package designs are evolving to extract heat more efficiently, allowing for higher drive currents and sustained lumen output in compact form factors.
• Integration with Smart Controls: LEDs are increasingly designed to be paired with intelligent drivers and IoT connectivity, enabling dynamic color tuning, scheduling, and data collection for human-centric and energy-saving lighting solutions.
• Miniaturization: The push for smaller pixels in fine-pitch direct-view LED displays continues, though this balances against the need for thermal performance and light output.