Scheda Tecnica LED ELCH07-NB2025J5J7283910-F3H - Bianco Caldo - 210lm @ 1A - 3.2V Tip. - Angolo di Visione 120° - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento fornisce le specifiche tecniche complete per l'ELCH07-NB2025J5J7283910-F3H, un LED ad alte prestazioni per montaggio superficiale progettato per applicazioni di illuminazione impegnative. Il dispositivo utilizza la tecnologia a chip InGaN per produrre una luce bianco caldo con una temperatura di colore correlata (CCT) compresa tra 2000K e 2500K. I suoi obiettivi di progettazione principali sono l'alta efficienza luminosa in un package compatto, rendendolo adatto ad applicazioni con spazio limitato che richiedono un'illuminazione brillante e di qualità.

I vantaggi principali di questo LED includono un flusso luminoso tipico di 210 lumen a una corrente diretta di 1000mA, risultando in un'alta efficienza ottica di 61,7 lumen per watt. Incorpora una robusta protezione ESD fino a 8KV (HBM) ed è conforme ai principali standard di settore tra cui RoHS, REACH e requisiti senza alogeni. I mercati target sono diversificati, comprendendo elettronica di consumo, illuminazione automobilistica, illuminazione generale e applicazioni di illuminazione specializzata dove affidabilità e prestazioni sono critiche.

2. Interpretazione Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

I valori massimi assoluti definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Queste non sono condizioni operative raccomandate.

• Corrente Diretta Continua (Modalità Torcia): 350 mA. Questa è la massima corrente continua CC che il LED può gestire.
• Corrente di Picco Impulsiva: 1200 mA. Questa alta corrente è ammessa solo in condizioni di impulso specifiche: larghezza dell'impulso 400 ms, tempo di spegnimento 3600 ms, per un massimo di 30.000 cicli. Ciò è tipico per applicazioni di flash fotocamera.
• Temperatura di Giunzione (Tj): 145 °C. La massima temperatura ammissibile alla giunzione del semiconduttore. Superare questo limite rischia un degrado accelerato o un guasto.
• Temperatura di Funzionamento e di Stoccaggio: -40°C a +85°C (funzionamento), -40°C a +100°C (stoccaggio).
• Dissipazione di Potenza (Modalità Impulsiva): 4,74 W. La massima potenza che il package può dissipare durante il funzionamento impulsivo, fortemente dipendente dalla gestione termica.
• Angolo di Visione (2θ_1/2): 120 gradi. Questo ampio angolo di visione indica un pattern di emissione quasi Lambertiano, adatto per l'illuminazione d'ambiente.

Nota Critica: Si sconsiglia vivamente di operare a o vicino a questi valori massimi per periodi prolungati, poiché porterà a un'affidabilità ridotta e potenziali danni permanenti. Non è consentita l'applicazione simultanea di più valori massimi.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi parametri sono misurati in condizioni di test standard (Ts=25°C) e rappresentano le prestazioni tipiche del dispositivo.

• Flusso Luminoso (I_v): Minimo 180 lm, Tipico 210 lm a I_F=1000mA. La tolleranza di misura è ±10%.
• Tensione Diretta (V_F): Intervallo da 2,85V a 3,95V a I_F=1000mA. Il valore tipico è circa 3,2V. La tolleranza di misura è ±0,1V. Tutti i dati elettrici e ottici sono testati utilizzando un impulso di 50 ms per minimizzare gli effetti di autoriscaldamento.
• Temperatura di Colore (CCT): 2000K a 2500K, definendo il suo aspetto bianco caldo.

Le prestazioni sono garantite da test di affidabilità per 1000 ore, con il criterio che la degradazione del flusso luminoso sia inferiore al 30%. Tutti i test di affidabilità presuppongono una buona gestione termica utilizzando un circuito stampato a nucleo metallico (MCPCB) da 1,0 cm x 1,0 cm.

2.3 Caratteristiche Termiche e di Affidabilità

Una gestione termica efficace è fondamentale per le prestazioni e la longevità del LED. I parametri termici chiave includono:

• Temperatura di Giunzione (Tj max): 145°C.
• Temperatura del Substrato (T_s): Deve essere mantenuta a o al di sotto di 70°C quando si opera a I_F=1000mA. Questo parametro è cruciale per il progetto termico del sistema.
• Temperatura di Saldatura: Resiste a una temperatura di picco di 260°C durante la saldatura a rifusione.
• Cicli di Rifusione Ammissibili: Massimo 2 cicli.
• Livello di Sensibilità all'Umidità (MSL): Livello 1. Questo è il livello più robusto, che indica una durata di vita illimitata a ≤30°C/85% UR prima di richiedere l'essiccazione. Ciò semplifica la manipolazione e lo stoccaggio.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza di colore e luminosità nella produzione, i LED vengono suddivisi in bin. Questo dispositivo utilizza un sistema di binning tridimensionale.

