Scheda Tecnica LED ELCS14B-KB4050J6J9283910-F4Z - LED Bianco ad Alta Efficienza - 250lm @ 1A - 3.95V Max - 5.9W Potenza Impulso - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche di un diodo a emissione luminosa (LED) bianco ad alte prestazioni per montaggio superficiale. Il dispositivo è progettato per applicazioni che richiedono un'elevata emissione luminosa ed efficienza in un fattore di forma compatto. I suoi vantaggi principali includono un flusso luminoso tipico elevato di 250 lumen con una corrente di pilotaggio di 1 Ampere, risultando in un'efficienza ottica impressionante di 73,5 lumen per Watt. Il LED incorpora una robusta protezione ESD, rendendolo adatto alla manipolazione in vari ambienti di assemblaggio. È pienamente conforme agli standard ambientali e di sicurezza moderni, inclusi RoHS, REACH UE e requisiti senza alogeni. I mercati target principali comprendono sottosistemi per dispositivi mobili, elettronica di consumo, illuminazione generale e illuminazione automobilistica, sia interna che esterna.

2. Parametri e Specifiche Tecniche

2.1 Valori Massimi Assoluti

I limiti operativi del dispositivo sono definiti per garantire l'affidabilità e prevenire danni permanenti. I valori chiave includono una corrente diretta continua (Modalità Torcia) di 350 mA e una capacità di corrente di picco in impulso di 1500 mA in condizioni specificate (durata massima 400 ms, ciclo di lavoro massimo 10%). La temperatura di giunzione non deve superare i 150°C. Il dispositivo può sopportare un impulso ESD fino a 2 KV secondo lo standard JEDEC JS-001-2017 (HBM). L'intervallo di temperatura operativa è da -40°C a +85°C. È fondamentale evitare l'applicazione simultanea di più parametri al valore massimo e il funzionamento prolungato a questi limiti per prevenire il degrado dell'affidabilità.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Tutti i dati elettro-ottici sono specificati a una temperatura del pad di saldatura (Ts) di 25°C. Le metriche di prestazione primarie sono le seguenti:

• Flusso Luminoso (Iv):220 lm (Min), 250 lm (Tip) a IF=1000mA. Tolleranza di misura ±10%.
• Tensione Diretta (VF):2,85V (Min), 3,95V (Max) a IF=1000mA. Tolleranza di misura ±0,1V. I dati elettrici e ottici sono testati in condizioni di impulso di 50 ms.
• Temperatura di Colore Correlata (CCT):Intervallo da 4000K a 5000K, con un valore tipico di 4500K, collocandolo nella regione del bianco neutro.
• Indice di Resa Cromatica (CRI):Minimo 80, con un valore tipico di 83. Tolleranza di misura ±2.
• Angolo di Visione (2θ1/2):120 gradi, con una tolleranza di ±5°. Questo ampio angolo di visione è caratteristico di un diagramma di radiazione Lambertiano.

2.3 Considerazioni Termiche e di Affidabilità

Una corretta gestione termica è fondamentale per prestazioni e longevità. La temperatura massima ammissibile del substrato (Ts) è di 70°C quando si opera a 1000mA. Il dispositivo può tollerare la saldatura a 260°C per un massimo di due cicli di rifusione. Tutti i parametri specificati sono garantiti da test di affidabilità per 1000 ore, con il criterio che la degradazione del flusso luminoso sia inferiore al 30%. Questo test viene eseguito sotto una buona gestione termica utilizzando un circuito stampato a nucleo metallico (MCPCB) da 1,0 x 1,0 cm².

3. Spiegazione del Sistema di Binning

I LED sono selezionati (binnati) in base a tre parametri chiave per garantire coerenza all'interno di un'applicazione. I codici di bin fanno parte del codice di ordinazione del prodotto (es. J6, 4050, 2832 in ELC...J6J9283910).

3.1 Binning del Flusso Luminoso

I LED sono raggruppati in base alla loro emissione luminosa totale a 1000mA. La struttura del binning è la seguente:

• Bin J6:Flusso Luminoso da 220 lm a 250 lm.
• Bin J7:Flusso Luminoso da 250 lm a 300 lm.
• Bin J8:Flusso Luminoso da 300 lm a 330 lm.
• Bin J9:Flusso Luminoso da 330 lm a 360 lm.

Il dispositivo fornito appartiene al Bin J6.

