Scheda Tecnica LED Bianco 7070 - Dimensione 7.0x7.0x2.8mm - Tensione 26-30V - Potenza 10.5W - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche per la serie T7C di diodi a emissione di luce (LED) bianchi ad alta potenza. La serie è progettata attorno al formato di package 7070, che indica una dimensione fisica di 7.0mm x 7.0mm. Questi LED sono ingegnerizzati per applicazioni che richiedono un'elevata emissione luminosa e robuste prestazioni termiche. La filosofia di progettazione centrale enfatizza un equilibrio tra elevata capacità di corrente e dissipazione termica efficiente, rendendoli adatti per ambienti di illuminazione impegnativi.

Il posizionamento primario di questa linea di prodotti è all'interno dei mercati dell'illuminazione generale e architetturale. I suoi vantaggi chiave includono un ingombro compatto rispetto alla potenza gestita, un ampio angolo di visione per un'illuminazione diffusa e la conformità a standard moderni di produzione e ambientali come la saldatura a rifusione senza piombo e le direttive RoHS. Le applicazioni target sono varie, spaziando dalla retroilluminazione per insegne indoor e outdoor, all'illuminazione d'accento architetturale e ai retrofit per l'illuminazione generale, dove affidabilità e output luminoso costante sono critici.

2. Analisi dei Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Elettro-Ottiche

La prestazione fondamentale del LED è definita in una condizione di test standard di corrente diretta (IF) di 300mA e una temperatura di giunzione (Tj) di 25°C. Il flusso luminoso in uscita è direttamente correlato alla Temperatura di Colore Correlata (CCT) e all'Indice di Resa Cromatica (CRI). Ad esempio, un LED a 4000K con un CRI di 70 (Ra70) ha un flusso luminoso tipico di 1410 lumen, con un valore minimo garantito di 1300 lumen. Man mano che il CRI aumenta a 90 (Ra90), l'output tipico diminuisce a 1170 lumen, con un minimo di 1000 lumen, illustrando il tipico compromesso tra qualità del colore ed efficienza dell'output luminoso. Tutte le misurazioni del flusso luminoso hanno una tolleranza dichiarata di ±7%, e le misurazioni del CRI hanno una tolleranza di ±2.

2.2 Valutazioni Elettriche e Termiche

I valori massimi assoluti stabiliscono i limiti operativi per un uso sicuro e affidabile. La massima corrente diretta continua (IF) è di 350 mA, con una corrente pulsata più alta (IFP) di 480 mA consentita in condizioni specifiche (larghezza di impulso ≤100μs, ciclo di lavoro ≤1/10). La massima dissipazione di potenza (PD) è di 10.5 Watt. Il dispositivo può sopportare una tensione inversa (VR) fino a 5V. L'intervallo di temperatura operativa (Topr) è specificato da -40°C a +105°C, mentre la temperatura di stoccaggio (Tstg) varia da -40°C a +85°C. La massima temperatura di giunzione ammissibile (Tj) è di 120°C. Il profilo di temperatura di saldatura è critico per l'assemblaggio, con un picco di 230°C o 260°C sostenuto per un massimo di 10 secondi durante la rifusione.

In condizioni elettriche standard (IF=300mA), la tensione diretta (VF) tipicamente si colloca tra 26V e 30V, con una tolleranza di ±3%. La resistenza termica dalla giunzione al punto di saldatura (Rth j-sp) è un parametro chiave per la progettazione della gestione termica, con un valore tipico di 1.5 °C/W. Questo valore basso è indicativo del design del package termicamente migliorato, che facilita il trasferimento di calore lontano dal chip LED. L'angolo di visione (2θ1/2), definito come l'angolo in cui l'intensità è la metà del valore di picco, è di 120 gradi, fornendo un pattern di fascio ampio.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

