Scheda Tecnica LED CHIN Serie ELCH06-BJ4J6Z10-N0 - LED Bianco Alta Potenza - 200lm @ 1000mA - 6000K CCT - Package 2.04x1.64mm - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LED CHIN Serie ELCH06-BJ4J6Z10-N0 è un LED ad alta potenza per montaggio superficiale, progettato per applicazioni che richiedono elevata emissione luminosa ed efficienza. Utilizza la tecnologia a semiconduttore InGaN per produrre luce bianca. Il dispositivo è caratterizzato da un package compatto, alto flusso luminoso e prestazioni robuste in funzionamento impulsivo, rendendolo adatto per compiti di illuminazione impegnativi.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

I vantaggi principali di questo LED includono un flusso luminoso tipico elevato di 200 lumen con una corrente di pilotaggio di 1000mA, risultando in un'efficienza ottica di circa 54 lumen per watt. È dotato di protezione ESD integrata fino a 8kV, migliorandone l'affidabilità nella manipolazione. Con un Livello di Sensibilità all'Umidità (MSL) di Classe 1, offre una buona durata di conservazione ed è adatto per i processi standard di montaggio SMT. Il dispositivo è conforme RoHS e senza piombo. I suoi mercati chiave sono i flash per fotocamera di dispositivi mobili (luci stroboscopiche), luci torcia per video digitali, illuminazione generale interna e decorativa, retroilluminazione TFT e varie applicazioni di illuminazione interna ed esterna automobilistica.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

Questa sezione fornisce un'analisi dettagliata e oggettiva delle specifiche tecniche chiave del dispositivo come definite nella scheda tecnica.

2.1 Valori Massimi Assoluti

I limiti operativi del dispositivo sono critici per un design affidabile. La massima corrente diretta continua (IF) è 350 mA. Tuttavia, può gestire una corrente di picco impulsiva (IPulse) di 1500 mA in condizioni specifiche: una larghezza di impulso di 400ms seguita da un tempo di spegnimento di 3600ms, o con una durata massima di 50ms e un ciclo di lavoro non superiore al 10%. La massima temperatura di giunzione (TJ) è 125°C, con una resistenza termica giunzione-case (Rs) di 10 °C/W. L'intervallo di temperatura operativa va da -40°C a +85°C. È cruciale notare che il LED non è progettato per funzionamento in polarizzazione inversa. Superare questi valori, specialmente simultaneamente o per periodi prolungati, può causare danni permanenti o problemi di affidabilità.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Misurate a una temperatura del pad di saldatura di 25°C in condizioni impulsive (impulso di 50ms), sono definiti i parametri di prestazione chiave. Il flusso luminoso (Фv) ha un valore tipico di 200 lm, con un minimo di 160 lm e un massimo di 250 lm a 1000mA, soggetto a una tolleranza di misura di ±10%. La tensione diretta (VF) a 1000mA varia da un minimo di 2.95V a un massimo di 4.45V, con una tolleranza di misura di ±0.1V. È specificato un parametro speciale a bassa corrente e bassa tensione: a 10 µA, la VF è tipicamente 2.0V. La temperatura di colore correlata (CCT) è tipicamente 6000K, con un intervallo da 4500K a 7000K.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Il dispositivo viene fornito all'interno di specifici bin di prestazione per garantire coerenza nell'applicazione.

3.1 Binning della Tensione Diretta

La tensione diretta è categorizzata in cinque bin, ciascuno coprente un intervallo di 0.3V, misurata a IF=1000mA. I codici bin e i loro corrispondenti intervalli di tensione sono: 2932 (2.95V - 3.25V), 3235 (3.25V - 3.55V), 3538 (3.55V - 3.85V), 3841 (3.85V - 4.15V) e 4144 (4.15V - 4.45V).

3.2 Binning del Flusso Luminoso

Il flusso luminoso è suddiviso in tre categorie a IF=1000mA: J4 (160 lm - 180 lm), J5 (180 lm - 200 lm) e J6 (200 lm - 250 lm). Il numero di parte ELCH06-BJ4J6Z10-N0 indica un bin di flusso J6.

