Scheda Tecnica del Componente LED - Revisione 2 - Ciclo di Vita: Permanente - Data di Rilascio: 28-11-2014 - Documentazione Tecnica in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento fornisce specifiche tecniche complete e linee guida per l'applicazione di un componente LED specifico. Le informazioni fondamentali stabiliscono la validità e lo stato di revisione del documento. La fase del ciclo di vita è confermata comeRevisione 2, indicando che questa è la seconda revisione ufficiale dei dati tecnici del componente. La data di rilascio per questa revisione è28 novembre 2014, alle ore 10:08:02. Fondamentalmente, il periodo di scadenza è indicato comePermanente, a significare che le specifiche contenute in questa revisione sono considerate valide in modo permanente e non sono soggette a obsolescenza programmata o sostituzione automatica da parte di una data di revisione più recente. Questa permanenza è una caratteristica chiave per la pianificazione a lungo termine della progettazione e della produzione.

Il componente è progettato per affidabilità e prestazioni costanti. Il suo mercato di riferimento include applicazioni che richiedono un'emissione ottica stabile e a lungo termine, come l'illuminazione generale, le spie luminose, l'illuminazione di fondo per display e l'illuminazione interna automobilistica. Il vantaggio principale risiede nel set di specifiche congelato, che consente agli ingegneri di progettare sistemi con la certezza che i parametri chiave del componente non cambieranno inaspettatamente nei futuri lotti di produzione.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

Sebbene l'estratto fornito si concentri sui metadati del documento, una scheda tecnica completa per un componente LED conterrebbe parametri oggettivi dettagliati. Le sezioni seguenti delineano i dati critici tipicamente inclusi e la loro importanza.

2.1 Caratteristiche Fotometriche e di Colore

Le proprietà fotometriche definiscono l'emissione luminosa del LED. I parametri chiave includono:

• Flusso Luminoso (Φ_v):Misurato in lumen (lm), indica la potenza luminosa totale percepita emessa. Le schede tecniche spesso forniscono valori tipici e minimi a una corrente di test specificata (es. 20mA, 60mA) e a una temperatura di giunzione (T_j).
• Intensità Luminosa (I_v):Misurata in millicandele (mcd), descrive la potenza luminosa per unità di angolo solido. È cruciale per applicazioni di illuminazione direzionale. L'angolo di visione è specificato insieme a questo parametro (es. 120°).
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_D) o Temperatura di Colore Correlata (CCT):Per i LED colorati (Rosso, Verde, Blu, Ambra), la lunghezza d'onda dominante definisce il colore percepito. Per i LED bianchi, la Temperatura di Colore Correlata (misurata in Kelvin, K) specifica se la luce appare calda (es. 2700K), neutra (es. 4000K) o fredda (es. 6500K).
• Indice di Resa Cromatica (CRI - R_a):Per i LED bianchi, il CRI indica quanto accuratamente la sorgente luminosa rivela i colori degli oggetti rispetto a una sorgente di luce naturale. Un CRI più alto (vicino a 100) è migliore per applicazioni in cui la discriminazione del colore è importante.

2.2 Parametri Elettrici

Questi parametri governano i requisiti di pilotaggio elettrico e il consumo energetico.

• Tensione Diretta (V_F):La caduta di tensione ai capi del LED quando opera a una corrente diretta specificata (I_F). Viene tipicamente fornita come un intervallo (es. da 2,8V a 3,4V a 20mA). Questo parametro è essenziale per progettare il circuito limitatore di corrente o selezionare un driver appropriato.
• Corrente Diretta (I_F):La corrente di funzionamento continuo raccomandata. Superare la corrente diretta massima nominale può ridurre drasticamente la durata di vita o causare un guasto immediato.
• Tensione Inversa (V_R):La tensione massima che il LED può sopportare quando collegato in polarizzazione inversa. Superare questa tensione può causare danni irreversibili.

