Scheda Tecnica LED ELCS17G-NB5060K5K8334316-F6Z - Package 1.7mm - Tensione 2.95-3.95V - Flusso Luminoso 540lm - Bianco Freddo 5000-6000K - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

L'ELCS17G-NB5060K5K8334316-F6Z è un LED SMD ad alta luminosità progettato per applicazioni che richiedono un'illuminazione efficiente e compatta. Appartiene a una serie caratterizzata da un fattore di forma ridotto combinato con un'elevata potenza ottica. Il dispositivo utilizza la tecnologia a chip InGaN per produrre luce bianca fredda. I suoi obiettivi di progettazione principali sono fornire un'elevata efficienza luminosa all'interno di un ingombro minimo, rendendolo adatto per assemblaggi elettronici con vincoli di spazio.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

Il vantaggio chiave di questo LED è la sua elevata efficienza ottica, misurata a 87,66 lm/W in condizioni operative tipiche. Questa efficienza si traduce in un consumo energetico inferiore per una data emissione luminosa. Il dispositivo è conforme RoHS, privo di alogeni e rispetta le normative UE REACH, rendendolo adatto per i mercati globali con severi standard ambientali. Le sue principali applicazioni target includono flash per fotocamere di telefoni cellulari, torce per apparecchiature video digitali, retroilluminazione TFT, vari apparecchi di illuminazione interni ed esterni, illuminazione decorativa e illuminazione interna/esterna automobilistica. La combinazione di alto flusso luminoso e un ampio angolo di visione di 120 gradi offre flessibilità di progettazione per esigenze di illuminazione sia focalizzata che diffusa.

2. Approfondimento 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

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Non sono destinati al funzionamento normale.

• Corrente Diretta Continua (Modalità Torcia):350 mA. Questa è la massima corrente continua CC che il LED può gestire.
• Corrente di Picco Impulsiva:2000 mA per impulsi di 400 ms con un periodo di spegnimento di 3600 ms, limitato a 30.000 cicli. Questo valore è cruciale per applicazioni flash/strobe.
• Resistenza ESD (Modello Corpo Umano):2000 V. Questo indica un livello moderato di protezione integrata contro le scariche elettrostatiche.
• Temperatura di Giunzione (T_J):150 °C. La massima temperatura ammissibile della giunzione del semiconduttore.
• Temperatura di Esercizio (T_opr):-40 °C a +85 °C. L'intervallo di temperatura ambiente per un funzionamento affidabile.
• Resistenza Termica (R_th):9 °C/W. Questo è un parametro critico che rappresenta l'innalzamento di temperatura per watt di potenza dissipata. Un valore più basso indica un migliore trasferimento di calore dalla giunzione al pad di saldatura. Una corretta gestione termica è essenziale per mantenere prestazioni e longevità.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi sono i parametri di prestazione tipici misurati a una temperatura del pad di saldatura (T_s) di 25°C. Tutti i dati elettrici e ottici sono testati in condizioni di impulso da 50 ms per minimizzare gli effetti di auto-riscaldamento.

• Flusso Luminoso (I_v):480 lm (Min), 540 lm (Tip), 600 lm (Max) a I_F= 1600 mA. Il valore tipico di 540 lm è la cifra di prestazione centrale.
• Tensione Diretta (V_F):2,95 V (Min), 3,45 V (Tip), 3,95 V (Max) a I_F= 1600 mA. La variazione è gestita attraverso il binning della tensione.
• Temperatura di Colore Correlata (CCT):5000 K (Min), 5500 K (Tip), 6000 K (Max). Questo definisce l'aspetto del colore bianco freddo.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):120 gradi con una tolleranza di ±5°. Questo ampio angolo produce un diagramma di radiazione di tipo Lambertiano adatto per l'illuminazione d'ambiente.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nella produzione di massa, i LED vengono suddivisi in bin in base a parametri chiave. Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfano requisiti applicativi specifici per luminosità, tensione e colore.

3.1 Binning della Tensione Diretta

I LED sono raggruppati in due bin di tensione principali a I_F= 1600 mA:

• Bin 2934: V_Fintervallo da 2,95 V a 3,45 V.
• Bin 3439: V_Fintervallo da 3,45 V a 3,95 V.

Selezionare LED dallo stesso bin di tensione aiuta a mantenere una distribuzione uniforme della corrente quando più dispositivi sono pilotati in parallelo.

