Scheda Tecnica LED ELCS14G-NB2530J6J7293910-F3Y - Package 2.5x3.0mm - Tensione 2.95-3.95V - Flusso Luminoso 220lm @1A - Bianco Caldo 2500-3000K - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto L'ELCS14G-NB2530J6J7293910-F3Y è un LED ad alta prestazione per montaggio superficiale, progettato per applicazioni che richiedono un'elevata emissione luminosa e un'eccellente efficienza in un fattore di forma compatto. Questo dispositivo utilizza la tecnologia a chip InGaN per produrre una luce bianca calda con un intervallo di temperatura di colore correlata (CCT) da 2500K a 3000K. I suoi obiettivi di progettazione principali sono fornire un elevato flusso luminoso mantenendo un ingombro ridotto, rendendolo adatto per progetti con vincoli di spazio. I vantaggi principali di questo LED includono un flusso luminoso tipico di 220 lumen con una corrente di pilotaggio di 1000mA, risultando in un'efficienza ottica elevata di circa 63,77 lumen per watt. I mercati target sono diversificati, spaziando dall'elettronica di consumo, all'illuminazione generale e ad applicazioni di illuminazione specializzata dove affidabilità e prestazioni sono critiche.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti Il dispositivo è specificato per operare entro limiti rigorosi per garantire un'affidabilità a lungo termine. I valori massimi assoluti definiscono i confini oltre i quali può verificarsi un danno permanente. La corrente diretta continua (modalità torcia) è nominalmente di 350mA. Per il funzionamento in impulso, è consentita una corrente di picco di 1000mA con un ciclo di lavoro specifico (400ms acceso, 3600ms spento, per 30000 cicli). La temperatura massima di giunzione è di 145°C, con un intervallo di temperatura operativa da -40°C a +85°C. Il dispositivo può sopportare una temperatura di saldatura di 260°C per un massimo di due cicli di rifusione. È importante notare che questi LED non sono progettati per funzionare in polarizzazione inversa. La resistenza termica da giunzione a pad di saldatura è specificata come 8,5°C/W, un parametro chiave per la progettazione della gestione termica.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche I parametri di prestazione chiave sono misurati in condizioni controllate con una temperatura del pad di saldatura (Ts) di 25°C. La caratteristica principale è il flusso luminoso (Iv), che ha un valore tipico di 220 lumen con una IF di 1000mA, con un minimo di 200 lm e un massimo di 300 lm secondo la struttura di binning. La tensione diretta (VF) a questa corrente varia da 2,95V (Min) a 3,95V (Max), con un valore tipico di 3,45V. La temperatura di colore correlata è centrata attorno a 2750K, con un intervallo da 2500K a 3000K. Tutti i dati elettrici e ottici sono testati utilizzando una condizione di impulso di 50ms per minimizzare gli effetti di auto-riscaldamento durante la misurazione, garantendo che i dati rappresentino le prestazioni del LED prima di un significativo aumento termico.

3. Spiegazione del Sistema di Binning Il prodotto viene classificato in base a tre parametri chiave: flusso luminoso, tensione diretta e cromaticità (coordinate colore). Questo sistema di binning garantisce coerenza nella progettazione dell'applicazione.

3.1 Binning del Flusso Luminoso Il flusso luminoso è classificato con il codice 'J6'. Questo bin specifica un intervallo di flusso luminoso da un minimo di 200 lm a un massimo di 300 lm quando alimentato a 1000mA, con un valore tipico di 220 lm.

3.2 Binning della Tensione Diretta La tensione diretta è classificata con il codice '2939'. Questo bin definisce un intervallo di VF da 2.95V a 3.95V a 1000mA, con un valore tipico di 3.45V.

3.3 Binning della Cromaticità Il colore è classificato con il codice '2530'. Questo si riferisce a una regione specifica del diagramma di cromaticità CIE 1931 che corrisponde a un bianco caldo con una CCT compresa tra 2500K e 3000K. La struttura del bin è definita da specifici confini di coordinate (x, y) per garantire la coerenza del colore. La tolleranza di misura per le coordinate colore è di ±0.01.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

4.1 Tensione Diretta vs. Corrente Diretta La relazione tra tensione diretta (VF) e corrente diretta (IF) è non lineare, tipica del comportamento di un diodo. La curva mostra che VF aumenta con IF. I progettisti utilizzano questa curva per stimare la caduta di tensione sul LED a diverse correnti operative, aspetto cruciale per la progettazione del circuito di pilotaggio e i calcoli di dissipazione di potenza.