3.2 Binning della Tensione Diretta

I LED sono categorizzati in base alla loro caduta di tensione a 1000mA per facilitare la progettazione del driver e la gestione dell'alimentazione.

• Bin 2832:Tensione Diretta da 2,85V a 3,25V.
• Bin 3235:Tensione Diretta da 3,25V a 3,55V.
• Bin 3539:Tensione Diretta da 3,55V a 3,95V.

Il dispositivo fornito rientra nel bin di tensione 2832.

3.3 Binning della Cromaticità (Colore)

Le coordinate cromatiche sul diagramma di cromaticità CIE 1931 sono strettamente controllate. Il dispositivo utilizza il bin colore "4050", che definisce un'area quadrilatera specifica sul diagramma, garantendo che la luce bianca emessa rientri in uno spazio colore coerente. Le coordinate cromatiche sono misurate a IF=1000mA con una tolleranza di ±0,01. Questo bin corrisponde all'intervallo di temperatura di colore correlata da 4000K a 5000K.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

4.1 Distribuzione Spettrale

La curva di distribuzione spettrale relativa (mostrata nella scheda tecnica) è tipica di un LED bianco a conversione di fosforo. Presenta un picco primario blu dal chip InGaN (la lunghezza d'onda λp sarebbe specificata, es. circa 450-455nm) e un'ampia banda di emissione secondaria nella regione giallo-verde-rossa del fosforo. La combinazione produce luce bianca. La forma esatta e le lunghezze d'onda di picco determinano la CCT e il CRI.

4.2 Diagramma di Radiazione

Il tipico diagramma di radiazione polare conferma una distribuzione Lambertiana. L'intensità luminosa relativa è tracciata rispetto all'angolo di visione. Il diagramma mostra che l'intensità è massima a 0° (perpendicolare alla superficie emittente) e diminuisce seguendo una legge del coseno, raggiungendo metà del valore di picco a ±60° dalla linea centrale, definendo l'angolo di visione totale di 120°.

4.3 Caratteristiche Dirette

Sebbene i grafici specifici per Tensione Diretta vs. Corrente e Flusso Luminoso Relativo vs. Corrente siano contrassegnati "TBD" (Da Determinare) in questa scheda tecnica preliminare, il loro comportamento generale è standard per i LED. La tensione diretta (VF) aumenta in modo logaritmico con la corrente. Il flusso luminoso relativo tipicamente aumenta in modo sub-lineare con la corrente, e l'efficienza (lumen per watt) spesso raggiunge il picco a una corrente inferiore a quella massima nominale. La Temperatura di Colore Correlata (CCT) può anche spostarsi leggermente con la corrente di pilotaggio a causa della temperatura di giunzione e dei cambiamenti nell'efficienza del fosforo.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il LED è fornito in un package per montaggio superficiale (SMD). La scheda tecnica include disegni dimensionati dettagliati (viste dall'alto, laterale e inferiore) in millimetri. Le dimensioni chiave includono tipicamente la lunghezza, larghezza, altezza del package, le dimensioni dei pad e la loro spaziatura. Le tolleranze sono generalmente ±0,05mm salvo diversa indicazione. La vista inferiore mostra chiaramente le marcature dei pad dell'anodo e del catodo per un corretto design dell'impronta PCB e della polarità di montaggio.

5.2 Identificazione della Polarità

La polarità corretta è essenziale per il funzionamento. Il package ha pad asimmetrici o marcature (visibili nel disegno della vista inferiore) per distinguere l'anodo (+) dal catodo (-). L'impronta PCB deve essere progettata per corrispondere a questa asimmetria per prevenire un posizionamento errato.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

6.1 Profilo di Rifusione

Il dispositivo è adatto per processi di saldatura a rifusione. La temperatura massima di saldatura è di 260°C e può sopportare un massimo di due cicli di rifusione. I progettisti devono attenersi a un profilo di rifusione standard senza piombo, assicurando che la temperatura di picco e il tempo sopra il liquidus siano controllati per prevenire danni termici al die del LED, al fosforo o al package.