3.3 Binning del Bianco

Il punto di bianco è definito all'interno di specifiche coordinate cromatiche sul diagramma CIE 1931, raggruppate in tre bin di temperatura di colore correlata (CCT): Bin (1) per 4550K (intervallo 4500K-5000K), Bin (2) per 5057K (intervallo 5000K-5700K) e Bin (3) per 5770K (intervallo 5700K-7000K). La tolleranza di misura della coordinata colore è ±0.01. Il numero di parte suggerisce che il dispositivo rientra in una specifica struttura di bin del bianco.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fornisce diverse curve caratteristiche essenziali per comprendere il comportamento del dispositivo in diverse condizioni operative.

4.1 Distribuzione Spettrale e Diagramma di Radiazione

La curva di distribuzione spettrale relativa mostra un ampio spettro di emissione tipico dei LED bianchi a conversione di fosforo, con un picco nella regione blu (dal chip InGaN) e un'ampia emissione gialla del fosforo. Il tipico diagramma di radiazione è Lambertiano, il che significa che l'intensità luminosa è proporzionale al coseno dell'angolo di visione, risultando in un fascio ampio e uniforme. L'angolo di visione (2θ1/2) è di 120 gradi con una tolleranza di ±5 gradi.

4.2 Tensione Diretta vs. Corrente e Flusso Luminoso vs. Corrente

La tensione diretta aumenta con la corrente, caratteristica tipica del comportamento di un diodo. I progettisti devono tenerne conto per garantire un corretto design del driver e della gestione termica. L'output del flusso luminoso aumenta in modo sub-lineare con la corrente diretta. Sebbene pilotare a correnti più elevate produca più luce, genera anche più calore, il che può ridurre efficienza e longevità. La curva mostra la scala del flusso luminoso relativo con la corrente fino a 1500mA.

4.3 Temperatura di Colore vs. Corrente e Derating della Corrente

La temperatura di colore correlata (CCT) può spostarsi leggermente con la corrente di pilotaggio, tipicamente aumentando all'aumentare della corrente. Questa è una considerazione importante per applicazioni critiche per il colore. La curva di derating della corrente diretta è cruciale per il design termico. Mostra la massima corrente diretta continua ammissibile in funzione della temperatura del pad di saldatura. Per mantenere la temperatura di giunzione al di sotto del suo massimo di 125°C, la corrente di pilotaggio deve essere ridotta all'aumentare della temperatura ambiente o della scheda. Ad esempio, a una temperatura del pad di saldatura di 100°C, la massima corrente continua ammissibile è significativamente inferiore rispetto a 25°C.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il LED è contenuto in un package compatto per montaggio superficiale. Le dimensioni chiave dal disegno in vista dall'alto includono una dimensione complessiva del package di circa 2.04 mm di lunghezza e 1.64 mm di larghezza. Il centro ottico è posizionato rispetto ai bordi del package. È indicata la posizione del chip, insieme ai pad separati di anodo e catodo per la connessione elettrica. Tutte le dimensioni sono in millimetri, con tolleranze standard di ±0.1mm salvo diversa specifica.

5.2 Design dei Pad e Identificazione della Polarità

Il package presenta due pad di saldatura chiaramente definiti. I pad di anodo e catodo sono nettamente separati. Una corretta identificazione della polarità è essenziale durante l'assemblaggio per prevenire connessioni inverse, poiché il dispositivo non è progettato per polarizzazione inversa. Il disegno dimensionale fornisce l'esatta geometria e spaziatura dei pad, critica per il design del land pattern del PCB per garantire una buona formazione del giunto di saldatura e stabilità meccanica.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

Il dispositivo è classificato per saldatura a rifusione con una temperatura massima di saldatura (TSol) di 260°C. È qualificato per un massimo di due cicli di rifusione ammissibili, standard per la maggior parte dei componenti SMT. Il Livello di Sensibilità all'Umidità (MSL) è Classe 1, il che significa che il dispositivo può essere conservato indefinitamente in condizioni ≤30°C / 85% UR senza richiedere pre-essiccazione prima della rifusione. Ciò semplifica la logistica e la manipolazione rispetto a componenti con MSL più elevato. Durante il funzionamento del LED, si consiglia di evitare di superare la temperatura operativa massima per più di un'ora consecutiva per garantire l'affidabilità a lungo termine.

