Scheda Tecnica LED ELXI-NB5060J6J8293910-F3H - Package 5.0x6.0mm - Tensione Diretta 3.3V - Flusso Luminoso 260lm - Bianco 5500K - Documentazione Tecnica in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

L'ELXI-NB5060J6J8293910-F3H è un LED bianco ad alte prestazioni per montaggio superficiale, progettato per applicazioni che richiedono elevata emissione luminosa e affidabilità in un fattore di forma compatto. Utilizzando la tecnologia a chip InGaN, questo dispositivo offre un'eccellente efficienza e prestazioni cromatiche costanti. I suoi principali obiettivi di progettazione includono il flash per fotocamera di dispositivi mobili, l'illuminazione portatile e varie applicazioni di illuminazione interna e decorativa dove l'efficienza spaziale e quella energetica sono critiche.

1.1 Vantaggi Principali

Il dispositivo offre diversi vantaggi chiave che lo rendono adatto per applicazioni impegnative. Presenta un'ingombro del package molto compatto, essenziale per progetti con spazio limitato come i telefoni cellulari. Con un flusso luminoso tipico di 260 lumen a una corrente di pilotaggio di 1000mA, fornisce un'elevata luminosità. Il LED incorpora una robusta protezione ESD fino a 8KV (HBM), migliorandone l'affidabilità nella manipolazione e nell'assemblaggio. È pienamente conforme alle normative RoHS, REACH e privo di alogeni, rendendolo adatto per i mercati globali con severi standard ambientali. Il prodotto è inoltre raggruppato per parametri chiave come il flusso luminoso totale e le coordinate cromatiche, garantendo coerenza nella produzione in lotti per applicazioni che richiedono un'emissione luminosa uniforme.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

Questa sezione fornisce un'analisi dettagliata e oggettiva dei principali parametri tecnici specificati nella scheda tecnica, spiegandone il significato per i progettisti.

2.1 Valori Massimi Assoluti

I Valori Massimi Assoluti definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Questi non sono condizioni operative raccomandate.

• Corrente Diretta Continua (I_F): 350 mA. Questa è la massima corrente continua CC che può essere applicata al LED. Superare questo valore rischia surriscaldamento e guasto catastrofico.
• Corrente di Picco Impulsiva (I_Impulso): 1000 mA per 400ms ON, 3600ms OFF (ciclo di lavoro 10%). Questa specifica è cruciale per le applicazioni flash, indicando che il LED può gestire brevi impulsi ad alta corrente tipici dei flash fotocamera.
• Temperatura di Giunzione (T_J): 115°C. La massima temperatura ammissibile della giunzione semiconduttrice stessa. Un funzionamento prolungato a o vicino a questo limite accelererà il decadimento del lumen e ridurrà la durata di vita.
• Temperatura di Funzionamento e Stoccaggio: -40°C a +85°C. Questo ampio intervallo garantisce prestazioni affidabili in varie condizioni ambientali, dallo stoccaggio a freddo ad ambienti operativi caldi.
• Dissipazione di Potenza (Modalità Impulsiva): 3.95 W. Questa è la massima potenza che il package può dissipare durante il funzionamento impulsivo, un fattore critico per la gestione termica nelle applicazioni flash.
• Temperatura di Saldatura: 245°C. Specifica la tolleranza di temperatura di picco durante i processi di saldatura a rifusione.
• Angolo di Visione (2θ_1/2): 120 gradi (±5°). Indica un pattern di emissione ampio, di tipo Lambertiano, adatto per l'illuminazione generale e le applicazioni flash che richiedono un'ampia copertura.

Nota Critica di Progettazione:La scheda tecnica avverte esplicitamente di non operare ai valori massimi per periodi prolungati (superiori a 1 ora) poiché causerebbe danni permanenti e problemi di affidabilità. Si dovrebbe evitare l'applicazione simultanea di più valori massimi.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi parametri sono misurati in condizioni tipiche (T_{pad di saldatura}= 25°C) e rappresentano le prestazioni attese.

