Scheda Tecnica LED ELCH07-NB5060J6J8283910-F3H - LED Bianco ad Alta Efficienza - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche per un componente LED (diodo emettitore di luce) bianco ad alta efficienza. Il dispositivo è caratterizzato da un package compatto e da un'efficienza luminosa superiore, rendendolo adatto a un'ampia gamma di applicazioni di illuminazione dove spazio ed efficienza energetica sono critici. La tecnologia di base si fonda sul materiale semiconduttore InGaN (Nitruro di Indio e Gallio), standard per la produzione di luce bianca nei LED moderni, che spesso utilizza uno strato di conversione al fosforo.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

Il vantaggio principale di questo LED è la sua alta efficienza ottica di 76.4 lumen per watt a una corrente di pilotaggio di 1 Ampere, che produce un flusso luminoso tipico di 260 lumen. Queste prestazioni sono ottenute all'interno di un package dalle dimensioni ridotte. Il dispositivo incorpora una robusta protezione ESD (scarica elettrostatica), classificata fino a 8KV secondo lo standard JEDEC JS-001-2017 (modello corpo umano), migliorandone l'affidabilità durante la manipolazione e l'assemblaggio. È pienamente conforme alle normative ambientali, tra cui RoHS (restrizione delle sostanze pericolose), REACH UE, ed è prodotto senza alogeni. Le applicazioni target sono varie, focalizzandosi principalmente sull'elettronica portatile e sull'illuminazione generale. I mercati chiave includono flash per fotocamera di dispositivi mobili, luci torcia per videocamere digitali, retroilluminazione display TFT, illuminazione interna/esterna automobilistica e vari progetti di illuminazione decorativa e architettonica come segnaletica di emergenza e luci per gradini.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

Questa sezione fornisce un'interpretazione oggettiva dei principali parametri elettrici, ottici e termici definiti nelle specifiche di massima assoluta e nelle tabelle caratteristiche. Far funzionare il dispositivo oltre questi limiti può causare danni permanenti o degradarne le prestazioni.

2.1 Specifiche di Massima Assoluta

Le specifiche di massima assoluta definiscono i limiti di stress oltre i quali non è possibile garantire l'integrità funzionale del dispositivo. La corrente diretta continua per il funzionamento in modalità torcia è nominalmente di 350 mA. Per il funzionamento in impulso, come nelle applicazioni flash fotocamera, è consentita una corrente di picco di 1200 mA in condizioni specifiche: una durata massima dell'impulso di 400 millisecondi e un ciclo di lavoro massimo del 10%. La temperatura massima ammissibile della giunzione (Tj) è di 125°C, con un intervallo di temperatura ambiente di funzionamento da -40°C a +85°C. Il dispositivo può resistere a una temperatura di saldatura (riflusso) di 260°C per un massimo di due cicli di riflusso. La dissipazione di potenza in modalità impulso è specificata come 4.74 Watt. È fondamentale notare che questi valori nominali non devono essere applicati simultaneamente per periodi prolungati, poiché ciò può portare a problemi di affidabilità. Una corretta gestione termica, come l'utilizzo di un circuito stampato a nucleo metallico (MCPCB), è essenziale per mantenere prestazioni e longevità.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Le caratteristiche elettro-ottiche sono misurate in condizioni controllate: una temperatura del pad di saldatura (Ts) di 25°C e tipicamente utilizzando un impulso di corrente di 50 millisecondi per minimizzare gli effetti di auto-riscaldamento. I parametri chiave includono:

• Flusso Luminoso (Iv):L'output totale di luce visibile. Il valore tipico è di 260 lm a IF=1000mA, con un minimo di 220 lm. La tolleranza di misura è ±10%.
• Tensione Diretta (VF):La caduta di tensione ai capi del LED quando conduce corrente. L'intervallo è da 2.85V (min) a 3.95V (max) a 1000mA, con una tolleranza di misura di ±0.1V.
• Temperatura di Colore Correlata (CCT):Definisce la tonalità della luce bianca. L'intervallo specificato è 5000K a 6000K, che corrisponde a un aspetto bianco neutro a freddo.
• Angolo di Visione (2θ1/2):L'angolo totale in cui l'intensità luminosa è la metà del valore di picco. È di 120 gradi con una tolleranza di ±5 gradi, indicando un pattern di emissione ampio, quasi 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 prestazionali chiave. Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfino requisiti specifici dell'applicazione per luminosità, colore e tensione.