3.1 Binning della Tensione Diretta

I LED sono raggruppati in base alla loro caduta di tensione diretta a 1000mA in tre bin:

• Bin 2832: V_F= 2,85V a 3,25V
• Bin 3235: V_F= 3,25V a 3,55V
• Bin 3539: V_F= 3,55V a 3,95V

Ciò consente ai progettisti di selezionare LED con caratteristiche elettriche simili per prestazioni consistenti del driver.

3.2 Binning del Flusso Luminoso

I LED sono ordinati in base alla loro emissione luminosa totale a 1000mA:

• Bin J5: I_v= 180 lm a 200 lm
• Bin J6: I_v= 200 lm a 250 lm
• Bin J7: I_v= 250 lm a 300 lm

Il numero di parte "J5" indica che questo specifico dispositivo rientra nel bin di luminosità J5.

3.3 Binning della Cromaticità (Colore)

Il colore è definito all'interno della regione del bianco caldo sul diagramma di cromaticità CIE 1931. Il bin "2025" nel numero di parte corrisponde a un'area quadrilatera specifica su questo diagramma, garantendo che tutti i LED all'interno di questo bin abbiano coordinate di colore (x, y) molto simili, risultando in un aspetto di colore bianco caldo consistente tra 2000K e 2500K. La tolleranza di misura per le coordinate di colore è ±0,01.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

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

La curva V-I mostra una relazione non lineare. La tensione diretta aumenta con la corrente, partendo da circa 2,6V a correnti molto basse e salendo a circa 3,6V a 1200mA. Questa curva è essenziale per progettare il circuito limitatore di corrente o il driver a corrente costante.

4.2 Flusso Luminoso Relativo vs. Corrente Diretta

L'emissione luminosa aumenta in modo sub-lineare con la corrente. Sebbene l'output aumenti significativamente da 0mA a 1000mA, il tasso di aumento può diminuire alle correnti più elevate a causa dell'efficienza droop, un fenomeno comune nei LED dove l'efficienza interna diminuisce ad alte densità di corrente. Ciò evidenzia l'importanza di operare alla corrente raccomandata per un'efficacia ottimale.

4.3 Temperatura di Colore Correlata (CCT) vs. Corrente Diretta

La CCT rimane relativamente stabile nell'intervallo di corrente operativa, variando solo leggermente tra circa 1900K e 2400K. Questa stabilità è cruciale per applicazioni in cui è richiesta una temperatura di colore costante nonostante la regolazione dell'intensità o cambiamenti nella corrente di pilotaggio.

4.4 Distribuzione Spettrale e Diagramma di Radiazione

Il grafico della distribuzione spettrale relativa mostra un ampio spettro di emissione caratteristico di un LED bianco a conversione di fosforo, con una lunghezza d'onda di picco (λ_p) nella regione blu (dal chip InGaN) e un'ampia emissione gialla/rossa dal fosforo. Il tipico diagramma di radiazione è Lambertiano (legge del coseno), confermato dal diagramma polare che mostra un fascio ampio e uniforme con un angolo di visione di 120 gradi. L'intensità è quasi identica sugli assi X e Y.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

Il LED è fornito in un package per montaggio superficiale (SMD). Il disegno del package (non riprodotto qui ma referenziato a pagina 8 della scheda tecnica) fornisce le dimensioni critiche tra cui lunghezza, larghezza, altezza e layout dei pad. Le tolleranze sono tipicamente ±0,1 mm salvo diversa specifica. Il disegno include caratteristiche chiave come la forma della lente ottica, la marcatura del catodo e l'impronta consigliata per il pad di saldatura per il progetto PCB, fondamentale per garantire una corretta saldatura, conduzione termica e allineamento ottico.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