3.2 Binning del Flusso Luminoso

La luminosità è categorizzata in quattro bin a I_F= 1600 mA:

• Bin K5:480 lm a 510 lm.
• Bin K6:510 lm a 540 lm.
• Bin K7:540 lm a 570 lm.
• Bin K8:570 lm a 600 lm.

Il numero di parte indica un bin K8, il che significa che è selezionato dal gruppo di luminosità più alto.

3.3 Binning della Cromaticità (Colore)

La luce bianca fredda è definita all'interno di una regione specifica sul diagramma di cromaticità CIE 1931. Il bin designato come "5060" comprende temperature di colore da 5000K a 6000K. La scheda tecnica fornisce le coordinate angolari (CIE-x, CIE-y) di questo bin quadrilatero: (0,3200, 0,3613), (0,3482, 0,3856), (0,3424, 0,3211), (0,3238, 0,3054). Tutte le misurazioni del colore hanno una tolleranza di ±0,01 e sono definite a I_F= 1000 mA.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Le curve caratteristiche tipiche forniscono informazioni sul comportamento del dispositivo in condizioni variabili.

4.1 Distribuzione Spettrale Relativa

Il grafico mostra l'emissione luminosa in funzione della lunghezza d'onda (λ) quando pilotato a 1000 mA. Per un LED bianco freddo che utilizza un chip InGaN blu con rivestimento al fosforo, lo spettro mostra tipicamente un picco blu dominante (dal chip) e una banda di emissione giallo-verde più ampia (dal fosforo). L'emissione combinata risulta in luce bianca. La lunghezza d'onda di picco (λ_p) e la larghezza spettrale influenzano l'Indice di Resa Cromatica (CRI), sebbene il CRI non sia esplicitamente specificato in questa scheda tecnica.

4.2 Tensione Diretta vs. Corrente Diretta (Curva V_F-I_F)

Questa curva è non lineare, tipica di un diodo. La tensione diretta aumenta con la corrente ma a un tasso decrescente. Comprendere questa curva è essenziale per progettare il circuito di pilotaggio della corrente, specialmente per i driver a corrente costante, per garantire che sia disponibile il necessario margine di tensione.

4.3 Flusso Luminoso Relativo vs. Corrente Diretta

L'emissione luminosa aumenta con la corrente ma non linearmente. A correnti più elevate, l'efficienza tipicamente diminuisce a causa dell'aumento della temperatura di giunzione e di altri effetti non ideali (droop). La curva aiuta a determinare la corrente di pilotaggio ottimale per bilanciare luminosità, efficienza e durata del dispositivo.

4.4 CCT vs. Corrente Diretta

La temperatura di colore correlata può spostarsi leggermente con la corrente di pilotaggio. Questa curva mostra come il punto bianco (freddezza/calore) cambia da corrente bassa ad alta, il che è importante per applicazioni critiche per il colore.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

Il dispositivo è fornito in un package per montaggio superficiale. Le dimensioni esatte sono fornite in un disegno dettagliato a pagina 8 della scheda tecnica, con una tolleranza di ±0,1 mm. Il package include marcature per anodo e catodo per il corretto orientamento sul PCB. La progettazione del pad termico (se presente) e l'impronta complessiva sono critiche per un efficace dissipazione del calore, influenzando direttamente il flusso luminoso ottenibile e l'affidabilità a lungo termine.

6. Linee Guida per la Saldatura e l'Assemblaggio

6.1 Saldatura a Riflusso

Il LED è classificato per una temperatura massima di saldatura di 260°C e può resistere a un massimo di 2 cicli di riflusso. È fondamentale seguire il profilo di riflusso raccomandato per prevenire shock termico, delaminazione o danni ai bond interni e al fosforo.

6.2 Conservazione e Manipolazione

Il dispositivo è sensibile all'umidità. È confezionato in una busta resistente all'umidità con essiccante. Le regole chiave di conservazione includono:

• Non aprire la busta fino al momento dell'uso.
• Conservare le buste non aperte a ≤30°C / ≤90% UR.
• Dopo l'apertura, utilizzare i componenti entro la loro shelf life (tempo di esposizione) e conservarli a ≤30°C / ≤85% UR.
• Se vengono superate le condizioni o i tempi di conservazione specificati, è necessario un pretrattamento di baking (60±5°C per 24 ore) prima del riflusso per prevenire l'"effetto popcorn" (crepe del package dovute alla rapida espansione del vapore).

La scheda tecnica specifica che il dispositivo è conforme al Livello di Sensibilità all'Umidità (MSL) 1 JEDEC, che ha una shelf life illimitata a ≤30°C/85% UR.