• Flusso Luminoso (Φ_v): 240 lm (Min), 260 lm (Tip) a I_F=1000mA. Questa è l'emissione totale di luce visibile. La misura ha una tolleranza di ±10%. Il valore 'Tipico' di 260lm è la prestazione media attesa.
• Tensione Diretta (V_F): 2.95V (Min), 3.3V (Tip), 3.95V (Max) a I_F=1000mA. Questa è la caduta di tensione ai capi del LED quando pilotato alla corrente specificata. Una V_Fpiù bassa indica generalmente una maggiore efficienza elettrica. La tolleranza di misura di ±0.1V è importante per un progetto preciso del driver.
• Temperatura di Colore Correlata (CCT): 5000K (Min), 5500K (Tip), 6000K (Max). Definisce il punto bianco della luce. 5500K è un bianco freddo, simile alla luce solare di mezzogiorno. L'intervallo indica la variazione naturale nel processo di produzione.

Tutti i dati elettro-ottici sono testati utilizzando un impulso di 50ms per minimizzare gli effetti di auto-riscaldamento e fornire una linea di base di misura stabile.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Il LED viene selezionato (binnato) dopo la produzione per garantire coerenza elettrica e ottica. Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfano requisiti applicativi specifici.

3.1 Binning della Tensione Diretta

I LED sono raggruppati in base alla loro tensione diretta a 1000mA.

- Codice Bin 2935: V_Fcompresa tra 2.95V e 3.55V.

- Codice Bin 3539: V_Fcompresa tra 3.55V e 3.95V.

Selezionare un bin V_Fpiù stretto può portare a una luminosità e un comportamento termico più uniformi quando più LED sono utilizzati in parallelo o pilotati da una sorgente a tensione costante.

3.2 Binning del Flusso Luminoso

I LED sono raggruppati in base alla loro emissione luminosa a 1000mA.

- Codice Bin J6: Flusso Luminoso tra 240 lm e 250 lm.

- Codice Bin J7: Flusso Luminoso tra 250 lm e 300 lm.

- Codice Bin J8: Flusso Luminoso tra 300 lm e 330 lm.

Il numero di parte specifico (ELXI-NB5060J6J8293910-F3H) indica che appartiene al bin di luminosità J6 (240-250lm). Ciò consente livelli di luminosità prevedibili e coerenti in produzione.

3.3 Binning del Colore (Bianco)

Il colore è definito all'interno di una regione specifica sul diagramma di cromaticità CIE 1931. Il codice bin '5060' corrisponde a un intervallo di temperatura di colore bianco di circa 5000K a 6000K, centrato attorno al punto tipico di 5500K. La scheda tecnica fornisce le coordinate CIE (x, y) di riferimento che definiscono gli angoli di questa regione di colore accettabile. La tolleranza di misura per le coordinate cromatiche è ±0.01, una tolleranza standard per garantire coerenza visiva.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

I grafici forniti offrono una visione di come si comporta il LED in diverse condizioni operative.

4.1 Distribuzione Spettrale Relativa

Il grafico spettrale mostra un picco nella regione delle lunghezze d'onda blu (intorno a 450-460nm) proveniente dal chip InGaN, combinato con un'ampia emissione del fosforo giallo. L'output combinato crea luce bianca. La forma specifica e i picchi determinano l'Indice di Resa Cromatica (CRI), sebbene non sia esplicitamente dichiarato in questa scheda tecnica.

4.2 Pattern di Radiazione

Il pattern di radiazione polare conferma la distribuzione Lambertiana con un angolo di visione di 120 gradi. L'intensità relativa è quasi uniforme lungo gli assi X e Y, indicando un'emissione luminosa simmetrica dal package, ideale per un'illuminazione uniforme.

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

La curva mostra la relazione non lineare tra tensione diretta (V_F) e corrente diretta (I_F). V_Faumenta con la corrente. Per un funzionamento stabile, i LED dovrebbero essere pilotati con una sorgente di corrente costante, non una sorgente di tensione costante, per prevenire la fuga termica. Il grafico consente ai progettisti di stimare la dissipazione di potenza (V_F* I_F) a diverse correnti di pilotaggio.

4.4 Flusso Luminoso Relativo vs. Corrente

Questo grafico mostra che l'emissione luminosa aumenta in modo sub-lineare con la corrente. Sebbene pilotare a correnti più elevate produca più luce, genera anche più calore e riduce l'efficienza (lumen per watt). Il punto di funzionamento (es. 1000mA) rappresenta un equilibrio tra output ed efficienza/carico termico.