4.2 Flusso Luminoso Relativo vs. Corrente Diretta Questa curva illustra l'emissione luminosa relativa alla corrente di pilotaggio. Inizialmente, il flusso luminoso aumenta quasi linearmente con la corrente, ma può mostrare segni di "efficiency droop" (una riduzione dell'efficienza) a correnti più elevate, spesso dovuti all'aumento della temperatura di giunzione e ad altri effetti della fisica dei semiconduttori. Questa curva aiuta a determinare il punto operativo ottimale per bilanciare luminosità ed efficienza.

4.3 CCT vs. Corrente Diretta La temperatura di colore correlata può variare con la corrente di pilotaggio. Questa curva mostra la variazione della CCT nell'intervallo di corrente operativa. Per questo LED a bianco caldo, la CCT rimane relativamente stabile nell'intervallo di corrente, restando tra circa 2500K e 3000K, aspetto importante per applicazioni che richiedono un aspetto del colore consistente.

4.4 Distribuzione Spettrale Relativa Il grafico della distribuzione spettrale di potenza (SPD) mostra l'intensità della luce emessa a ciascuna lunghezza d'onda. Per un LED bianco, questo mostra tipicamente un ampio picco blu dal chip InGaN e un'emissione gialla/rossa più ampia dal fosforo. La lunghezza d'onda di picco (λp) e la forma dello spettro determinano le proprietà di resa cromatica della luce.

4.5 Diagramma di Radiazione Tipico Il diagramma di radiazione polare indica la distribuzione spaziale della luce. Questo dispositivo presenta un'emissione di tipo Lambertiano, dove l'intensità luminosa è proporzionale al coseno dell'angolo di visione. L'angolo di visione (2θ1/2), dove l'intensità scende alla metà del valore di picco, è specificato come 120 gradi (tolleranza ±5°). Questo ampio angolo di visione è adatto per applicazioni di illuminazione generale.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package Il LED è contenuto in un package compatto per montaggio superficiale (SMD). Le dimensioni del package sono 2,5 mm di lunghezza e 3,0 mm di larghezza, come indicato dal '2530' nel numero di parte. Il disegno dimensionale dettagliato fornisce le misure esatte per il corpo del LED, i pad di saldatura (anodo e catodo) e qualsiasi caratteristica meccanica. La polarità è chiaramente indicata sul package, tipicamente con un indicatore del catodo. Il design del pad di saldatura è cruciale sia per la connessione elettrica che, soprattutto, per la dissipazione del calore. Un footprint corretto sul PCB garantisce una buona affidabilità del giunto di saldatura e un trasferimento termico ottimale dalla giunzione del LED al circuito stampato.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

6.1 Saldatura a Rifusione Il dispositivo è classificato per una temperatura massima di saldatura di 260°C e può sopportare un massimo di due cicli di rifusione. È fondamentale seguire il profilo di rifusione raccomandato per evitare shock termici, che possono causare rotture del package o delaminazione interna. La temperatura di picco e il tempo sopra il liquido devono essere controllati.

6.2 Conservazione e Manipolazione I LED sono sensibili all'umidità (livello MSL specificato). La busta anti-umidità non deve essere aperta finché i componenti non sono pronti per l'uso. Se la busta viene aperta o viene superata la "floor life" specificata, è necessario un precondizionamento di baking (es. 60±5°C per 24 ore) per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire il "popcorning" (rottura del package) durante la rifusione.

6.3 Gestione Termica Una gestione termica efficace è fondamentale per mantenere prestazioni e longevità. Il LED deve essere montato su un PCB a nucleo metallico (MCPCB) adatto o su un altro substrato con buona conduttività termica. La resistenza termica di 8,5°C/W è dalla giunzione al pad di saldatura; la resistenza termica totale del sistema verso l'ambiente deve essere gestita per mantenere la temperatura di giunzione ben al di sotto del valore massimo di 145°C, specialmente durante il funzionamento continuo. Evitare di operare alla temperatura massima per periodi prolungati (superiori a 1 ora).