6.2 Sensibilità all'Umidità e Conservazione

Il LED è classificato al Livello di Sensibilità all'Umidità (MSL) 1. Ciò significa che ha una durata di scaffale illimitata in condizioni ≤30°C / 85% di Umidità Relativa. Tuttavia, è comunque consigliabile seguire le migliori pratiche:

• Prima dell'apertura:Conservare la busta sigillata a prova di umidità a ≤30°C / <90% UR.
• Dopo l'apertura:Utilizzare i componenti prontamente. Se non utilizzati immediatamente, conservare a ≤30°C / <85% UR. Si raccomanda di non aprire la busta finché i componenti non sono pronti per l'uso in produzione.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

I LED sono forniti su nastri portanti goffrati avvolti su bobine per il montaggio automatizzato pick-and-place. La scheda tecnica fornisce le dimensioni per le tasche del nastro portante, il passo e le dimensioni complessive della bobina. Una quantità standard caricata è di 2000 pezzi per bobina, con una quantità minima d'ordine di 1000 pezzi.

7.2 Etichettatura del Prodotto

Le etichette della bobina e dell'imballaggio contengono informazioni critiche per la tracciabilità e la verifica:

• CPN:Numero di Parte del Cliente.
• P/N:Numero di Parte del Produttore (es. ELC...F4Z).
• LOT NO:Numero di lotto di produzione per la tracciabilità.
• QTY:Quantità di dispositivi nella confezione.
• CAT:Bin del Flusso Luminoso (es. J6).
• HUE:Bin del Colore (es. 4050).
• REF:Bin della Tensione Diretta (es. 2832).
• MSL-X:Livello di Sensibilità all'Umidità.

8. Note Applicative e Considerazioni di Progettazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Flash per Fotocamera di Dispositivi Mobili:L'elevata capacità di corrente in impulso (1500mA) e l'alta emissione luminosa lo rendono adatto per applicazioni flash/strobe per fotocamera in smartphone e tablet.
• Torcia e Illuminazione Portatile:Ideale per modalità torcia nei dispositivi o per torce portatili dedicate grazie alla sua alta efficienza.
• Retroilluminazione:Può essere utilizzato per la retroilluminazione TFT-LCD in display di piccole e medie dimensioni.
• Illuminazione Generale e Decorativa:Adatto per illuminazione d'accento, segnaletica, luci per scale e altre applicazioni architettoniche interne/esterne.
• Illuminazione Automobilistica:Applicabile per luci interne di cortesia, luci per portiere e altre funzioni non di illuminazione anteriore esterna.

8.2 Considerazioni Critiche di Progettazione

1. Gestione Termica:Questo è il fattore più critico per prestazioni e durata. Il LED deve essere montato su un PCB con adeguata conducibilità termica (es. MCPCB o FR4 con via termiche) per mantenere le temperature del pad di saldatura e della giunzione entro i limiti. La temperatura del substrato specificata di 70°C a 1000mA è un obiettivo di progettazione chiave.
2. Pilotaggio della Corrente:Utilizzare un driver LED a corrente costante, non una sorgente a tensione costante. Il driver deve essere dimensionato per la corrente diretta richiesta (CC o impulso) e l'intervallo di tensione diretta del bin specifico in uso.
3. Precauzioni ESD:Sebbene il dispositivo abbia protezione ESD integrata, durante l'assemblaggio e la manipolazione dovrebbero essere seguite le procedure standard di gestione ESD.
4. Progettazione Ottica:Il diagramma di emissione Lambertiano richiede ottiche secondarie appropriate (lenti, riflettori) se è necessario modellare il fascio o ottenere specifici pattern di illuminazione.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto ai LED mid-power standard, questo dispositivo offre un flusso luminoso significativamente più elevato in un package probabilmente di dimensioni simili, spingendo i limiti dell'efficienza (73,5 lm/W a 1A). La sua robusta protezione ESD da 2KV supera il tipico livello di 1KV presente in molti LED di grado consumer, offrendo una maggiore robustezza nella manipolazione. La combinazione di alto flusso, alta efficienza e forte protezione ESD in un unico package è un differenziatore chiave per applicazioni impegnative come i flash per fotocamera, dove spazio, emissione luminosa e affidabilità sono fondamentali.

10. Domande Frequenti (FAQ)

10.1 Qual è la differenza tra le correnti in Modalità Torcia e in Modalità Impulso?

Modalità Torcia (IF=350mA):Questa è la massima corrente diretta continuacontinuaconsigliata per applicazioni come una torcia accesa costantemente.

