ELCH07-5070J6J7294310-N8 LED Datasheet - Pacchetto 7.0x7.0x?mm - Tensione Diretta 2.95-4.35V - Flusso Luminoso 240lm - Bianco 6000K - Documentazione Tecnica in Inglese

1. Panoramica del Prodotto

L'ELCH07-5070J6J7294310-N8 è un componente LED bianco ad alta potenza progettato per applicazioni che richiedono elevata emissione luminosa e affidabilità. Appartiene alla serie CHIN ed è caratterizzato dal suo compatto package per montaggio superficiale. Il dispositivo è specificato per la produzione di massa, indicandone la maturità e stabilità per la fabbricazione in volumi.

La tecnologia di base si fonda su materiali semiconduttori InGaN (Nitruro di Indio e Gallio), progettati per emettere luce bianca. Questo LED non è concepito per funzionare in polarizzazione inversa, un aspetto critico per i progettisti di circuiti.

2. Approfondimento delle Specifiche Tecniche

Questa sezione fornisce un'analisi dettagliata e obiettiva dei principali parametri tecnici specificati nella scheda tecnica.

2.1 Valori Massimi Assoluti

I valori assoluti massimi definiscono i limiti oltre i quali potrebbe verificarsi un danno permanente al dispositivo. Si sconsiglia vivamente di operare in modo continuativo a tali limiti o in loro prossimità.

• Corrente continua in diretta (I_F): 350 mA. Questa è la massima corrente continua in diretta che il LED può sopportare.
• Corrente di picco impulsiva (I_Pulse): 1500 mA. Questa elevata corrente è consentita solo in specifiche condizioni di impulso: una larghezza massima dell'impulso di 400 ms e un massimo duty cycle del 10% (ad esempio, 400 ms ON, 3600 ms OFF). Questa modalità è tipica per applicazioni di flash fotografico.
• Resistenza ESD (V_B): 8000 V (Human Body Model). Questo elevato valore indica una robusta protezione dalle scariche elettrostatiche, fondamentale durante l'assemblaggio e nell'applicazione finale.
• Temperatura di giunzione (T_J)125 °C. Temperatura massima consentita della giunzione del semiconduttore stessa.
• Resistenza Termica (R_θ): 10 °C/W (giunzione-piedino). Questo parametro è vitale per la progettazione della gestione termica. Indica che per ogni watt di potenza dissipata, la temperatura della giunzione aumenterà di 10°C rispetto alla temperatura del piedino (pad di saldatura). È necessario un efficace dissipatore di calore per mantenere T_J entro i limiti.
• Operating & Storage Temperature: rispettivamente da -40°C a +85°C / da -40°C a +110°C.
• Dissipazione di Potenza (Modalità Impulso): 6 W. Questa è la potenza massima che il package può gestire in funzionamento impulsivo, correlata alla corrente di picco nominale in impulso.
• Temperatura di Saldatura: 260°C massimo, con un limite di 2 cicli di rifusione.
• Angolo di Visuale (2θ_1/2): 125 gradi (±5°). Questo ampio angolo di visuale è caratteristico di un pattern di emissione Lambertiano o quasi-Lambertiano.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi parametri sono testati in condizioni standard (T_{Piazzola di saldatura} = 25°C, impulso di 50ms) e rappresentano le prestazioni tipiche.

• Flusso Luminoso (Φ_v): 200-300 lm, con un valore tipico di 240 lm a I_F = 1000mA. Si applica una tolleranza di misura di ±10%. Questa elevata potenza in uscita la rende adatta per compiti di illuminazione.
• Tensione Diretta (V_F): da 2,95V a 4,35V a I_F = 1000mA, con una tolleranza di misura di ±0,1V. L'ampia gamma richiede un'attenta progettazione del driver ed è gestita tramite binning.
• Temperatura di Colore Correlata (CCT): da 5000K a 7000K. Il valore tipico è 6000K, collocandolo nella gamma del "bianco freddo".
• Efficienza Ottica: 65 lm/W a 1000mA. Questa è una cifra chiave di merito per l'efficienza energetica.

