Scheda Tecnica LED SMD HP Shwo(F) Serie 2W - Package 3535 - Royal Blue 452.5nm - Potenza 2W - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

La serie Shwo(F) rappresenta l'ultima evoluzione di un package LED SMD ad alta potenza con footprint 3535. È progettata con una lente ottimizzata per ottenere una luminosità superiore e un'efficienza di emissione fotonica eccezionale. Questa serie si posiziona come una delle soluzioni più efficienti e competitive disponibili per applicazioni di illuminazione specializzate, con un focus primario sull'orticoltura.

Il nome "Shwo" deriva dalla parola cinese per "Scintillio", simboleggiando la luminosità, la compattezza e la qualità simile a una stella di questo package LED. I suoi vantaggi principali includono una costruzione SMD in ceramica compatta, protezione ESD integrata e conformità con i principali standard ambientali e di sicurezza, tra cui RoHS, REACH UE e requisiti senza alogeni.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi parametri definiscono i limiti operativi oltre i quali può verificarsi un danno permanente al LED. Non sono destinati al funzionamento normale.

• Corrente Diretta Massima in DC (I_F): 1000 mA (con un duty cycle di 1/10 @ 1 kHz).
• Corrente di Picco Massima in Impulso (I_Pulse): 1250 mA.
• Resistenza ESD Massima (HBM): 8000 V, garantendo una robusta protezione durante la manipolazione.
• Tensione Inversa (V_R): I LED non sono progettati per funzionare in polarizzazione inversa. L'applicazione di tensione inversa può causare un guasto immediato.
• Resistenza Termica (R_th): Varia da 10°C/W a 12°C/W a seconda della tecnologia del chip, indicando quanto efficacemente il calore viene trasferito dalla giunzione al pad termico.
• Temperatura di Giunzione Massima (T_J): 125°C. Superare questa temperatura ridurrà drasticamente la durata di vita e può causare un guasto catastrofico.
• Temperatura di Esercizio (T_Opr): da -40°C a +100°C, definisce l'intervallo di temperatura ambiente per un funzionamento affidabile.
• Temperatura Massima di Saldatura (T_Sol): 260°C, conforme ai profili standard di rifusione senza piombo.
• Numero Massimo Consentito di Cicli di Rifusione: 2 cicli, indica il numero di volte che il componente può subire la saldatura a rifusione.

2.2 Caratteristiche Ottiche ed Elettriche

Questi sono i parametri di prestazione tipici misurati in condizioni di test specificate (T_pad= 25°C, I_F= 700 mA).

• Colore e Lunghezza d'Onda: Royal Blue con una lunghezza d'onda dominante di 452.5 nm. Questa lunghezza d'onda è altamente efficace per stimolare l'assorbimento della clorofilla ed è cruciale per la crescita delle piante nelle applicazioni orticole.
• Flusso Radiante (Potenza Ottica): Il valore tipico è 1500 mW. Il flusso radiante minimo garantito è 1300 mW.
• Flusso Fotonico Fotosintetico (PPF): 5.28 µmol/s. Questa metrica quantifica il numero di fotoni attivi per la fotosintesi emessi al secondo, direttamente rilevante per l'efficacia orticola.
• Efficienza Radiante: 57.1%. Viene calcolata come (Flusso Radiante / Potenza Elettrica in Ingresso) ed è un indicatore chiave delle prestazioni di conversione elettro-ottica del LED.
• Angolo di Visione: Tipicamente 120°, fornisce un pattern di radiazione ampio adatto per l'illuminazione di aree estese.

2.3 Specifiche Termiche e di Affidabilità

• Livello di Sensibilità all'Umidità (MSL): Livello 1. Questo è il livello più robusto, indica una durata di vita illimitata a ≤30°C/85% UR e nessuna necessità di pre-essiccazione obbligatoria prima della saldatura a rifusione, semplificando la gestione dell'inventario.
• Condizioni di Conservazione: da -40°C a +100°C. Una corretta conservazione in questo intervallo è essenziale per mantenere la saldabilità e le prestazioni.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

La nomenclatura del prodotto segue un sistema di codifica dettagliato:ELSWF – ABCDE – FGHIJ – V1234.