• Saldatura a Rifusione: Il dispositivo può resistere a una temperatura di picco di saldatura di 260°C. È classificato per un massimo di 2 cicli di rifusione.
• Gestione Termica: Come specificato, la temperatura del substrato non deve superare i 70°C a 1000mA. Ciò richiede l'uso di un PCB appropriato (ad es. MCPCB o un progetto con sufficienti via termici) e possibilmente un dissipatore aggiuntivo a seconda del ciclo di lavoro dell'applicazione e delle condizioni ambientali.
• Stoccaggio: Essendo un dispositivo MSL Livello 1, non è richiesto uno stoccaggio speciale in condizioni di fabbrica normali (≤30°C/85% UR).
• Manipolazione: Dovrebbero essere osservate le normali precauzioni ESD a causa della protezione ESD integrata, che è classificata fino a 8KV ma può comunque essere vulnerabile a eventi di energia più elevata.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

I LED sono forniti su nastri portacomponenti goffrati per il montaggio automatizzato pick-and-place. Ogni bobina contiene 2000 pezzi, con una quantità minima d'ordine di 1000 pezzi. Il nastro portacomponenti ha dimensioni specificate nella scheda tecnica e include indicatori di polarità per garantire il corretto orientamento durante il montaggio. L'etichettatura del prodotto sulla bobina include campi per il Numero di Parte del Cliente (CPN), il Numero di Parte del Produttore (P/N), il Numero di Lotto, la Quantità e i tre codici di binning: CAT (Bin Flusso Luminoso), HUE (Bin Colore) e REF (Bin Tensione Diretta), insieme al livello MSL.

8. Suggerimenti per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Flash per Fotocamera di Telefono Mobile: L'elevata capacità di corrente impulsiva (1200mA) e l'alto flusso luminoso lo rendono ideale per l'uso come luce stroboscopica o torcia nei dispositivi mobili.
• Illuminazione Generale: Illuminazione interna, illuminazione decorativa, luci per gradini, segnaletica di emergenza e altre illuminazioni architettoniche o di accento.
• Retroilluminazione: Adatto per unità di retroilluminazione per display TFT che richiedono luce bianco caldo.
• Illuminazione Automobilistica: Sia applicazioni interne (illuminazione ambientale, illuminazione del cruscotto) che esterne (a seconda dei requisiti specifici di qualifica automobilistica).

8.2 Considerazioni di Progettazione

• Progettazione del Driver: Utilizzare un driver a corrente costante adattato al bin della tensione diretta e alla corrente operativa desiderata (ad es. 350mA per funzionamento continuo, fino a 1200mA per flash impulsivo).
• Progettazione Termica: Questo è l'aspetto più critico. Calcolare la resistenza termica necessaria dalla giunzione del LED all'ambiente per mantenere T_je T_sentro i limiti. L'uso di MCPCB o substrati metallici isolati (IMS) è altamente raccomandato per applicazioni ad alta corrente.
• Progettazione Ottica: Il pattern Lambertiano di 120 gradi è buono per un'illuminazione ampia e uniforme. Per fasci focalizzati, saranno necessarie ottiche secondarie (lenti, riflettori).

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

Sebbene un confronto diretto fianco a fianco con altri modelli non sia fornito in questa scheda tecnica, le caratteristiche chiave di differenziazione di questo LED possono essere dedotte:

• Alta Efficienza nel Bianco Caldo: Raggiungere 61,7 lm/W in un intervallo CCT bianco caldo (2000-2500K) è un punto di prestazione notevole, poiché l'efficienza spesso diminuisce nei CCT più caldi rispetto al bianco freddo.
• Robusta Gestione degli Impulsi: La classificazione di impulso di 1200mA in condizioni definite è specificamente studiata per applicazioni di flash fotocamera, che è un requisito specializzato.
• Protezione ESD Integrata di Alto Livello: La protezione 8KV HBM è superiore al tipico livello del settore, offrendo una maggiore robustezza nella manipolazione e nell'uso finale.
• Conformità Completa: Soddisfa gli standard RoHS, REACH e Senza Alogeni, essenziali per l'elettronica moderna, specialmente nei mercati consumer e automobilistico.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Posso pilotare questo LED a 1000mA in modo continuo?

R: Il Valore Massimo Assoluto per la corrente diretta CC è 350mA. Il valore di 1000mA è una condizione di test per specificare il flusso luminoso ed è tipicamente associato al funzionamento impulsivo (come il flash). Per il funzionamento continuo, non si deve superare i 350mA e si deve garantire che la temperatura del substrato (T_s) rimanga a o al di sotto di 70°C attraverso un'efficace gestione termica.

D: Cosa significa il "2025" nel numero di parte?

R: Si riferisce al bin di cromaticità (colore). I LED in questo bin avranno coordinate di colore all'interno di un'area definita sul diagramma CIE, producendo un colore bianco caldo con una Temperatura di Colore Correlata tra 2000K e 2500K.