2.3 Affidabilità e Manipolazione

• Moisture Sensitivity Level (MSL): Classe 1. Questo è il livello più robusto, il che significa che il dispositivo ha una durata di vita illimitata a ≤30°C/85% UR e non richiede pre-essiccazione prima della saldatura a rifusione in condizioni standard.
• Test di AffidabilitàTutte le specifiche sono garantite da un test di affidabilità di 1000 ore, con il criterio che la degradazione del flusso luminoso sia inferiore al 30%.
• Nota sulle Condizioni di TestTutti i dati di affidabilità e correlazione sono testati utilizzando una scheda a circuito stampato con nucleo metallico (MCPCB) da 1,0 x 1,0 cm² in condizioni di "gestione termica superiore". Le prestazioni nel mondo reale possono variare se la gestione termica è meno efficace.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nella produzione di massa, i LED vengono selezionati (binning) in base a parametri chiave. Il numero di parte ELCH07-5070J6J7294310-N8 codifica alcuni di questi bin.

3.1 Binning della Tensione Diretta

La tensione diretta è suddivisa in cinque codici (2932, 3235, 3538, 3841, 4143). Il codice indica la tensione minima e massima in decimi di volt. Ad esempio, il bin "2932" copre V_F da 2.95V a 3.25V. Il "2932" nel numero di parte indica che questo specifico LED rientra in questo bin di tensione.

3.2 Luminous Flux Binning

Il flusso luminoso è classificato in due codici principali a 1000mA: J6 (200-250 lm) e J7 (250-300 lm). Il codice "J6" nel numero di parte specifica la classe del flusso luminoso.

3.3 Color (White) Binning

Il punto di bianco è definito sul diagramma di cromaticità CIE 1931 ed è correlato a un intervallo di Temperatura di Colore (CCT). Sono definite due categorie principali:

• Bin 5057: Intervallo CCT da 5000K a 5700K. Definito da un quadrilatero sul grafico CIE.
• Bin 5770: Intervallo CCT da 5700K a 7000K. Definito da un quadrilatero diverso.

Il "72943" nel numero di parte corrisponde probabilmente a coordinate cromatiche specifiche all'interno di uno di questi bin. La tolleranza di misura per le coordinate cromatiche è ±0.01.

4. Performance Curve Analysis

La scheda tecnica fornisce diversi grafici che illustrano le tendenze delle prestazioni. Comprenderli è fondamentale per l'ottimizzazione del design.

4.1 Forward Voltage vs. Forward Current (V_F-I_F Curve)

La curva mostra una relazione non lineare. V_F aumenta con I_F, partendo da circa 2,4V a corrente molto bassa e raggiungendo approssimativamente 4,0V a 1500mA. Questa curva è essenziale per selezionare un driver a corrente costante appropriato e calcolare la dissipazione di potenza (P_d = V_F * I_F).

4.2 Flusso Luminoso vs. Corrente Diretta

Il flusso luminoso relativo aumenta in modo sub-lineare con la corrente. Sebbene l'output aumenti con la corrente, l'efficienza (lm/W) tipicamente diminuisce a correnti più elevate a causa dell'aumento del calore e degli effetti di "droop" nel semiconduttore. La curva mostra l'output relativo, con 1000mA come punto di riferimento (1.0 sull'asse Y).

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

La CCT mostra una leggera variazione con la corrente di pilotaggio, aumentando da circa 5600K a bassa corrente a circa 6000K a 1000mA. Questo spostamento è importante per le applicazioni in cui la coerenza del colore è critica.

4.4 Curva di Derating della Corrente Diretta

Questo è senza dubbio il grafico più critico per un funzionamento affidabile. Mostra la massima corrente diretta continua ammissibile in funzione della temperatura del pad di saldatura (T_{Piazzola di saldatura}). La curva si basa sul mantenimento della temperatura di giunzione (T_J) a o al di sotto del suo massimo di 125°C. Ad esempio:

• A T_{Piazzola di saldatura} A 25°C, la corrente massima è di circa 600mA.
• A T_{Piazzola di saldatura} A 75°C, la corrente massima scende a circa 300mA.
• A T_{Piazzola di saldatura} A 100°C, la corrente massima è quasi 0mA.

Questo grafico impone una progettazione termica efficace. La condizione di test di 1000mA è un valore nominale impulsivo o a breve termine, non un punto di funzionamento continuo senza un raffreddamento eccezionale.

4.5 Relative Distribuzione Spettrale & Radiation Pattern

Il grafico spettrale mostra un ampio picco di emissione nella regione blu (intorno ai 450nm) proveniente dal chip InGaN, combinato con un'emissione più ampia del fosforo giallo, risultando in luce bianca. I grafici del diagramma di radiazione confermano una distribuzione Lambertiana (legge del coseno), con pattern di intensità uguali sugli assi X e Y, fornendo un ampio e uniforme angolo di visione di 125 gradi.