6.3 Protezione Elettrica

Una nota critica afferma che il LED non è progettato per funzionare in polarizzazione inversa. Sebbene abbia una certa protezione ESD, si raccomandano resistenze limitatrici di corrente esterne. Senza un adeguato controllo della corrente, anche un piccolo aumento di tensione può portare a un grande e potenzialmente distruttivo picco di corrente.

7. Confezionamento e Informazioni d'Ordine

I LED sono forniti su nastri portacomponenti goffrati, che vengono poi avvolti su bobine. La quantità standard caricata è di 2000 pezzi per bobina, con una quantità d'ordine minima di 1000 pezzi. L'etichettatura del prodotto sulla bobina include:

• CPN: Numero Prodotto del Cliente
• P/N: Numero di Parte del Produttore (es., ELCS17G-NB5060K5K8334316-F6Z)
• LOT NO: Numero di lotto di produzione tracciabile.
• QTY: Quantità di confezionamento.
• CAT: Bin del Flusso Luminoso (es., K8).
• HUE: Bin del Colore (es., 5060).
• REF: Bin della Tensione Diretta (es., 2934 o 3439).
• MSL-X: Livello di Sensibilità all'Umidità.

Le dimensioni dettagliate per il nastro portacomponenti e la bobina sono fornite nella scheda tecnica.

8. Suggerimenti Applicativi

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Flash per Fotocamera Mobile:Utilizzare la capacità di picco di corrente impulsiva elevata (2000mA). La progettazione deve gestire l'alta potenza istantanea e il calore generato durante brevi impulsi.
• Torcia/Luce per DV:Può essere pilotato a correnti continue più basse (es., 350mA o inferiori) per un funzionamento sostenuto. La gestione termica sul PCB è fondamentale.
• Retroilluminazione TFT:L'ampio angolo di visione e l'alta luminosità sono vantaggiosi. Spesso vengono utilizzati più LED in array, richiedendo una selezione attenta da bin corrispondenti per uniformità di luminosità e colore.
• Illuminazione Generale:Adatto per illuminazione d'accento, decorativa e da lavoro. L'alta efficienza contribuisce al risparmio energetico.

8.2 Considerazioni di Progettazione

• Gestione Termica:Questo è il fattore singolo più critico per prestazioni e durata. Utilizzare un PCB con buona conducibilità termica (es., PCB a nucleo metallico - MCPCB) e assicurare un percorso a bassa resistenza termica dal pad del LED all'ambiente. La scheda tecnica nota che tutti i test di affidabilità sono eseguiti con una buona gestione termica su un MCPCB.
• Pilotaggio della Corrente:Utilizzare sempre un driver a corrente costante, non una sorgente a tensione costante. Ciò garantisce un'emissione luminosa stabile e protegge il LED dalla fuga termica.
• Ottica:L'angolo di visione di 120 gradi può richiedere ottiche secondarie (lenti, riflettori) per applicazioni che necessitano di un fascio più focalizzato.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

Sebbene un confronto diretto fianco a fianco con altri modelli non sia fornito in questa scheda tecnica autonoma, la serie ELCS17G può essere valutata in base ai suoi parametri dichiarati. I suoi principali fattori di differenziazione includono probabilmente la combinazione di un package molto compatto da 1,7 mm con un flusso luminoso tipico relativamente alto di 540 lm. L'efficienza ottica di 87,66 lm/W a 1,6 A è una cifra competitiva. La struttura di binning completa (flusso, tensione, colore) consente una selezione precisa in applicazioni ad alto volume e sensibili alla coerenza, come gli array per retroilluminazione. L'ampio angolo di visione di 120 gradi offre una soluzione diversa rispetto ai LED con fasci più stretti, che potrebbero richiedere più unità per ottenere la stessa area illuminata.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Posso pilotare questo LED con un alimentatore da 3,3V?

R: Non direttamente. La tensione diretta tipica è di 3,45V a 1600mA, che è superiore a 3,3V. È necessario utilizzare un circuito driver a corrente costante in grado di fornire il necessario margine di tensione per regolare correttamente la corrente.

D: Qual è la durata di vita prevista di questo LED?

R: La scheda tecnica specifica che tutte le specifiche sono garantite da un test di affidabilità di 1000 ore, con una degradazione del flusso luminoso inferiore al 30%. La durata effettiva in un'applicazione dipende fortemente dalle condizioni operative, specialmente dalla temperatura di giunzione. Operare a o al di sotto delle correnti raccomandate con un'eccellente gestione termica massimizzerà la durata.

D: Come interpreto il numero di parte ELCS17G-NB5060K5K8334316-F6Z?