• AB: Rappresenta il bin di prestazione del flusso luminoso minimo (lm) o del flusso radiante (mW).
• C: Indica il pattern di radiazione (es. "1" per Lambertiano).
• D: Denota il colore (es. "L" per Royal Blue, 445-460nm).
• E: Specifica il consumo di potenza (es. "2" per 2W).
• H: Definisce il tipo di confezionamento (es. "P" per Nastro).
• V1234: Codifica il bin della tensione diretta e il bin del colore/TCC.

Ad esempio, il numero di parteELSWF-S41L2-6FPNM-DB4B6si decodifica come un LED Shwo(F) con bin di flusso radiante S41, pattern Lambertiano (1), colore Royal Blue (L), potenza 2W (2), fornito su nastro (P), con specifici bin di tensione diretta e colore DB4B6.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene l'estratto PDF fornito elenchi queste curve nell'indice, i dati grafici specifici non sono inclusi nel testo dato. Tipicamente, una scheda tecnica di questo tipo conterrebbe i seguenti grafici essenziali:

• Uscita Luminosa vs. Temperatura del Pad Termico: Questa curva mostra come il flusso radiante diminuisce all'aumentare della temperatura del pad termico del LED. Una gestione termica efficace è fondamentale per mantenere l'output.
• Flusso Luminoso/Radiante Relativo vs. Corrente Diretta: Illustra la relazione sub-lineare tra corrente di pilotaggio e output luminoso, evidenziando il calo di efficienza a correnti più elevate.
• Tensione Diretta vs. Corrente Diretta (Curva I-V): Essenziale per il progetto del driver, mostra la tensione richiesta per ottenere una corrente target.
• Lunghezza d'Onda vs. Corrente Diretta: Mostra eventuali spostamenti nella lunghezza d'onda dominante al variare della corrente di pilotaggio.
• Distribuzione Spettrale di Potenza: Un grafico che traccia la potenza radiante in funzione della lunghezza d'onda, definendo le caratteristiche cromatiche dell'emissione Royal Blue.
• Curve di Derating della Corrente: Grafici che specificano la corrente diretta massima consentita in funzione della temperatura del pad termico per garantire che T_Jnon venga superata.
• Pattern di Radiazione: Diagrammi polari che mostrano la distribuzione spaziale dell'intensità luminosa (es. Lambertiano).

5. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

5.1 Dimensioni Meccaniche

Il LED utilizza un package SMD 3535 (footprint 3.5mm x 3.5mm). Il disegno meccanico dettagliato nella scheda tecnica fornisce le dimensioni precise del corpo del package, dell'altezza della lente e delle tolleranze, critiche per il layout del PCB e il progetto ottico.

5.2 Configurazione Pad e Polarità

Il diagramma del footprint mostra la disposizione dei pad dell'anodo e del catodo. La polarità corretta è vitale per il funzionamento. Il design del pad termico è cruciale per la dissipazione del calore; la scheda tecnica specifica il pattern e la copertura consigliati per lo stencil della pasta saldante su questo pad per garantire un trasferimento termico ottimale al PCB.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

• Saldatura a Rifusione: Il componente è classificato per una temperatura di picco massima di saldatura di 260°C, compatibile con i profili standard di rifusione senza piombo (SnAgCu). Sono consentiti al massimo 2 cicli di rifusione.
• Manipolazione: Nonostante l'elevata classificazione ESD (8kV), durante la manipolazione e l'assemblaggio devono essere osservate le normali precauzioni ESD.
• Conservazione: Essendo un dispositivo MSL Livello 1, non sono richiesti imballaggi speciali anti-umidità o pre-essiccazione in condizioni standard di fabbrica (<30°C/85% UR).

7. Confezionamento e Informazioni per l'Ordine

I LED sono disponibili nel confezionamento standard dell'industria:

• Confezionamento su Nastro per Emettitori: I componenti sono posizionati in nastro portante goffrato per l'assemblaggio automatizzato pick-and-place.
• Confezionamento su Bobina per Emettitori: Il nastro è avvolto su bobine. La scheda tecnica specifica la quantità per bobina, larghezza del nastro, spaziatura delle tasche e dimensioni della bobina.
• Etichettatura del Prodotto: Bobine e scatole sono etichettate con il numero di parte, quantità, codice data e altre informazioni di tracciabilità.