3.1 Binning del Flusso Luminoso

Il flusso luminoso viene suddiviso in bin utilizzando codici alfanumerici (J6, J7, J8). Ad esempio, il bin J6 copre un intervallo di flusso da 220 lm a 250 lm a 1000mA, mentre il bin J7 copre da 250 lm a 300 lm. Ciò consente la selezione per diverse esigenze di luminosità all'interno della stessa famiglia di prodotti.

3.2 Binning della Tensione Diretta

La tensione diretta viene suddivisa in bin utilizzando codici a quattro cifre (2832, 3235, 3539). Questi codici rappresentano la tensione minima e massima in decimi di volt. Ad esempio, il bin 2832 copre VF da 2.85V a 3.25V. L'abbinamento dei bin di tensione può essere importante per il bilanciamento della corrente in array multi-LED.

3.3 Binning della Cromaticità (Colore)

Il punto di colore bianco è definito sul diagramma di cromaticità CIE 1931. Il bin fornito, etichettato 5060, mira a una temperatura di colore tra 5000K e 6000K. La struttura del bin è definita da specifici angoli di coordinate (x, y), e la tolleranza di misura è ±0.01 in entrambe le coordinate x e y. Cið garantisce che la luce bianca emessa rientri in un intervallo di colore prevedibile e accettabile.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fornisce diverse curve caratteristiche che illustrano il comportamento del dispositivo in condizioni variabili. Queste sono essenziali per la progettazione del circuito e la gestione termica.

4.1 Tensione Diretta vs. Corrente Diretta (Curva IV)

La curva IV mostra la relazione tra la corrente diretta e la tensione diretta. È non lineare, tipica di un diodo. A 25°C, la tensione aumenta con la corrente. I progettisti utilizzano questa curva per determinare la tensione di pilotaggio necessaria per una corrente target, il che è cruciale per progettare driver a corrente costante.

4.2 Flusso Luminoso Relativo vs. Corrente Diretta

Questa curva dimostra la dipendenza dell'output luminoso dalla corrente di pilotaggio. Il flusso luminoso generalmente aumenta con la corrente ma può mostrare una crescita sub-lineare a correnti più elevate a causa del calo di efficienza e dell'aumento della temperatura di giunzione. Evidenzia l'importanza di operare a un punto di corrente ottimale per la migliore efficacia.

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

Questo grafico mostra come la temperatura di colore del punto bianco si sposti con la corrente di pilotaggio. Una certa variazione è normale e comprendere questo trend è vitale per le applicazioni che richiedono una qualità del colore uniforme a diversi livelli di luminosità.

4.4 Distribuzione Spettrale Relativa

Il grafico della distribuzione di potenza spettrale mostra l'intensità della luce emessa a ciascuna lunghezza d'onda. Per un LED bianco, questo consiste tipicamente in un picco blu dal chip InGaN e un picco più ampio giallo-verde dal fosforo. La forma di questa curva determina l'Indice di Resa Cromatica (CRI), sebbene il CRI non sia esplicitamente specificato in questa scheda tecnica.

4.5 Pattern di Radiazione Tipici

I grafici del pattern di radiazione polare illustrano la distribuzione spaziale dell'intensità luminosa. Il pattern fornito mostra un'ampia e uniforme distribuzione coerente con un emettitore Lambertiano (dove l'intensità è proporzionale al coseno dell'angolo di visione), ideale per un'illuminazione uniforme e ad ampia area.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

Le dimensioni fisiche e la costruzione del package LED sono critiche per il layout del PCB, il design ottico e la gestione termica.

5.1 Dimensioni del Package

La scheda tecnica include un disegno dimensionale dettagliato del package LED. Le dimensioni chiave includono la lunghezza, larghezza e altezza complessive, nonché le posizioni e le dimensioni dei pad di saldatura. Le tolleranze sono tipicamente ±0.1mm salvo diversa specifica. Questo disegno deve essere consultato per creare footprint PCB accurati.

5.2 Identificazione della Polarità

Il package presenta un marcatore di polarità. L'identificazione corretta dell'anodo e del catodo è essenziale per prevenire il collegamento in polarità inversa, che può danneggiare il LED. La polarità è indicata anche sul nastro portacomponenti per l'assemblaggio automatizzato.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

Una corretta manipolazione e assemblaggio sono cruciali per l'affidabilità.

6.1 Livello di Sensibilità all'Umidità (MSL)

Il dispositivo è classificato MSL Livello 1. Ciò significa che ha una durata di vita illimitata a condizioni ≤30°C / 85% di umidità relativa. Se il dispositivo è esposto a umidità superiore, potrebbe richiedere una fase di baking prima della saldatura a riflusso per prevenire la formazione di crepe (popcorn cracking) durante il processo ad alta temperatura.