Modalità Impulso (IPulse=1500mA):Questa è la massima correntedi picco in impulsoper durate molto brevi (max 400ms) con un basso ciclo di lavoro (max 10%), come utilizzato nelle applicazioni flash per fotocamera. Operare a questa corrente in modo continuo causerà surriscaldamento e guasto.

10.2 Perché la gestione termica è così importante per questo LED?

Le prestazioni del LED (emissione luminosa, colore, tensione) e la durata sono altamente sensibili alla temperatura di giunzione (Tj). Il calore eccessivo riduce l'emissione luminosa (efficienza droop), può causare uno spostamento del colore e accelera drammaticamente il degrado dei materiali del LED, portando a un guasto prematuro. Il limite di 70°C per il substrato a 1A è una linea guida di progettazione pratica per mantenere Tj entro un intervallo operativo sicuro.

10.3 Come interpreto i codici di bin quando ordino?

Il numero di parte completo (es. ELC...J6J92832...4050...F4Z) contiene le informazioni di bin. È necessario specificare i bin richiesti per Flusso Luminoso (J6), Tensione Diretta (2832) e Cromaticità (4050) per assicurarsi di ricevere LED con le precise caratteristiche di prestazione necessarie affinché il vostro progetto funzioni in modo coerente e come previsto.

11. Studio di Caso di Progettazione e Utilizzo

Scenario: Progettazione di un Modulo Flash per Fotocamera di Smartphone

Un ingegnere di progettazione ha il compito di creare un sistema flash a doppio LED per uno smartphone di fascia alta. I requisiti chiave sono: emissione luminosa molto elevata per una durata di ~200ms per illuminare una scena, consumo di spazio minimo e funzionamento affidabile per tutta la vita del dispositivo.

Implementazione:Vengono selezionati due di questi LED. Sono pilotati in parallelo da un driver flash dedicato. Il driver è programmato per erogare un impulso di 1500mA a ciascun LED per 200ms quando il flash viene attivato, utilizzando la specifica di picco in impulso. Il PCB è un design compatto multistrato con un pad termico dedicato collegato al telaio intermedio del telefono per la dissipazione del calore, garantendo che la temperatura del substrato rimanga inferiore a 70°C durante l'impulso. La classificazione ESD di 2KV fornisce un margine di sicurezza contro le scariche statiche durante l'assemblaggio del telefono e la manipolazione da parte dell'utente. Specificando bin stretti (es. J6 per il flusso, 4050 per il colore), l'emissione luminosa e la temperatura di colore di entrambi i LED sono abbinate, ottenendo foto flash di alta qualità e consistenti.

12. 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 la corrente elettrica lo attraversa (elettroluminescenza). Questa luce blu è parzialmente assorbita da uno strato di materiale fosforico giallo (o una miscela di verde e rosso) che ricopre il chip. Il fosforo riemette l'energia assorbita come luce a lunghezze d'onda più lunghe (giallo/rosso). La combinazione della luce blu rimanente non assorbita e della luce gialla/rossa emessa dal fosforo si mescola per produrre la percezione della luce bianca. I rapporti esatti tra luce blu e luce del fosforo determinano la Temperatura di Colore Correlata (CCT) – più blu risulta in un bianco più freddo (CCT più alta), mentre più giallo/rosso risulta in un bianco più caldo (CCT più bassa).

13. Tendenze Tecnologiche

Lo sviluppo di LED bianchi come questo è guidato da continui miglioramenti in diverse aree:

• Efficienza (lm/W):La ricerca in corso si concentra sul miglioramento dell'efficienza quantica interna del chip InGaN blu (estrarre più luce per elettrone) e sullo sviluppo di fosfori più efficienti con bande di emissione più strette (per una migliore resa cromatica e minori perdite per spostamento di Stokes).
• Densità di Lumen:La tendenza è quella di impacchettare più lumen in package più piccoli, consentendo applicazioni più luminose o utilizzando meno LED per la stessa emissione luminosa, risparmiando costi e spazio.
• Affidabilità e Robustezza:Miglioramenti nei materiali del package, nelle tecniche di attacco del die e nella stabilità del fosforo stanno aumentando la durata e consentendo il funzionamento a temperature e correnti più elevate.
• Qualità e Coerenza del Colore:Binning più stretto, formulazioni di fosfori migliorate e nuovi approcci come LED a pompa violetta con fosfori RGB mirano a ottenere CRI più elevati (Ra >90, R9 >80) e un colore più coerente nel tempo e con la temperatura.