8. Raccomandazioni per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Illuminazione Orticola: Applicazione primaria. La lunghezza d'onda Royal Blue di 452.5nm è ottimale per promuovere la crescita vegetativa, controllare la morfologia delle piante e migliorare la produzione di metaboliti secondari in agricoltura in ambiente controllato (CEA), fattorie verticali e integrazione in serra.
• Illuminazione Decorativa e per Spettacoli: Utilizzata in illuminazione architettonica, illuminazione scenica e ambienti a tema dove sono desiderati effetti blu saturi.
• Illuminazione per Segnali e Simboli: Adatta per retroilluminazione di indicatori, segnaletica e altre applicazioni che richiedono una sorgente di luce blu ad alta intensità.

8.2 Considerazioni di Progetto

• Gestione Termica: Questo è il fattore di progetto più critico. Con una resistenza termica di ~10-12°C/W, è obbligatorio un percorso termico di alta qualità dal pad termico al dissipatore. Utilizzare un PCB con sufficienti via termici e possibilmente una scheda a nucleo metallico (MCPCB) o un substrato metallico isolato (IMS) per applicazioni ad alta potenza. Mantenere la temperatura del pad termico il più bassa possibile per massimizzare l'output luminoso e la longevità.
• Pilotaggio Elettrico: Utilizzare un driver LED a corrente costante. La corrente di esercizio tipica è 700mA, ma i progetti devono fare riferimento alle curve di derating in base alla temperatura di esercizio prevista. Assicurarsi che il driver sia compatibile con l'intervallo di tensione diretta del bin selezionato.
• Progetto Ottico: Il pattern Lambertiano di 120° è adatto per una copertura ampia. Ottiche secondarie (lenti, riflettori) possono essere utilizzate per collimare o modellare il fascio per applicazioni specifiche.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Sebbene un confronto diretto fianco a fianco con altri prodotti non sia fornito nella scheda tecnica, le caratteristiche chiave di differenziazione della serie Shwo(F) possono essere dedotte:

• Alta Efficienza Radiante (57.1%): Indica un'eccellente conversione della potenza elettrica in potenza ottica utile (fotoni Royal Blue), che si traduce in un minor consumo energetico e un carico termico ridotto per un dato output luminoso in orticoltura.
• Protezione ESD Integrata da 8kV: Offre una robustezza superiore rispetto a molti LED senza protezione integrata, riducendo i tassi di guasto in produzione e uso sul campo.
• Package in Ceramica: Fornisce prestazioni termiche e affidabilità a lungo termine migliori rispetto ai package in plastica, specialmente sotto pilotaggio ad alta potenza e cicli termici.
• Conformità Completa: Soddisfa gli standard RoHS, REACH e Senza Alogeni, facilitando l'uso nei mercati globali con normative ambientali severe.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Qual è la differenza tra Flusso Radiante (mW) e Flusso Fotonico Fotosintetico (PPF)?
R: Il Flusso Radiante misura la potenza ottica totale emessa in watt. Il PPF misura il numero di fotoni al secondo nell'intervallo della radiazione fotosinteticamente attiva (PAR, 400-700nm) utilizzabili dalle piante. Per un LED Royal Blue monocromatico, sono direttamente correlati, ma il PPF è la metrica preferita per l'efficacia orticola.

D: Posso pilotare questo LED a 1000mA in modo continuo?
R: No. Il Valore Massimo Assoluto di 1000mA è specificato con un duty cycle di 1/10. Per il funzionamento continuo (DC), è necessario utilizzare le curve di derating. Ad una temperatura tipica del pad termico di 85°C, la corrente continua massima consentita sarà significativamente inferiore a 1000mA per mantenere la temperatura di giunzione sotto i 125°C.

D: Perché il Livello di Sensibilità all'Umidità (MSL 1) è importante?
R: MSL 1 significa che il componente non è suscettibile a danni indotti dall'umidità ("popcorning") durante la saldatura a rifusione. Non richiede imballaggio in busta essiccante o pre-essiccazione prima dell'uso, semplificando la logistica e i processi di produzione rispetto a componenti con MSL più alto (es. MSL 2a, 3).