3.1 Binning del Flusso Luminoso e CCT/CRI

Il prodotto è suddiviso in bin di prestazione per garantire coerenza per l'utente finale. La struttura di binning è multidimensionale, coprendo flusso luminoso, tensione diretta e cromaticità. Per il flusso luminoso, i bin sono definiti da un codice letterale (es. 3C, 3D, 3E) con specifici intervalli di lumen minimi e massimi. Questi intervalli variano a seconda della combinazione CCT e CRI. Ad esempio, un LED 3000K, Ra80 ha bin che vanno da 3B (1100-1200 lm) a 3E (1400-1500 lm). Ciò consente ai progettisti di selezionare LED con luminosità strettamente controllata per applicazioni di illuminazione uniforme.

3.2 Binning della Tensione Diretta e della Cromaticità

La tensione diretta è suddivisa in due codici: 6F (26-28V) e 6G (28-30V). Selezionare LED dallo stesso bin di tensione può semplificare la progettazione del driver e migliorare l'efficienza del sistema. La cromaticità è controllata entro un'ellisse MacAdam a 5 step per ogni CCT, garantendo una differenza di colore percepibile minima tra i LED. Le coordinate del centro (x, y) e i parametri dell'ellisse (a, b, Φ) sono forniti per CCT standard come 2700K, 4000K e 6500K. Il documento nota che gli standard di binning Energy Star sono applicati a tutti i prodotti nell'intervallo da 2600K a 7000K, un requisito comune per progetti di illuminazione commerciale.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica include diverse rappresentazioni grafiche delle prestazioni. La relazione tra corrente diretta e flusso luminoso relativo mostra come l'output luminoso aumenti con la corrente, ma implica anche la necessità di gestione termica a correnti più elevate. I grafici dello spettro per diversi livelli di CRI (Ra70, Ra80, Ra90) dimostrano visivamente lo spettro più pieno e continuo associato a valori di CRI più alti, cruciale per una resa cromatica accurata. Il grafico della distribuzione dell'angolo di visione conferma il pattern di emissione simile a Lambertiano con un semi-angolo di 120 gradi.

Le caratteristiche termiche sono ulteriormente dettagliate in curve che mostrano il flusso luminoso relativo e la tensione diretta in funzione della temperatura del punto di saldatura (Ts). Queste curve sono essenziali per prevedere le prestazioni in condizioni reali dove il LED opera sopra i 25°C. Il grafico della massima corrente diretta ammissibile rispetto alla temperatura ambiente fornisce una linea guida di derating per prevenire il surriscaldamento. Inoltre, un grafico mostra lo spostamento delle coordinate cromatiche CIE con l'aumento della temperatura ambiente, importante per applicazioni dove la stabilità del colore è critica.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

Il package è un dispositivo a montaggio superficiale (SMD) con dimensioni di 7.00mm (±0.1mm) in lunghezza e larghezza, e un'altezza di 2.80mm (±0.1mm). Viene fornito un disegno dimensionale dettagliato, incluse caratteristiche chiave come il layout dei pad di saldatura, che misura 6.10mm x 6.10mm. La disposizione dei chip all'interno del package è specificata come 9 connessioni in serie e 2 in parallelo, il che spiega la tensione diretta tipica relativamente alta di 28V. È mostrata una chiara marcatura di polarità, identificando i pad del catodo e dell'anodo per prevenire un'installazione errata. Viene anche illustrato il land pattern raccomandato per il design del PCB, mostrando un pad di 7.50mm x 7.50mm con un gap di 6.01mm tra le sezioni anodo e catodo.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

Il LED è compatibile con processi di saldatura a rifusione senza piombo. La massima temperatura di saldatura assoluta è chiaramente dichiarata: il dispositivo può sopportare una temperatura di picco di 230°C o 260°C per una durata massima di 10 secondi. È cruciale che i tecnici di assemblaggio aderiscano a questo profilo per prevenire danni alla lente in silicone interna, allo strato di fosforo o ai wire bond. Sono anche specificate le condizioni di stoccaggio, richiedendo un ambiente tra -40°C e +85°C per mantenere l'affidabilità a lungo termine prima dell'uso. Occorre prestare attenzione durante la manipolazione per evitare scariche elettrostatiche (ESD), poiché il dispositivo ha una resistenza ESD di 1000V (Modello del Corpo Umano).