D: Quanti di questi LED posso collegare in serie su un'alimentazione da 12V?

R: Con un V_Ftipico di ~3,2V, teoricamente si potrebbero collegare 3 LED in serie (3 * 3,2V = 9,6V), lasciando un margine per il regolatore di corrente. Tuttavia, si deve tenere conto del V_Fmassimo e minimo dal binning (da 2,85V a 3,95V) e progettare il driver per gestire questo intervallo su tutte le unità nella stringa in serie.

D: È necessario un dissipatore di calore?

R: Per qualsiasi funzionamento al di sopra di correnti basse, sì. La scheda tecnica afferma esplicitamente che la temperatura del substrato deve essere ≤ 70°C a 1000mA e tutti i dati di affidabilità si basano sull'uso di un MCPCB da 1cm². Per il funzionamento continuo a correnti inferiori, è comunque necessaria un'analisi termica per garantire T_j <145°C.

11. Esempio Pratico di Utilizzo

Caso di Progettazione: Luce da Lavoro Portatile

Un progettista sta creando una luce da lavoro ad alta emissione alimentata a batteria. Sceglie questo LED per il suo alto flusso luminoso e il colore bianco caldo, più riposante per gli occhi. Piana di utilizzare una batteria Li-ion da 3,7V. Per pilotare il LED, seleziona un driver boost a corrente costante impostato a 300mA (sotto il massimo CC di 350mA) per garantire una buona efficienza e longevità. Progetta un PCB in alluminio compatto che funga sia da supporto del circuito che da dissipatore, assicurandosi che il pad termico del LED sia saldato correttamente a una grande area di rame collegata a via termici. L'ampio angolo del fascio di 120 gradi fornisce una buona copertura dell'area senza ottiche aggiuntive. La classificazione MSL Livello 1 semplifica il processo di assemblaggio nel loro stabilimento produttivo.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

Questo è un LED bianco a conversione di fosforo. Il nucleo è un chip semiconduttore realizzato in Nitruro di Gallio e Indio (InGaN). Quando viene applicata una tensione diretta, elettroni e lacune si ricombinano all'interno del chip, emettendo fotoni principalmente nella regione blu dello spettro. Questa luce blu colpisce quindi uno strato di rivestimento al fosforo (tipicamente YAG:Ce o simile) depositato sul chip o nelle sue vicinanze. Il fosforo assorbe una parte della luce blu e la riemette come luce gialla e rossa. La miscela della luce blu residua e della luce a spettro ampio gialla/rossa del fosforo è percepita dall'occhio umano come luce bianca. L'esatto rapporto tra luce blu e luce convertita dal fosforo determina la Temperatura di Colore Correlata (CCT); un contenuto più alto di rosso/giallo risulta in una luce bianca più "calda", come nel caso di questo dispositivo da 2000-2500K.

13. Tendenze Tecnologiche

L'industria dei LED continua a evolversi lungo diversi vettori chiave rilevanti per questo tipo di dispositivo:

• Aumento dell'Efficienza (lm/W): Miglioramenti continui nell'epitassia dei chip, nella tecnologia dei fosfori e nel design del package guidano una maggiore efficienza luminosa, riducendo il consumo energetico e il carico termico per la stessa emissione luminosa.
• Miglioramento della Qualità e della Coerenza del Colore: I progressi nei sistemi di fosfori e nei processi di binning portano a tolleranze di colore più strette (aree di bin più piccole) e valori di Indice di Resa Cromatica (CRI) più elevati, anche per i LED bianco caldo.
• Maggiore Densità di Potenza e Affidabilità: I materiali del package e le tecnologie di interfaccia termica stanno migliorando, consentendo correnti di pilotaggio e dissipazioni di potenza più elevate mantenendo o migliorando la durata di vita (metriche L70, L90).
• Integrazione e MiniaturizzazioneC'è una tendenza verso l'integrazione di più chip LED, driver e circuiti di controllo in moduli singoli e più intelligenti. Tuttavia, LED discreti ad alta potenza come questo rimangono essenziali per applicazioni che richiedono la massima flessibilità nel design ottico e termico.
• Prestazioni in Impulso per il Rilevamento: Per applicazioni oltre l'illuminazione, come LiDAR o luce strutturata per il rilevamento 3D, la capacità di gestire impulsi di corrente molto brevi e ad alta intensità con temporizzazione precisa sta diventando sempre più importante.