R: Il numero di parte codifica informazioni chiave del bin: "5060" si riferisce al bin del colore bianco freddo (5000-6000K), "K8" è il bin del flusso luminoso (570-600lm) e "3343" o simile indica probabilmente il bin della tensione diretta. Il prefisso "ELCS17G" denota la serie e il package.

D: È necessario un dissipatore di calore?

R: Per un funzionamento continuo ad alte correnti (es., vicino a 350mA CC o 1600mA impulsiva), un'effettiva dissipazione del calore è assolutamente necessaria. La resistenza termica di 9 °C/W significa che per ogni watt dissipato, la temperatura di giunzione aumenta di 9°C sopra la temperatura del pad di saldatura. Senza un adeguato percorso termico, la giunzione supererà rapidamente il suo valore massimo, portando a una rapida degradazione delle prestazioni e al guasto.

11. Esempio di Caso d'Uso Pratico

Scenario: Progettazione di una lampada da lavoro ad alta luminosità.

Un progettista vuole creare una lampada da scrivania compatta alimentata via USB. Piana di utilizzare un singolo LED ELCS17G-NB5060K8 per ottenere una luce bianca fredda e brillante. La porta USB fornisce 5V. Il progettista seleziona un IC driver buck a corrente costante che può accettare un ingresso di 5V e fornire un'uscita stabile di 350mA. Calcola la tensione diretta approssimativa dal bin K8/VF2934 come 3,2V. Il driver deve gestire la differenza tra 5V e 3,2V. Per la gestione termica, progetta un piccolo PCB a nucleo di alluminio che funge sia da circuito stampato che da dissipatore di calore. Il LED è posizionato centralmente con una generosa area di rame collegata al pad termico. Il PCB in alluminio è quindi fissato all'alloggiamento metallico della lampada per un'ulteriore dissipazione del calore. Una semplice lente diffusore è posizionata sopra il LED per ammorbidire il fascio dell'ampio angolo di visione. Questo progetto sfrutta l'alta efficienza del LED per fornire luce abbondante da una sorgente USB a bassa potenza, gestendo efficacemente il calore per un'affidabilità a lungo termine.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

Questo LED opera sul principio dell'elettroluminescenza in un semiconduttore. Il nucleo è un chip realizzato in Nitruro di Gallio e Indio (InGaN). Quando una tensione diretta viene applicata attraverso la giunzione p-n di questo chip, elettroni e lacune si ricombinano, rilasciando energia sotto forma di fotoni. La composizione specifica della lega InGaN è progettata per emettere fotoni nella regione blu dello spettro. Per creare luce bianca, la luce blu emessa dal chip colpisce un rivestimento al fosforo (tipicamente basato su granato di alluminio e ittrio o materiali simili) depositato sul o intorno al chip. Il fosforo assorbe una porzione della luce blu e la riemette come uno spettro ampio di luce giallo-verde. La miscela della luce blu residua e della luce giallo-verde convertita è percepita dall'occhio umano come luce bianca. L'esatto rapporto tra emissione blu e giallo-verde determina la Temperatura di Colore Correlata (CCT), con questo dispositivo sintonizzato per un aspetto bianco freddo (5000-6000K).

13. Tendenze e Contesto Tecnologico

Lo sviluppo di LED come la serie ELCS17G fa parte della tendenza in corso nell'illuminazione a stato solido verso una maggiore efficienza (lm/W), una maggiore luminanza (lm/mm²) e un'affidabilità migliorata. I principali driver del settore includono la graduale eliminazione globale delle tecnologie di illuminazione inefficienti e la domanda di miniaturizzazione nell'elettronica di consumo. Le tendenze future probabilmente coinvolgeranno continui miglioramenti nell'efficienza quantica interna dei chip InGaN (riducendo il "droop di efficienza" ad alte correnti), lo sviluppo di materiali al fosforo più robusti ed efficienti e tecniche di packaging avanzate per abbassare ulteriormente la resistenza termica. C'è anche una forte attenzione al miglioramento delle metriche di qualità del colore come l'Indice di Resa Cromatica (CRI) e R9 (rosso saturo), e all'abilitazione della regolazione precisa del colore. La transizione verso sistemi di illuminazione intelligenti e connessi influenza anche la progettazione dei LED, con la potenziale integrazione di capacità di controllo e sensori a livello di package. L'enfasi sulla conformità ambientale (RoHS, REACH, privo di alogeni) vista in questa scheda tecnica è ormai un requisito standard in tutta l'industria elettronica.