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

Il sistema di numerazione delle parti è alfanumerico e dettagliato in una tabella. La struttura del codice consente la specifica di più parametri. La prima posizione (X1) indica il tipo di package, dove "7C" corrisponde al package 7070. La seconda posizione (X2) definisce la CCT o il colore (es. 27 per 2700K, 40 per 4000K, BL per Blu). La terza posizione (X3) indica l'Indice di Resa Cromatica (7 per Ra70, 8 per Ra80, 9 per Ra90). Le posizioni successive specificano il numero di chip in serie e parallelo, codici componente e classificazioni interne. Un tipico numero di parte che segue questa convenzione sarebbe T7C***92R-*****, dove le specifiche cifre e lettere definiscono il suo esatto bin di prestazione e caratteristiche.

8. Raccomandazioni Applicative

8.1 Scenari Applicativi Tipici

Grazie al suo elevato flusso luminoso e capacità di potenza, questa serie di LED è ben adatta a diverse applicazioni. Nell'illuminazione architetturale e decorativa, può essere utilizzata per wall washing, illuminazione a scomparsa o per evidenziare caratteristiche strutturali. Per progetti di retrofit, può sostituire sorgenti luminose tradizionali ad alto wattaggio in downlight o pannelli luminosi, offrendo risparmio energetico e vita più lunga. La sua emissione la rende efficace per l'illuminazione generale in ambienti commerciali o industriali. L'ampio angolo di visione è particolarmente vantaggioso per la retroilluminazione di cartelli indoor e outdoor, garantendo un'illuminazione uniforme sull'area dell'insegna.

8.2 Considerazioni di Progettazione

Un'implementazione di successo richiede una progettazione attenta. La gestione termica è fondamentale; la bassa resistenza termica di 1.5 °C/W è efficace solo se il LED è montato su un PCB a nucleo metallico (MCPCB) progettato correttamente con un adeguato dissipatore di calore. Il driver deve essere in grado di fornire una corrente costante fino a 350mA e gestire l'alta tensione diretta (fino a 30V). I progettisti dovrebbero fare riferimento alla curva di derating per la massima corrente diretta per garantire l'affidabilità a temperature ambiente elevate. Per applicazioni critiche per il colore, è necessario specificare un bin cromatico stretto (5-step MacAdam) e comprendere lo spostamento del colore con la temperatura (come mostrato in Fig. 9).

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

Rispetto ai LED con package più piccoli (es. 3030, 5050), il package 7070 offre una dissipazione di potenza massima (10.5W) e un output di flusso luminoso significativamente più alti, rendendolo una scelta per applicazioni ad alta intensità senza bisogno di popolare densamente una scheda con molti LED a bassa potenza. Il design del package termicamente migliorato, evidenziato dal basso Rth j-sp, è un differenziatore chiave che supporta l'operazione sostenuta ad alta corrente. La configurazione integrata dei chip in serie-parallelo (9S2P) risulta in una tensione operativa più alta, il che può essere un vantaggio in certe topologie di driver riducendo i requisiti di corrente per lo stesso livello di potenza.

10. Domande Frequenti (FAQ)

D: Qual è la differenza tra i valori "Tip" e "Min" per il flusso luminoso?

R: Il valore "Tip" (Tipico) rappresenta l'output medio della produzione. Il valore "Min" (Minimo) è il limite inferiore garantito; qualsiasi LED spedito in quel bin soddisferà o supererà questo valore. I progettisti dovrebbero utilizzare il valore "Min" per una progettazione di sistema conservativa.