6.2 Parametri di Saldatura a Riflusso

La temperatura massima di saldatura è 260°C e il componente può resistere a un massimo di due cicli di riflusso. Dovrebbero essere seguite le curve di riflusso standard senza piombo con una temperatura di picco non superiore a 260°C. La temperatura del substrato durante il funzionamento non deve superare i 70°C quando pilotato a 1000mA, sottolineando la necessità di un design efficace del percorso termico sul PCB.

6.3 Condizioni di Conservazione

L'intervallo di temperatura di conservazione è da -40°C a +100°C. I dispositivi devono essere conservati in un ambiente asciutto e controllato per mantenere la saldabilità e prevenire l'assorbimento di umidità.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

Il prodotto è fornito in imballaggio standard del settore per l'assemblaggio automatizzato.

7.1 Nastro Portacomponenti e Bobina

I LED sono confezionati su nastro portacomponenti goffrato avvolto su bobine. Ogni bobina contiene 2000 pezzi, con una quantità minima d'ordine di 1000 pezzi. Le dimensioni del nastro portacomponenti e il design delle tasche garantiscono una tenuta sicura e il corretto orientamento per le macchine pick-and-place.

7.2 Etichettatura del Prodotto

L'etichetta della bobina contiene informazioni critiche per la tracciabilità e la verifica: Numero di Parte (P/N), Numero di Lotto, Quantità di Imballo (QTY) e i Codici di Binning specifici per Flusso Luminoso (CAT), Cromaticità (HUE) e Tensione Diretta (REF). È indicato anche il Livello di Sensibilità all'Umidità (MSL).

8. Suggerimenti Applicativi e Considerazioni di Progetto

Sulla base dei parametri tecnici, ecco le considerazioni chiave per implementare questo LED.

8.1 Progettazione del Circuito di Pilotaggio

Pilotare sempre i LED con una sorgente di corrente costante, non di tensione costante. Il driver dovrebbe essere progettato per fornire la corrente richiesta (es. 350mA per funzionamento continuo, fino a 1200mA in impulso) tenendo conto del bin di tensione diretta dei LED utilizzati. Per connessioni in serie, assicurarsi che la tensione di compliance del driver superi la somma della VF massima di tutti i LED nella stringa. Per connessioni in parallelo, si raccomandano resistori di bilanciamento della corrente individuali o driver separati per prevenire l'"accaparramento" di corrente.

8.2 Gestione Termica

Il calore è la causa principale del degrado e del guasto dei LED. La temperatura di giunzione deve essere mantenuta al di sotto di 125°C. Utilizzare un PCB con via termiche adeguate e, se necessario, un nucleo metallico (MCPCB) per condurre il calore lontano dai pad di saldatura del LED. La scheda tecnica nota che tutti i test di affidabilità sono eseguiti con una buona gestione termica utilizzando un MCPCB da 1.0 x 1.0 cm². Per funzionamento ad alta corrente o continuo, considerare l'aggiunta di un dissipatore esterno. Monitorare la temperatura del substrato, che non deve superare i 70°C a 1000mA.

8.3 Progettazione Ottica

L'angolo di visione di 120 gradi fornisce un'illuminazione ampia. Per applicazioni che richiedono la modellazione del fascio (es. proiettore), saranno necessarie ottiche secondarie come riflettori o lenti. Il pattern di emissione simile al Lambertiano è generalmente permissivo e funziona bene con molti sistemi ottici.

8.4 Protezione ESD

Sebbene il LED abbia una protezione ESD integrata, è comunque buona pratica implementare una protezione aggiuntiva a livello di scheda, specialmente in ambienti soggetti a scariche statiche, come durante l'assemblaggio o l'uso di dispositivi portatili.

9. Affidabilità e Durata di Vita

La scheda tecnica fa riferimento a test di affidabilità. I punti chiave includono: tutte le specifiche sono garantite da un test di affidabilità di 1000 ore, con un degrado della tensione diretta specificato inferiore al 30% in quelle condizioni di test (che includono una buona gestione termica). Operare a o vicino ai valori massimi assoluti per periodi prolungati accelererà l'invecchiamento e può causare danni permanenti. La durata di vita (spesso definita come L70 o L50, il tempo fino a quando l'output in lumen si degrada al 70% o 50% dell'iniziale) dipende fortemente dalla temperatura di giunzione operativa e dalla corrente di pilotaggio. Deratare la corrente operativa e mantenere una bassa temperatura di giunzione sono i modi più efficaci per massimizzare la durata operativa.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Posso pilotare questo LED con un alimentatore da 3.3V?