6.4 Protezione Elettrica Sebbene il dispositivo possa avere una certa protezione ESD, non è progettato per la polarizzazione inversa. Una resistenza in serie esterna o un driver a corrente costante sono essenziali per limitare la corrente e proteggere da transitori di tensione. Senza limitazione di corrente, un piccolo aumento di tensione può causare un grande, potenzialmente distruttivo, aumento di corrente.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine I LED sono forniti in imballaggio resistente all'umidità. Sono tipicamente consegnati su nastri portacomponenti goffrati, avvolti su bobine. Una bobina standard contiene 3000 pezzi, con una quantità minima d'ordine di 1000 pezzi. L'etichettatura del prodotto sulla bobina include informazioni critiche: il numero di parte (P/N), il numero di lotto (LOT NO), la quantità di imballaggio (QTY) e i codici bin specifici per flusso luminoso (CAT), colore (HUE) e tensione diretta (REF). Viene indicato anche il livello MSL (MSL-X). Le dimensioni del nastro portacomponenti e della bobina sono fornite per facilitare la configurazione della macchina pick-and-place automatizzata.

8. Suggerimenti per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

Flash per Fotocamera di Dispositivi Mobili:

L'elevata capacità di corrente impulsiva (1000mA) e l'alta emissione luminosa lo rendono adatto per applicazioni flash/strobe in smartphone e fotocamere digitali.

Torce e Illuminazione Portatile:

Utilizzato in videocamere digitali, torce portatili e altri dispositivi di illuminazione portatile.

Illuminazione Generale e Decorativa:

Ideale per illuminazione interna, luce d'accento, luci per gradini, segnaletica di emergenza e altre applicazioni architettoniche o decorative che beneficiano della luce bianca calda.

Retroilluminazione TFT:

Può essere utilizzato come sorgente di retroilluminazione ad alta luminosità per display di piccole e medie dimensioni.

Illuminazione Automobilistica:

Adatto sia per applicazioni automobilistiche interne (illuminazione ambientale, luci di lettura) che esterne (illuminazione ausiliaria), a condizione di soddisfare gli standard automobilistici pertinenti.

8.2 Considerazioni di Progettazione

Selezione del Driver:

Utilizzare un driver a corrente costante appropriato per la corrente operativa desiderata (fino a 350mA DC o 1000mA impulsiva). Assicurarsi che la tensione di compliance del driver superi la VF massima del LED.

Layout del PCB:

Progettare il PCB con un'adeguata area di rame o via termiche sotto i pad del LED per fungere da dissipatore di calore. Questo è fondamentale per dissipare i diversi watt di calore generati (Potenza ≈ VF * IF).

Progettazione Ottica:

L'angolo di visione Lambertiano di 120 gradi potrebbe richiedere ottiche secondarie (lenti, riflettori) per ottenere i pattern di fascio desiderati per applicazioni specifiche come flash o proiettori.

Coerenza del Colore:

• Per applicazioni che richiedono un abbinamento cromatico preciso, utilizzare LED dello stesso lotto di produzione o specificare requisiti di binning stringenti.9. Confronto e Differenziazione Tecnica Rispetto ai LED mid-power standard, questo dispositivo offre un flusso luminoso significativamente più elevato per le dimensioni del suo package (2.5x3.0mm). La sua efficienza tipica di ~64 lm/W a 1A è competitiva. I fattori di differenziazione chiave sono la combinazione di elevata emissione luminosa, temperatura di colore bianco caldo in un package SMD compatto e specifiche robuste per il funzionamento impulsivo. Occupa una nicchia tra i LED più piccoli e a bassa potenza e i LED COB (Chip-on-Board) più grandi e ad alta potenza. La struttura di binning definita per flusso, tensione e colore fornisce ai progettisti prestazioni prevedibili, riducendo la necessità di un'ampia calibrazione del sistema.
• 10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)D: Qual è la differenza tra corrente diretta continua (350mA) e corrente di picco impulsiva (1000mA)?
• R: La corrente diretta continua (350mA) è la massima corrente che può essere applicata in modo continuo senza rischiare danni. La corrente di picco impulsiva (1000mA) è una corrente molto più alta che può essere applicata solo per durate molto brevi (400ms in questo caso) con un lungo tempo di spegnimento (3600ms) per permettere alla giunzione di raffreddarsi. Questo è tipico per applicazioni flash fotografiche.D: Come interpreto il bin di flusso luminoso 'J6' (200-300 lm)?
• R: Significa che qualsiasi LED etichettato con il bin J6 avrà un flusso luminoso misurato tra 200 e 300 lumen quando testato a 1000mA. Il valore tipico è 220 lm. Per la progettazione, utilizzare il valore minimo (200 lm) è conservativo per garantire l'emissione luminosa minima.D: Perché la gestione termica è così enfatizzata?
• R: Le prestazioni del LED si degradano con l'aumentare della temperatura di giunzione. L'emissione luminosa diminuisce, la tensione diretta varia e il colore può cambiare. Ancora più critico, operare ad alte temperature riduce drasticamente la vita utile del LED. La resistenza termica di 8,5°C/W è il percorso dalla giunzione del semiconduttore al vostro pad di saldatura; dovete progettare il resto del percorso (PCB, dissipatore) per mantenere la giunzione fresca.D: Posso pilotare questo LED direttamente da un'alimentazione a 3.3V o 5V?