D: Posso pilotare questo LED a 350mA in modo continuo?

R: Sebbene 350mA sia il valore massimo assoluto, l'operazione continua a questa corrente richiede un'eccellente gestione termica per mantenere la temperatura di giunzione ben al di sotto dei 120°C. Fare riferimento alla curva di derating (Fig. 10) è essenziale. Si raccomanda di operare a o al di sotto della corrente di test di 300mA per una durata e affidabilità ottimali.

D: Come interpreto il diagramma cromatico CIE e l'ellisse a 5 step?

R: Il diagramma CIE traccia il colore in uno spazio 2D. L'ellisse definisce l'area entro la quale cadranno le coordinate del colore del LED. Un'ellisse MacAdam a 5 step è una misura standard della coerenza del colore; i LED all'interno della stessa ellisse appariranno quasi identici in colore all'occhio umano in condizioni di visione tipiche.

11. Caso di Studio di Applicazione Pratica

Consideriamo la progettazione di un apparecchio LED high-bay per un magazzino industriale. L'obiettivo è sostituire apparecchi alogenuri metallici da 400W. Si potrebbe sviluppare un design che utilizza più LED 7070. Il progettista selezionerebbe un bin 5000K, Ra80 (es. 3E per 1300-1400 lm) per un equilibrio tra efficienza e qualità del colore. I LED sarebbero montati su un grande MCPCB in alluminio che funge da diffusore di calore, a sua volta fissato al telaio in alluminio dell'apparecchio. Verrebbe utilizzato un driver a corrente costante tarato per la tensione totale (numero di LED in serie * VF) e corrente (~300mA per stringa). L'ampio angolo di fascio di 120 gradi aiuterebbe a ridurre il numero di apparecchi necessari fornendo un'ampia copertura da ogni punto. Il design sarebbe validato da test termici per garantire che le temperature di giunzione rimangano entro limiti sicuri sotto la massima temperatura ambiente del magazzino.

12. Introduzione al Principio Tecnico

Un LED bianco tipicamente utilizza un chip semiconduttore in nitruro di gallio e indio (InGaN) che emette luce blu. Parte della luce blu viene convertita in lunghezze d'onda più lunghe (giallo, rosso) da uno strato di fosforo che riveste il chip. La miscela di luce blu non convertita e della luce emessa dal fosforo risulta nella percezione di luce bianca. La Temperatura di Colore Correlata (CCT) è controllata dalla composizione del fosforo, spostando il punto bianco dal caldo (2700K, più rosso/giallo) al freddo (6500K, più blu). L'Indice di Resa Cromatica (CRI) misura quanto accuratamente il LED riproduce i colori rispetto a una sorgente luminosa di riferimento; un CRI più alto richiede una miscela di fosforo che emette uno spettro più continuo attraverso la gamma visibile, che spesso assorbe più della luce blu iniziale, riducendo l'efficienza complessiva (lumen per watt).

13. Tendenze e Sviluppi del Settore

Il mercato dei LED ad alta potenza continua a evolversi verso una maggiore efficienza (più lumen per watt), una migliore qualità del colore (CRI più alto con meno penalità di efficienza) e una maggiore affidabilità. C'è una tendenza per package come il 7070 a offrire correnti di pilotaggio massime e dissipazione di potenza aumentate man mano che la tecnologia dei chip migliora. Un'altra tendenza significativa è la standardizzazione del binning del colore e del flusso per semplificare le catene di approvvigionamento per i grandi produttori di illuminazione. Inoltre, c'è una crescente integrazione di ottiche secondarie e persino componenti del driver all'interno del package LED per ridurre la complessità del sistema. L'enfasi sulle prestazioni termiche, come visto nella specifica del basso Rth j-sp in questa scheda tecnica, rimane un'area di focus critica, abilitando soluzioni di illuminazione più piccole, potenti e durevoli.