R: Possibilmente, ma non direttamente. La tensione diretta (VF) varia da 2.85V a 3.95V a 1000mA. Se il tuo LED è in un bin VF inferiore (es. 2832), 3.3V potrebbero essere sufficienti, ma qualsiasi variazione o cambiamento di temperatura potrebbe causare ampie oscillazioni di corrente. Un driver a corrente costante è sempre raccomandato per un funzionamento stabile e sicuro.

D: Qual è la differenza tra le correnti nominali in modalità torcia e in modalità impulso?

R: La modalità torcia (350mA DC) è per un'illuminazione continua a bassa potenza. La modalità impulso (1200mA di picco) è per brevi lampi ad alta luminosità come un flash fotocamera, con limiti rigorosi sulla larghezza dell'impulso (≤400ms) e sul ciclo di lavoro (≤10%) per prevenire il surriscaldamento.

D: Come interpreto i codici di bin nel numero di parte (es. J6J8283910)?

R: Il numero di parte incorpora le informazioni di binning. In base alle tabelle della scheda tecnica, "J6" si riferisce probabilmente al bin del flusso luminoso (220-250 lm), "828" può essere correlato al bin di cromaticità (5060) e "3910" potrebbe indicare il bin della tensione diretta (es. parte del bin 3539). Verificare sempre le definizioni specifiche dei bin dalla scheda tecnica completa o dal fornitore.

D: È necessario un dissipatore?

R: Per il funzionamento alla corrente continua massima (350mA) o qualsiasi funzionamento in impulso, è richiesta una gestione termica efficace. Se ciò richieda un dissipatore esterno dipende dal design del PCB, dalla temperatura ambiente e dalla durata di vita richiesta. L'uso di un MCPCB è una soluzione comune ed efficace.

11. Esempi di Progetto e Casi d'Uso

Caso 1: Flash per Fotocamera di Telefono Mobile:Il LED è ideale per questa applicazione grazie alla sua alta capacità di corrente in impulso (1200mA) e alle piccole dimensioni. Un circuito di pilotaggio sarebbe progettato per fornire un breve impulso ad alta corrente sincronizzato con l'otturatore della fotocamera. La gestione termica è comunque importante, poiché il flash può essere usato ripetutamente. La temperatura di colore bianco neutro (5000-6000K) fornisce una buona resa cromatica per le foto.

Caso 2: Luce da Lavoro Portatile/Torcia:Per una torcia alimentata a batteria, l'efficienza è fondamentale. Far funzionare il LED a una corrente continua inferiore (es. 200-300mA) massimizzerebbe l'autonomia fornendo comunque luce sufficiente. Si potrebbe implementare un driver con modalità di luminosità multiple. L'ampio angolo del fascio di 120 gradi è perfetto per l'illuminazione d'ambiente.

Caso 3: Illuminazione Architettonica per Gradini:Per l'illuminazione di segnalazione a basso livello dei gradini, si utilizzerebbero più LED a una corrente di pilotaggio bassa per lunga durata e consumo minimo. Il binning del colore coerente garantisce una luce bianca uniforme su tutti i gradini. La conformità del dispositivo agli standard senza alogeni e RoHS è importante per le normative edilizie e ambientali.

12. Contesto Tecnologico e Trend

Principio di Funzionamento:Questo è un LED bianco a conversione di fosforo. Un chip semiconduttore in InGaN emette luce blu quando la corrente lo attraversa. Questa luce blu eccita un rivestimento di fosforo giallo (o rosso/verde) sul chip o nelle sue vicinanze. La combinazione della luce blu residua e della luce gialla convertita è percepita dall'occhio umano come bianca. La miscela esatta determina la Temperatura di Colore Correlata (CCT).

Trend del Settore:Il trend generale nella tecnologia LED è verso una maggiore efficienza (lumen per watt), un miglioramento della resa cromatica (valori CRI e R9 più alti) e una migliore coerenza del colore (binning più stretto). C'è anche una spinta verso una maggiore densità di potenza in package più piccoli, il che rende la gestione termica sempre più critica. L'integrazione dell'elettronica di pilotaggio e delle funzioni di controllo (dimming, regolazione colore) direttamente nei package LED è un altro trend in crescita. Questa specifica scheda tecnica riflette un prodotto maturo, ad alto volume, focalizzato sul fornire prestazioni affidabili ed efficienza per applicazioni ad alto volume e sensibili al costo.