4.5 CCT vs. Corrente

La Temperatura di Colore Correlata mostra un leggero spostamento con la corrente di pilotaggio, tipicamente aumentando (diventando più fredda/blu) a correnti più elevate. Questa è una considerazione importante per applicazioni in cui un colore coerente è critico tra diverse impostazioni di luminosità.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il LED presenta un package per montaggio superficiale compatto di circa 5.0mm di lunghezza e 6.0mm di larghezza (come indicato nel numero di parte NB5060). Sono forniti disegni dimensionali dettagliati con tolleranze di ±0.1mm per il progetto dell'impronta PCB. Il package include un pad termico collegato elettricamente all'anodo. Questo pad è cruciale per un efficace dissipazione del calore, poiché fornisce un percorso a bassa resistenza termica dalla giunzione del LED al circuito stampato (PCB).

Nota Critica di Manipolazione:La scheda tecnica avverte esplicitamente di non manipolare il dispositivo dalla lente, poiché una forza errata potrebbe causare un guasto meccanico. Durante l'assemblaggio dovrebbero essere utilizzati appropriati strumenti di presa a vuoto.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Saldatura a Rifusione

Il dispositivo è classificato per una massima temperatura di saldatura di 245°C e può resistere a un massimo di 2 cicli di rifusione. Questo è tipico per molti LED SMD. I progettisti devono assicurarsi che il loro profilo di rifusione non superi questa temperatura per evitare danni ai materiali interni, al fosforo o alla lente.

6.2 Protezione da Sovracorrente

Una regola di progettazione critica dichiarata nella scheda tecnica:"Il cliente deve applicare resistori per la protezione; altrimenti un leggero spostamento di tensione causerà una grande corrente..."Ciò sottolinea la necessità essenziale di un circuito limitatore di corrente (es. un driver a corrente costante o un resistore in serie quando si usa una sorgente di tensione) per impedire al LED di assorbire corrente eccessiva, che porterebbe a un guasto immediato.

6.3 Gestione Termica

Tutti i test di affidabilità e le curve di prestazione tipiche si basano sull'uso del LED con una buona gestione termica, specificamente montato su un PCB a nucleo metallico (MCPCB) da 1.0cm x 1.0cm. Per prestazioni e longevità ottimali, specialmente ad alte correnti di pilotaggio come 1000mA, un efficace dissipazione del calore è imprescindibile. Il pad termico deve essere saldato correttamente a un pad PCB con adeguati via termici o collegato a un dissipatore.

7. Imballaggio e Informazioni d'Ordine

7.1 Sensibilità all'Umidità e Imballo

I LED sono imballati in materiali resistenti all'umidità. L'etichetta sull'imballaggio include informazioni chiave: Numero di Parte del Cliente (CPN), Numero di Parte del Produttore (P/N), Numero di Lotto, Quantità (QTY) e i Codici di Binning specifici per Flusso Luminoso (CAT), Colore (HUE) e Tensione Diretta (REF). È indicato anche il Livello di Sensibilità all'Umidità (MSL-X), che definisce i requisiti di stoccaggio e manipolazione prima della saldatura per prevenire danni da "popcorning" durante la rifusione.

7.2 Specifiche del Nastro e della Bobina

Il dispositivo è fornito su nastro portante e bobina per l'assemblaggio automatizzato. Sono fornite le dimensioni del nastro portante. Ogni bobina contiene 2000 pezzi, con una quantità d'ordine minima di 1000 pezzi. Sono specificate anche le dimensioni della bobina per garantire la compatibilità con le attrezzature standard pick-and-place.

8. Raccomandazioni Applicative

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Flash/Strobe per Fotocamera di Telefono Mobile: L'elevata corrente di picco impulsiva (1000mA), le dimensioni compatte e l'alta emissione luminosa rendono questo LED ideale per questa applicazione. La progettazione deve focalizzarsi sulla gestione termica durante gli impulsi flash e sul circuito di pilotaggio per impulsi di corrente precisi.
• Torcia per Video Digitale (DV) e Torce Generiche: Fornisce un'illuminazione bianca fredda e brillante. Si raccomanda un driver a corrente costante con più impostazioni di luminosità.
• Illuminazione Interna e Illuminazione Decorativa: Adatto per luci d'accento, luci per scale, segnaletica di emergenza e altri apparecchi illuminanti dove è necessaria una sorgente compatta e luminosa.
• Retroilluminazione TFT: Può essere utilizzato in array per la retroilluminazione di display piccoli e medi, sebbene sia richiesta diffusione per un'illuminazione uniforme.
• Illuminazione Interna/Esterna Automobilistica: Può essere adatto per alcune applicazioni di illuminazione automobilistica non critiche, ma i progettisti devono verificare la conformità a specifici standard automobilistici (es. AEC-Q102) che non sono esplicitamente dichiarati in questa scheda tecnica.