R: No. I LED sono dispositivi pilotati in corrente. Collegarlo direttamente a una sorgente di tensione causerà il passaggio di una corrente incontrollata, che probabilmente supererà i valori massimi e distruggerà istantaneamente il LED. È necessario utilizzare un meccanismo di limitazione della corrente, come un driver a corrente costante o una resistenza in serie calcolata in base alla tensione di alimentazione e alla VF del LED.

• 11. Esempi Pratici di UtilizzoCaso 1: Modulo Flash per Fotocamera Smartphone:
• Un progettista sta creando un flash a doppio LED per uno smartphone. Utilizza due di questi LED pilotati in parallelo da un IC driver flash dedicato. Il driver fornisce la corrente impulsiva di 1000mA per una durata controllata dal software della fotocamera. Le dimensioni compatte permettono di posizionare il modulo accanto all'obiettivo della fotocamera. Progettano un piccolo "metal slug" sul PCB flessibile sotto i LED per gestire il calore generato durante una sequenza di flash.Caso 2: Illuminazione Architettonica per Gradini:
• Per illuminare i gradini di una scala in un edificio commerciale, un ingegnere progetta un'estrusione in alluminio a basso profilo con un canale. Più LED sono distanziati lungo il canale, pilotati da un driver LED a corrente costante a 300mA (sotto il massimo DC) per funzionamento continuo. La luce bianca calda (2750K) fornisce una buona visibilità e atmosfera. L'estrusione in alluminio funge sia da alloggiamento che da dissipatore di calore, garantendo affidabilità a lungo termine.12. Introduzione al Principio di Funzionamento Questo LED è una sorgente luminosa a stato solido basata sulla fisica dei semiconduttori. Utilizza un chip di Nitruro di Indio e Gallio (InGaN) che emette luce blu quando elettroni e lacune si ricombinano attraverso il bandgap del chip all'applicazione di una tensione diretta (elettroluminescenza). Questa luce blu viene poi parzialmente convertita in lunghezze d'onda più lunghe (giallo, rosso) da uno strato di materiale fosforico depositato sul chip o nelle sue vicinanze. La miscela della luce blu residua e della luce convertita dal fosforo risulta nella percezione di luce bianca. I rapporti specifici della composizione del fosforo determinano la temperatura di colore correlata (CCT) e l'indice di resa cromatica (CRI) della luce bianca emessa.
• 13. Tendenze Tecnologiche La tendenza generale nella tecnologia LED è verso un'efficacia più elevata (più lumen per watt), una migliore qualità del colore (CRI più alto e coerenza cromatica più precisa) e una maggiore densità di potenza (più luce da package più piccoli). C'è anche una forte spinta verso un'affidabilità migliorata e una maggiore durata di vita a temperature operative più elevate. Nel packaging, i progressi mirano a migliorare l'efficienza di estrazione della luce e la gestione termica all'interno del package stesso. Per i LED bianchi, la tecnologia dei fosfori continua a evolversi per fornire prestazioni più stabili nel tempo e con la temperatura, e per abilitare una gamma più ampia di temperature di colore e qualità spettrali. Il dispositivo descritto in questa scheda tecnica rappresenta un punto maturo in queste tendenze in corso, offrendo un equilibrio tra prestazioni, dimensioni e costo per le sue applicazioni target.For applications requiring tight color matching, use LEDs from the same production lot or specify tight binning requirements.