2.3 Caratteristiche Termiche

Le prestazioni e la longevità dei LED dipendono fortemente dalla gestione della temperatura.

• Temperatura di Giunzione (T_j):La temperatura al chip semiconduttore stesso. Il T_j massimo ammissibile (es. 125°C) è un limite critico di progettazione.
• Resistenza Termica (R_θJA):Misurata in °C/W, indica quanto efficacemente il calore viaggia dalla giunzione del LED all'aria ambiente. Un valore più basso significa una migliore dissipazione del calore, vitale per mantenere l'emissione luminosa e la durata di vita.
• Intervallo di Temperatura di Stoccaggio:L'intervallo di temperatura consentito per il componente quando non alimentato.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

A causa delle variazioni di produzione, i LED vengono suddivisi in bin di prestazione. Ciò garantisce che i clienti ricevano componenti entro una tolleranza specificata.

• Binning per Lunghezza d'Onda/Temperatura di Colore:I LED sono raggruppati in base alla loro lunghezza d'onda dominante o CCT misurata. Un codice bin (es. "3A") corrisponde a un intervallo di lunghezza d'onda specifico (es. 525-530nm).
• Binning per Flusso Luminoso:I LED vengono ordinati in base alla loro emissione luminosa in una condizione di test standard. Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfano i requisiti di luminosità minima per la loro applicazione.
• Binning per Tensione Diretta:L'ordinamento per intervallo di V_F aiuta a progettare una distribuzione di corrente più uniforme quando più LED sono collegati in serie.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

I dati grafici forniscono una comprensione più profonda del comportamento del componente in condizioni variabili.

• Curva I-V (Corrente-Tensione):Questo grafico mostra la relazione tra corrente diretta e tensione diretta. È non lineare, caratteristica di un diodo. La curva aiuta a comprendere la resistenza dinamica del LED.
• Caratteristiche di Temperatura:I grafici mostrano tipicamente come il flusso luminoso o la tensione diretta cambiano con l'aumento della temperatura di giunzione. Il flusso luminoso generalmente diminuisce all'aumentare della temperatura.
• Distribuzione Spettrale di Potenza Relativa:Questo grafico mostra l'intensità della luce emessa a ciascuna lunghezza d'onda. Definisce le caratteristiche del colore e può mostrare la presenza di picchi secondari (es. nei LED bianchi a conversione di fosforo).

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

Le specifiche fisiche sono critiche per il design del PCB e il montaggio.

• Dimensioni del Package:Disegni meccanici dettagliati che specificano lunghezza, larghezza, altezza e qualsiasi curvatura della lente. Vengono sempre fornite le tolleranze.
• Layout dei Pad (Footprint):Il modello consigliato per i pad di rame sul PCB per la saldatura. Ciò include dimensione, forma e spaziatura dei pad per garantire una corretta formazione del giunto di saldatura e stabilità meccanica.
• Identificazione della Polarità:Marcatura chiara dei terminali anodo (+) e catodo (-). Di solito è indicata da una tacca, un angolo smussato, un segno sulla lente o diverse lunghezze dei terminali.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

Una manipolazione corretta garantisce l'affidabilità.

• Profilo di Saldatura a Rifusione:Un grafico tempo-temperatura che specifica le fasi consigliate di preriscaldamento, stabilizzazione, rifusione e raffreddamento. I parametri critici includono la temperatura di picco (tipicamente 260°C massimo per pochi secondi) e il tempo sopra il liquido.
• Precauzioni di Manipolazione:Istruzioni riguardanti la sensibilità alle scariche elettrostatiche (ESD), il livello di sensibilità all'umidità (MSL) e raccomandazioni per lo stoccaggio (spesso in armadi asciutti se MSL > 1).
• Pulizia:Compatibilità con i comuni solventi per la pulizia dei PCB.

7. Informazioni su Imballaggio e Ordini

Informazioni per l'approvvigionamento e la logistica.