8.2 Considerazioni di Progettazione

• Selezione del Driver: Utilizzare sempre un driver a corrente costante. Per applicazioni alimentate a batteria, considerare un driver ad alta efficienza per massimizzare la durata della batteria.
• Layout PCB: Progettare un pad PCB che corrisponda esattamente alle dimensioni del pad termico. Utilizzare più via termici sotto il pad per trasferire il calore ad altri strati del PCB o a un dissipatore. Assicurare un'adeguata larghezza delle piste per la corrente di pilotaggio (350mA continua, 1000mA impulsiva).
• Progettazione Ottica: L'ampio fascio di 120 gradi potrebbe richiedere ottiche secondarie (riflettori, lenti) per ottenere i pattern di fascio desiderati per torce o faretti.
• Precauzioni ESDSebbene il LED abbia protezione ESD 8KV, durante l'assemblaggio dovrebbero comunque essere seguite le procedure standard di manipolazione ESD.

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

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

R: No. Il Valore Massimo Assoluto per la corrente diretta continua è 350mA. La specifica di 1000mA è specificamente per il funzionamento impulsivo (400ms ON, ciclo di lavoro 10%). Un funzionamento continuo a 1000mA supererebbe i limiti di dissipazione di potenza e temperatura di giunzione, causando un rapido guasto.

D: Qual è la differenza tra i valori "Tipico" e "Codice Bin" per il flusso luminoso?

R: Il valore "Tipico" (260lm) è una media statistica della produzione. Il "Codice Bin" (J6: 240-250lm) specifica l'intervallo minimo e massimo garantito per i specifici LED che si stanno acquistando. I componenti nel bin J6 avranno valori di flusso entro l'intervallo 240-250lm.

D: Il pad termico è collegato all'anodo. Ciò influisce sul progetto PCB?

R: Sì, significativamente. Significa che il pad termico sul vostro PCB sarà alla tensione dell'anodo. Dovete assicurarvi che questo pad non vada in cortocircuito con qualsiasi altra rete (come massa o catodo). Dovete anche progettare la vostra strategia di dissipazione di conseguenza, poiché il dissipatore sarà sotto tensione.

D: Come interpreto il grafico di binning del colore?

R: Il grafico definisce una regione quadrilatera nello spazio colore CIE. I LED vengono testati e le loro coordinate cromatiche misurate (x,y) devono cadere all'interno di questa regione per essere accettati nel bin "5060". Ciò garantisce che tutti i LED abbiano un aspetto di colore bianco simile, tra 5000K e 6000K.

10. Introduzione Tecnologica e Tendenze

10.1 Principio di Funzionamento

Questo è un LED bianco a conversione di fosforo. Il nucleo è un chip semiconduttore in Nitruro di Gallio e Indio (InGaN) che emette luce blu quando polarizzato elettricamente. Questa luce blu colpisce uno strato di materiale fosforo giallo (o giallo e rosso) depositato su o vicino al chip. Il fosforo assorbe una porzione della luce blu e la riemette come uno spettro più ampio di lunghezze d'onda più lunghe (giallo, rosso). La miscela della luce blu residua e della luce convertita dal fosforo è percepita dall'occhio umano come bianca. Il rapporto tra luce blu e luce convertita dal fosforo determina la Temperatura di Colore Correlata (CCT).

10.2 Tendenze del Settore

Lo sviluppo di LED come questo segue diverse tendenze chiave del settore:Aumento dell'Efficienza (lm/W): Miglioramenti continui nel design del chip e nella tecnologia dei fosfori producono più emissione luminosa per lo stesso input elettrico.Maggiore Densità di Potenza: Concentrare più luce in package più piccoli, come si vede in questo dispositivo 5.0x6.0mm che produce 260lm. Ciò pone maggiore enfasi sulla gestione termica.Migliorata Coerenza e Qualità del Colore: Binning più stretto e sistemi di fosfori avanzati portano a una migliore uniformità del colore e valori più alti dell'Indice di Resa Cromatica (CRI), sebbene il CRI non sia specificato qui.Integrazione e Funzionalità Intelligenti: Sebbene questo sia un componente discreto, il mercato più ampio vede una crescita di LED con driver, controller e sensori integrati.Affidabilità e Robustezza: Materiali e strutture di packaging migliorati, insieme a valutazioni di protezione ESD più elevate (8KV qui), migliorano la longevità e l'idoneità per ambienti difficili.