. Technical Comparison and Differentiation

Compared to standard mid-power LEDs, this device offers significantly higher luminous flux for its package size (2.5x3.0mm). Its typical efficiency of ~64 lm/W at 1A is competitive. The key differentiators are its combination of high flux output, warm white color temperature in a compact SMD package, and robust specification for pulsed operation. It fills a niche between smaller, lower-power LEDs and larger, higher-power COB (Chip-on-Board) LEDs. The defined binning structure for flux, voltage, and color provides designers with predictable performance, reducing the need for extensive system calibration.

. Frequently Asked Questions (Based on Technical Parameters)

Q: What is the difference between DC forward current (350mA) and peak pulse current (1000mA)?

A: The DC forward current (350mA) is the maximum current that can be applied continuously without risking damage. The peak pulse current (1000mA) is a much higher current that can only be applied for very short durations (400ms in this case) with a long off time (3600ms) to allow the junction to cool. This is typical for camera flash applications.

Q: How do I interpret the luminous flux bin 'J6' (200-300 lm)?

A: This means any LED labeled with bin J6 will have a measured luminous flux between 200 and 300 lumens when tested at 1000mA. The typical value is 220 lm. For design, using the minimum value (200 lm) is conservative for ensuring minimum light output.

Q: Why is thermal management so emphasized?

A> LED performance degrades with increasing junction temperature. Luminous output decreases, forward voltage shifts, and color can change. More critically, operating at high temperatures drastically reduces the LED's lifetime. The 8.5°C/W thermal resistance is the path from the semiconductor junction to your solder pad; you must design the rest of the path (PCB, heatsink) to keep the junction cool.

Q: Can I drive this LED directly from a 3.3V or 5V supply?

A: No. LEDs are current-driven devices. Connecting it directly to a voltage source will cause an uncontrolled current to flow, likely exceeding the maximum ratings and destroying the LED instantly. You must use a current-limiting mechanism, such as a constant-current driver or a series resistor calculated based on the supply voltage and the LED's VF.

. Practical Use Case Examples

Case 1: Smartphone Camera Flash Module:A designer is creating a dual-LED flash for a smartphone. They use two of these LEDs driven in parallel by a dedicated flash driver IC. The driver provides the 1000mA pulsed current for a duration controlled by the camera software. The compact size allows them to fit the module next to the camera lens. They design a small metal slug on the flex PCB under the LEDs to manage the heat generated during a flash sequence.

Case 2: Architectural Step Lighting:For illuminating stair treads in a commercial building, an engineer designs a low-profile aluminum extrusion with a channel. Multiple LEDs are spaced along the channel, driven by a constant-current LED driver at 300mA (below the DC max) for continuous operation. The warm white light (2750K) provides good visibility and ambiance. The aluminum extrusion acts as both a housing and a heatsink, ensuring long-term reliability.

. Operating Principle Introduction

This LED is a solid-state light source based on semiconductor physics. It uses an Indium Gallium Nitride (InGaN) chip that emits blue light when electrons and holes recombine across the chip's bandgap upon application of a forward voltage (electroluminescence). This blue light is then partially converted to longer wavelengths (yellow, red) by a layer of phosphor material deposited on or near the chip. The mixture of the remaining blue light and the phosphor-converted light results in the perception of white light. The specific ratios of the phosphor composition determine the correlated color temperature (CCT) and color rendering index (CRI) of the emitted white light.

. Technology Trends

The general trend in LED technology is towards higher efficacy (more lumens per watt), improved color quality (higher CRI and more precise color consistency), and increased power density (more light from smaller packages). There is also a strong drive for improved reliability and longer lifetimes under higher operating temperatures. In packaging, advancements aim to improve light extraction efficiency and thermal management within the package itself. For white LEDs, phosphor technology continues to evolve to provide more stable performance over temperature and time, and to enable a wider range of color temperatures and spectral qualities. The device described in this datasheet represents a mature point in these ongoing trends, offering a balance of performance, size, and cost for its target applications.