D: Come interpreto il numero di parte per l'ordine?
R: È necessario specificare il numero di parte completo, come ELSWF-S41L2-6FPNM-DB4B6, che definisce tutte le caratteristiche chiave: bin del flusso, colore, potenza, confezionamento e bin elettrici. Ordinare solo per il nome generico della serie non è sufficiente.

11. Caso Pratico di Progetto e Utilizzo

Caso: Progettazione di un Modulo LED per la Propagazione delle Piantine
Un produttore di luci per coltivazione sta progettando un modulo compatto per promuovere una crescita delle piantine forte e compatta. Seleziona il LED Shwo(F) Royal Blue per la sua lunghezza d'onda mirata.

1. Progetto Elettrico: Mirando a un PPF di 50 µmol/s per modulo, calcolano di aver bisogno di circa 10 LED (50 / 5.28 ≈ 9.5). Scelgono di pilotare ogni LED a 700mA con un driver a corrente costante. Selezionano un numero di parte con un bin di tensione diretta (V_f) che corrisponde all'intervallo di tensione di uscita del loro driver quando 10 LED sono collegati in serie.
2. Progetto Termico: Il modulo sarà raffreddato passivamente. Progettano un MCPCB in alluminio con uno spesso strato di rame e una serie di via termici sotto il pad termico di ciascun LED. Modellano la temperatura prevista del pad termico a 75°C nel dispositivo finale. Consultando la curva di derating per 75°C, confermano che il funzionamento a 700mA è all'interno dell'area di funzionamento sicuro.
3. Progetto Meccanico e Ottico: I LED sono posizionati su una griglia di 3.5mm. Dato l'angolo del fascio di 120°, non vengono utilizzate ottiche secondarie, poiché è desiderata una copertura ampia e uniforme sul vassoio delle piantine.
4. Risultato: Il modulo fornisce in modo efficiente lo spettro blu target, promuovendo uno sviluppo sano delle piantine senza un eccessivo allungamento del fusto, mentre il progetto termico affidabile garantisce prestazioni a lungo termine.

12. Introduzione al Principio Operativo

Il LED Shwo(F) è una sorgente luminosa a semiconduttore basata sulla tecnologia dei materiali nitruro di indio e gallio (InGaN). Quando una tensione diretta viene applicata tra anodo e catodo, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva del chip semiconduttore. Essi si ricombinano, rilasciando energia sotto forma di fotoni. La composizione specifica della struttura a pozzo quantico InGaN determina la lunghezza d'onda della luce emessa - in questo caso, Royal Blue a circa 452.5 nm. Il package in ceramica fornisce supporto meccanico, connessioni elettriche e una lente primaria che modella l'output luminoso in un pattern Lambertiano. Il diodo di protezione ESD integrato protegge la sensibile giunzione semiconduttore da eventi di scarica elettrostatica.

13. Tendenze e Sviluppi Tecnologici

Lo sviluppo di LED come la serie Shwo(F) è guidato da diverse tendenze chiave del settore:

• Aumento dell'Efficienza (lm/W o Efficienza Radiante): I continui miglioramenti nella scienza dei materiali e nel design dei chip spingono sempre più in alto l'efficienza wall-plug, riducendo il consumo energetico e le esigenze di gestione termica per la stessa output luminoso.
• Maggiore Densità di Potenza: Package come il 3535 vengono pilotati a correnti più elevate per fornire più luce da un'area più piccola, consentendo apparecchi di illuminazione più compatti e intensi.
• Ottimizzazione per Applicazione Specifica: Piuttosto che LED bianchi generici, c'è una forte tendenza verso LED ottimizzati per bande spettrali specifiche. L'orticoltura è un esempio primario, con LED progettati per lunghezze d'onda precise che corrispondono ai fotorecettori delle piante (es. Royal Blue per l'assorbimento della clorofilla, Rosso Lontano per la risposta del fitocromo).
• Migliore Affidabilità e Robustezza: Caratteristiche come elevate classificazioni ESD, package in ceramica e design resistenti all'umidità stanno diventando standard per componenti di grado professionale, garantendo una maggiore durata di vita in applicazioni impegnative.
• Integrazione e Standardizzazione: L'uso di footprint standard (es. 3535) e confezionamento semplifica il progetto e consente la compatibilità con seconde fonti, mentre i circuiti di protezione integrati aggiungono valore e affidabilità.