5. Mechanical & Package Information

5.1 Dimensioni del Confezionamento

Il LED è in un package a montaggio superficiale con un ingombro di circa 7.0mm x 7.0mm (come indicato da "5070" nel numero di parte, probabilmente 5.0mm x 7.0mm o 7.0mm x 7.0mm). Il disegno dimensionale esatto mostra le caratteristiche principali, inclusi i pad di saldatura, la forma della lente e l'indicatore di polarità. Le tolleranze sono tipicamente ±0.1mm salvo diversa specifica. Il package include una lente integrata che definisce l'angolo di visione di 125 gradi.

5.2 Identificazione della Polarità

Il package include segni o caratteristiche fisiche (come un angolo smussato) per identificare l'anodo e il catodo. La corretta polarità è essenziale durante l'assemblaggio per prevenire danni da connessione inversa.

6. Soldering & Assembly Guidelines

• Saldatura a rifusione: La temperatura massima di saldatura è di 260°C. Il componente può resistere a un massimo di 2 cicli di rifusione. Sono applicabili i profili standard di rifusione senza piombo (IPC/JEDEC J-STD-020).
• Gestione termica: Questa è la preoccupazione principale. La bassa resistenza termica (10°C/W) è efficace solo se i pad di saldatura sono collegati a un'area termica di dimensioni adeguate sul PCB, che a sua volta deve essere collegata a un dissipatore di calore. L'uso di un MCPCB o di un substrato metallico isolato (IMS) è altamente raccomandato per qualsiasi applicazione che spinga il LED vicino ai suoi valori massimi nominali.
• Precauzioni ESD: Sebbene classificato per 8kV HBM, devono comunque essere seguite le procedure standard di manipolazione ESD (postazioni di lavoro messe a terra, braccialetti antistatici).
• Storage: Essendo un dispositivo MSL Level 1, non è richiesto alcuno stoccaggio a secco speciale nelle normali condizioni di fabbrica.

7. Packaging & Ordering Information

7.1 Confezionamento in Nastro e Bobina

I LED sono forniti in confezione resistente all'umidità su nastri portacomponenti goffrati. Ogni bobina contiene 2000 pezzi. Il nastro portacomponenti ha dimensioni che garantiscono una tenuta sicura e il corretto orientamento (polarità) durante l'assemblaggio automatizzato pick-and-place. Le dimensioni della bobina sono fornite per l'integrazione nelle apparecchiature di assemblaggio automatizzato.

7.2 Spiegazione dell'Etichetta

L'etichetta di imballaggio include diversi campi chiave:

• P/N: Il numero di parte completo (ad esempio, ELCH07-5070J6J7294310-N8).
• LOT NO: Codice di tracciabilità per lotto di produzione.
• QTYQuantità nella confezione.
• CAT (Luminous Flux Bin)Ad esempio, J6.
• HUE (Color Bin): ad esempio, 72943.
• REF (Bin Tensione Diretta): ad esempio, 2932.
• MSL-X: Livello di Sensibilità all'Umidità.

8. Suggerimenti per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

Il datasheet elenca diverse applicazioni, che possono essere prioritarie in base alle caratteristiche del LED:

1. Flash Fotocamera Telefono Mobile / Luce StroboscopicaL'elevata corrente di picco dell'impulso (1500mA) e l'alto flusso luminoso ne fanno un'applicazione primaria. I brevi impulsi ad alta potenza sono ideali per illuminare le scene per la fotografia.
2. Torcia per DV / Illuminazione PortatileL'elevata potenza continua in uscita (con un adeguato dissipatore di calore) si adatta a luci video portatili o torce.
3. Illuminazione Specializzata per Interni/Esterni: Include luci segnaletiche di orientamento (cartelli di uscita, luci per gradini), illuminazione decorativa e illuminazione interna/esterna automobilistica. L'ampio angolo di visione è vantaggioso per l'illuminazione di aree.
4. Retroilluminazione TFT: Per display più grandi che richiedono alta luminosità, sebbene siano necessarie ottiche secondarie per dirigere la luce.