7. Suggerimenti Applicativi e Considerazioni di Progettazione

7.1 Scenari Applicativi Tipici

• Flash per Fotocamera di Telefono Mobile:L'elevata capacità di corrente impulsiva (1500mA) e l'alto flusso luminoso lo rendono ideale per applicazioni flash/stroboscopiche in dispositivi mobili. Il design deve concentrarsi sulla gestione dell'elevata dissipazione di potenza istantanea.
• Luce Torcia per DV:Adatto per applicazioni torcia a luminosità costante o variabile in apparecchiature video digitali, richiedendo colore e output stabili.
• Illuminazione Generale:Può essere utilizzato in array per illuminazione interna, illuminazione decorativa o illuminazione d'accento architettonica. La gestione termica sul PCB (MCPCB - PCB a nucleo metallico) è fondamentale per i design ad array.
• Retroilluminazione TFT:La sua elevata luminosità e piccole dimensioni consentono di utilizzarlo in unità di retroilluminazione diretta o a bordo, potenzialmente con guide luminose.
• Illuminazione Automobilistica:Per luci interne mappa, luci porta o luci ausiliarie esterne, considerando l'ampio intervallo di temperatura operativa.

7.2 Considerazioni Critiche di Progettazione

• Gestione Termica:Questo è il fattore più importante. La scheda tecnica nota che per il funzionamento a 1500mA, tutti i test di affidabilità sono stati condotti con "buona gestione termica" utilizzando un MCPCB da 1.0x1.0 cm². I progettisti devono fornire un adeguato percorso termico dai pad di saldatura a un dissipatore. La resistenza termica giunzione-case di 10 °C/W indica che il calore deve essere efficacemente condotto via dal package.
• Pilotaggio della Corrente:Utilizzare un driver a corrente costante, non una sorgente a tensione costante, per garantire un'emissione luminosa stabile e prevenire la fuga termica. Osservare attentamente i valori massimi assoluti sia per le correnti continue che impulsive.
• Design Ottico:Il diagramma di radiazione Lambertiano fornisce un fascio ampio. Per applicazioni focalizzate, saranno necessarie ottiche secondarie (lenti, riflettori). La posizione del centro ottico è fornita nel disegno meccanico per l'allineamento ottico.
• Protezione ESD:Sebbene il dispositivo abbia protezione ESD da 8kV, sono comunque raccomandate le precauzioni standard di manipolazione ESD durante l'assemblaggio.

8. Confronto Tecnico e Differenziazione

Sebbene un confronto diretto richieda dati specifici dei concorrenti, le caratteristiche chiave di differenziazione di questo LED possono essere dedotte dalle sue specifiche. La combinazione di un flusso luminoso relativamente alto (200 lm) da un package compatto 2.04x1.64mm è un vantaggio significativo per applicazioni con vincoli di spazio come i telefoni. La specificata protezione ESD da 8kV è una caratteristica robusta che può superare l'offerta di alcuni concorrenti, migliorando la resa di assemblaggio e l'affidabilità sul campo. La dettagliata struttura di binning per flusso, tensione e colore fornisce ai progettisti prestazioni prevedibili, cruciale per la produzione di massa dove la coerenza è chiave. La capacità di gestire alte correnti impulsive (1500mA) lo rende specificamente adatto per applicazioni flash fotocamera, un segmento con requisiti stringenti.

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

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

R: La scheda tecnica specifica le caratteristiche elettro-ottiche a 1000mA in condizione di impulso di 50ms. La massima corrente continua DC è 350 mA. Pertanto, il funzionamento continuo a 1000mA supera il valore massimo assoluto e non è raccomandato, poiché probabilmente surriscalderebbe e danneggerebbe il LED. Per un funzionamento continuo ad alta luminosità, la corrente deve essere deratata secondo la curva di derating termico basata sulla temperatura effettiva del pad di saldatura.

D: Cosa significa il parametro "Bassa corrente bassa VF@10 µA"?

R: Questo parametro indica la tensione diretta tipica quando viene applicata una corrente molto piccola (10 microampere). È utile per i progettisti di circuiti che potrebbero usare una piccola corrente per rilevare la presenza del LED o per scenari di indicatori standby a bassissimo consumo. È significativamente inferiore alla VF alle correnti operative.

D: Come interpreto il numero di parte ELCH06-BJ4J6Z10-N0?

R: Sebbene la convenzione di denominazione completa non sia esplicitamente dettagliata, basandosi sulle tabelle di binning, "J6" si riferisce probabilmente al bin del flusso luminoso (200-250 lm), e altri segmenti possono codificare il bin della temperatura di colore, il bin della tensione diretta e altre varianti del prodotto. Il prefisso "CHIN Series" e "ELCH06" identifica la famiglia di prodotti.

D: Perché il test di affidabilità si basa su 1000 ore con degradazione IV inferiore al 30%?