8.2 Considerazioni di Progettazione

• Selezione del Driver: È obbligatorio un driver a corrente costante. Il driver deve essere in grado di fornire fino alla corrente richiesta (considerando il derating) e sopportare la massima V_F del bin selezionato. Per le applicazioni flash, è necessario un driver in grado di fornire impulsi ad alta corrente.
• Progettazione Termica: Questo punto non può essere sottolineato abbastanza. Calcolare la dissipazione di potenza prevista (V_F * I_FUtilizzare la resistenza termica (R_θ) e la curva di derating per determinare il necessario dissipatore termico, in modo da mantenere la temperatura del punto di saldatura sufficientemente bassa per consentire la corrente di pilotaggio desiderata. Per progetti critici, si raccomanda l'utilizzo di simulazioni termiche tramite Analisi agli Elementi Finiti (FEA).
• Progettazione OtticaIl pattern Lambertiano offre un'ampia copertura. Per fasci focalizzati (ad esempio, una torcia), sarà necessario un riflettore secondario o una lente collimatrice.
• Coerenza del Binning: Per le applicazioni in cui più LED sono utilizzati insieme (ad esempio, in un array per una luce video), specificare bin stretti per la tensione diretta, il flusso luminoso e soprattutto il colore, per garantire un aspetto uniforme e una condivisione bilanciata della corrente.

9. Technical Comparison & Differentiation

Sebbene un confronto diretto con i concorrenti non sia presente nella scheda tecnica, le principali caratteristiche distintive di questo LED possono essere dedotte:

• Elevata Capacità di Corrente Impulsiva: La specifica di 1500mA per gli impulsi è una caratteristica di spicco progettata per applicazioni di flash fotografici, aspetto che molti LED ad alta potenza per uso generico non enfatizzano.
• Robusta Protezione ESD: 8kV HBM rappresenta un elevato livello di protezione, migliorando l'affidabilità durante la manipolazione e l'assemblaggio da parte dell'utente finale.
• Livello MSL 1: Semplifica la gestione dell'inventario e il processo di assemblaggio rispetto ai LED con classificazioni MSL più elevate (3, 2a, ecc.) che richiedono imballaggio a secco e pre-essiccazione.
• Dati di Affidabilità Espliciti: The mention of a 1000-hour test with a <30% flux degradation criterion provides a quantitative reliability claim.
• Binning CompletoLa struttura dettagliata di binning per tensione, flusso e colore consente ai progettisti di selezionare la classe di prestazioni precisa necessaria per la loro applicazione, consentendo una qualità e una coerenza superiori nel prodotto finale.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

10.1 Posso alimentare questo LED in modo continuo a 1000mA?

Risposta: Non senza una gestione termica eccezionale. La corrente nominale di 1000mA è fornita in specifiche condizioni di test (impulso di 50ms, T_{Piazzola di saldatura}=25°C). La curva di derating mostra che per un funzionamento continuo (DC), la corrente massima è significativamente inferiore—circa 600mA a una temperatura del punto di saldatura di 25°C, e inferiore a temperature più elevate. Un funzionamento continuo a 1000mA supererebbe quasi certamente la temperatura di giunzione massima, portando a un rapido degrado e guasto.

10.2 Qual è la differenza tra il flux bin J6 e J7?

Risposta: Il bin J6 copre un flusso luminoso da 200 a 250 lumen a 1000mA, mentre il bin J7 copre da 250 a 300 lumen. Il "J6" nel numero di parte specifica che il flusso minimo garantito per questo particolare dispositivo rientra nell'intervallo inferiore. Per applicazioni che richiedono la massima luminosità, è necessario specificare il bin J7.

10.3 Come interpreto il codice del contenitore di tensione "2932"?

Risposta: Il codice "2932" significa che la tensione diretta dei LED in questo bin è compresa tra 2,95 volt ("29" rappresenta 2,9, con l'ultima cifra che specifica i centesimi) e 3,25 volt ("32"). Ciò consente ai progettisti di prevedere con maggiore precisione il consumo energetico e il margine di tensione necessario per il driver.

10.4 È assolutamente necessario un dissipatore di calore?

Risposta: Sì, per qualsiasi funzionamento oltre correnti molto basse. La resistenza termica di 10°C/W significa che anche con una modesta corrente di 350mA e una V_F di 3.5V (dissipando circa 1.23W), la temperatura di giunzione sarebbe di 12.3°C superiore alla temperatura del punto di saldatura. Senza un dissipatore, la temperatura del punto di saldatura salirà rapidamente verso la temperatura ambiente più questo delta, spingendo la temperatura di giunzione verso il suo limite. Un corretto progetto termico è non negoziabile per prestazioni e longevità.

11. Design-in Case Study

Scenario: Progettazione di un modulo flash per fotocamera di smartphone.

1. Requisito: Need a very bright, short-duration flash. Assume a pulse width of 300ms, with a duty cycle < 10%.
2. Selezione LEDQuesto LED è adatto grazie alla sua corrente di picco d'impulso di 1500mA e all'elevata emissione luminosa.
3. Condizione di Pilotaggio: Decidere di guidarlo a 1200mA durante l'impulso. Controllare la V_F-I_F curva: V_F ~ 4.1V. Potenza dell'impulso = 4.92W.
4. Controllo TermicoL'impulso è breve (300ms), quindi la potenza media è bassa a causa del basso duty cycle. La principale preoccupazione termica è il calore accumulato durante una raffica di foto. Le dimensioni ridotte di un telefono limitano la dissipazione del calore. Il progetto deve garantire che la temperatura del punto di saldatura non superi, ad esempio, 80°C durante una sessione fotografica, facendo riferimento alla curva di derating.
5. DriverSelezionare un driver IC compatto per LED flash, compatibile con batterie agli ioni di litio, in grado di erogare impulsi da 1200mA e dotato di timer di sicurezza.
6. OtticaUtilizzare un semplice diffusore o riflettore per distribuire la luce ed evitare punti di luce intensa (hotspot) nelle fotografie.
7. BinningSpecificare un bin di colore stretto (ad esempio, 5770) e un singolo bin di tensione (ad esempio, 3538) per garantire una colorazione del flash e prestazioni del driver uniformi su tutti i telefoni prodotti.

12. Technical Principle Introduction

Questo LED genera luce bianca utilizzando un metodo comune ed efficiente: Luce Bianca a Conversione di Fosforo.

1. Un chip semiconduttore realizzato in InGaN emette luce blu ad alta energia quando una corrente elettrica lo attraversa (elettroluminescenza).
2. Questa luce blu viene parzialmente assorbita da uno strato di materiale fosforico giallo (o giallo e rosso) depositato direttamente sul chip o nelle sue vicinanze.
3. Il fosforo riemette l'energia assorbita come luce gialla (e rossa) a minore energia attraverso un processo chiamato fotoluminescenza.
4. La restante luce blu non assorbita si mescola con la luce gialla/rossa emessa, e l'occhio umano percepisce questa miscela come luce bianca. Le proporzioni esatte determinano la Temperatura di Colore Correlata (CCT)—più blu risulta in "bianco freddo" (CCT più alta, come 6000K), mentre più giallo/rosso risulta in "bianco caldo" (CCT più bassa).

L'ampio angolo di visuale è ottenuto incapsulando il chip e il fosforo in una lente in silicone a forma di cupola, che fornisce anche protezione ambientale.

13. Industry Trends & Context

Questa scheda tecnica riflette diverse tendenze in corso nel settore dei LED ad alta potenza:

• Maggiore Integrazione per Applicazioni SpecifichePiuttosto che essere un componente generico, questo LED è chiaramente ottimizzato per il flash della fotocamera e l'illuminazione portatile, con specifiche come l'elevata corrente di impulso che hanno la priorità rispetto ai valori estremi di guida continua. Ciò mostra una tendenza verso l'ottimizzazione specifica per l'applicazione.
• Enfasi sull'Affidabilità e sulla Quantificazione: The inclusion of explicit reliability test criteria (1000hr, <30% degradation) and detailed thermal derating data responds to market demand for predictable longevity, especially in consumer electronics where warranty costs are a concern.
• Advanced Binning for QualityIl binning multi-parametro (flusso, tensione, colore) consente una maggiore qualità e coerenza nei prodotti finali. Ciò è cruciale per applicazioni come l'illuminazione di retroilluminazione dei display o l'illuminazione architettonica, dove l'uniformità del colore è visibile e importante.
• Robustness for Automated AssemblyCaratteristiche come il livello MSL 1, l'imballaggio tape-and-reel e la marcatura chiara della polarità sono progettate per la compatibilità con linee di assemblaggio SMT (Surface-Mount Technology) automatizzate ad alta velocità, riducendo i costi di produzione e i tassi di difettosità.
• Gestione Termica come Vincolo Progettuale di Primo OrdineLa rilevanza dei dati termici (R_θ, curve di derating) sottolinea che le prestazioni dei moderni LED ad alta potenza sono fondamentalmente limitate dalla dissipazione del calore, non solo dalle proprietà elettriche o ottiche. I progetti di successo trattano il LED e il suo dissipatore come un unico sistema integrato.