R: Questo è uno standard di riferimento di affidabilità industriale per i LED. Indica che dopo 1000 ore di funzionamento in condizioni di test specificate, il degrado del flusso luminoso è garantito essere inferiore al 30%. Questo parametro aiuta a stimare la manutenzione del lumen e la durata del prodotto nell'uso effettivo.

10. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Caso: Progettazione di un Modulo Flash per Fotocamera di Telefono Mobile

Un progettista ha il compito di integrare un flash ad alta potenza in uno smartphone. Seleziona l'ELCH06-BJ4J6Z10-N0 per la sua alta emissione impulsiva e piccole dimensioni. Il processo di progettazione coinvolge:

1. Layout PCB:Creare un land pattern termico sul PCB che corrisponda ai pad di saldatura del LED, utilizzando grandi via termici per connettersi a uno strato di rame interno o a un substrato metallico dedicato per la diffusione del calore.

2. Circuito Driver:Implementare un circuito driver a commutazione o basato su condensatore in grado di fornire l'impulso richiesto di 1500mA per 400ms, con appropriata logica di controllo dal processore della fotocamera del telefono.

3. Elemento Ottico:Progettare o selezionare una lente in plastica o un diffusore posizionato sopra il LED per ampliare o modellare il fascio luminoso per illuminare adeguatamente il campo visivo della fotocamera, assicurando che il centro ottico del LED sia allineato con la lente.

4. Simulazione Termica:Eseguire simulazioni termiche per assicurarsi che l'involucro del telefono e i componenti interni non si surriscaldino durante l'uso ripetuto del flash, implementando potenzialmente limiti software sulla durata o frequenza del flash.

5. Test:Verificare l'emissione luminosa, la coerenza del colore e l'affidabilità in condizioni di camera climatica ad alta temperatura per simulare l'uso reale.

11. Introduzione al Principio di Funzionamento

L'ELCH06-BJ4J6Z10-N0 è un LED bianco a conversione di fosforo. Il suo nucleo è un chip semiconduttore in Nitruro di Gallio e Indio (InGaN), che emette luce nello spettro blu quando la corrente elettrica lo attraversa (elettroluminescenza). Questa luce blu non è utilizzata direttamente. Invece, colpisce uno strato di materiale fosforo (tipicamente Granato di Alluminio e Ittrio drogato con Cerio, o YAG:Ce) depositato sul o attorno al chip. Il fosforo assorbe una porzione dei fotoni blu e ri-emette luce a lunghezze d'onda più lunghe, principalmente nella regione gialla. La combinazione della luce blu rimanente non assorbita e della luce gialla emessa si mescola per produrre la percezione di luce bianca. La tonalità esatta del bianco (temperatura di colore correlata) è determinata dal rapporto tra luce blu e gialla, controllato dalla composizione e dallo spessore del fosforo. Questa tecnologia consente la generazione efficiente di luce bianca di alta qualità da un dispositivo a stato solido.

12. Tendenze Tecnologiche e Contesto

Questo dispositivo esiste all'interno della più ampia tendenza dell'illuminazione a stato solido (SSL) che sostituisce le sorgenti luminose tradizionali. Le tendenze chiave rilevanti includono:

Aumento dell'Efficienza (lm/W):Sebbene questo LED offra 54 lm/W, l'industria continua a spingere per efficienze più elevate, riducendo il consumo energetico per la stessa emissione luminosa.

Qualità e Coerenza del Colore:C'è una crescente enfasi su un alto Indice di Resa Cromatica (CRI) e un binning del colore più stretto per applicazioni dove la riproduzione accurata del colore è vitale, come l'illuminazione commerciale o la fotografia.

Miniaturizzazione e Alta Densità di Flusso:La spinta a concentrare più luce in package più piccoli, come visto con questo LED, continua per applicazioni come dispositivi mobili, fari automobilistici e display ultra-sottili.

Affidabilità e Durata:I miglioramenti nei materiali, nel packaging e nella gestione termica stanno costantemente estendendo la durata dei LED e la manutenzione del lumen, rendendoli adatti per applicazioni più critiche e a lunga vita.

Illuminazione Intelligente e Connessa:I LED sono la tecnologia abilitante per sistemi di illuminazione controllabili digitalmente. Sebbene questo sia un dispositivo a livello di componente, costituisce la base per sistemi che possono regolare dinamicamente luminosità e colore.