• Specifica di Imballaggio:Descrive la larghezza del nastro portacomponenti, le dimensioni delle tasche, il diametro del rocchetto e la quantità per rocchetto (es. 4000 pezzi per rocchetto da 13 pollici).
• Etichettatura:Spiega le informazioni stampate sull'etichetta del rocchetto, incluso il numero di parte, la quantità, il codice data e i codici bin.
• Sistema di Numerazione delle Parti:Decodifica il numero di parte per indicare attributi chiave come colore, bin di luminosità, bin di tensione e tipo di package.

8. Raccomandazioni per l'Applicazione

Guida per implementare efficacemente il componente.

• Circuiti di Applicazione Tipici:Schemi che mostrano circuiti driver a corrente costante, calcoli di resistenze in serie/parallelo ed elementi di protezione come soppressori di tensione transiente.
• Considerazioni di Progettazione:Consigli sulla gestione termica (area di rame del PCB, dissipazione del calore), design ottico (selezione della lente per il pattern del fascio desiderato) e linee guida di derating per ambienti ad alta temperatura.
• Casi d'Uso Tipici:

  Basandosi sullo stato di revisione permanente e sulle caratteristiche comuni dei LED, questo componente è adatto per prodotti con cicli di vita lunghi o dove la stabilità del design è fondamentale. Esempi includono:

  • Quadri di Controllo Industriali:Indicatori di stato su macchinari che possono essere in servizio per decenni.
  • Illuminazione per Infrastrutture:Segnaletica di uscita, illuminazione di emergenza o accenti architettonici dove la manutenzione e la sostituzione delle parti sono difficili.
  • Elettrodomestici:Indicatori di accensione o retroilluminazione per i controlli su dispositivi come frigoriferi o forni.
  • Illuminazione Interna Automobilistica:Luci di cortesia, retroilluminazione del cruscotto o illuminazione degli interruttori dove la coerenza di colore e luminosità è importante durante l'intero ciclo di vita del veicolo.

  9. Confronto e Differenziazione Tecnica

  Il differenziatore principale evidenziato dai dati forniti è ilperiodo di scadenza "Permanente". Molti componenti elettronici hanno schede tecniche legate a una revisione specifica che può essere aggiornata frequentemente. La documentazione di questo componente è dichiarata permanentemente valida (Revisione 2). Ciò offre vantaggi significativi:

  • Garanzia di Approvvigionamento a Lungo Termine:I produttori possono accumulare scorte o pianificare lunghe serie di produzione senza timore di cambiamenti nelle specifiche.
  • Stabilità di Progettazione:I prodotti progettati attorno a questo componente non richiederanno ri-validazione o ri-certificazione a causa di un cambiamento nella scheda tecnica.
  • Riduzione del Rischio:Elimina il rischio che sottili cambiamenti di prestazione tra le revisioni influenzino la qualità o la conformità del prodotto finale.

  Rispetto ai componenti con schede tecniche aggiornate frequentemente, questo privilegia la coerenza assoluta rispetto a potenziali miglioramenti incrementali delle prestazioni.

  10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

  D: Cosa significa "Fase del Ciclo di Vita: Revisione"?
  R: Indica lo stadio del documento nel suo processo di controllo. "Revisione" significa che questa è una versione aggiornata (Revisione 2) di una scheda tecnica precedentemente rilasciata, contenente informazioni potenzialmente corrette o migliorate.

  D: La data di rilascio è il 2014. Questo componente è obsoleto?
  R: Non necessariamente. Il "Periodo di Scadenza: Permanente" dichiara esplicitamente che le specifiche sono permanentemente valide. Il componente potrebbe ancora essere in produzione attiva. La sua rilevanza dipende dal fatto che i suoi parametri tecnici soddisfino le esigenze applicative attuali.

  D: Come devo pilotare questo LED?
  R: È necessario utilizzare una sorgente di corrente costante o una sorgente di tensione con una resistenza limitatrice di corrente in serie. Il circuito esatto dipende dalle specifiche di tensione diretta (V_F) e corrente diretta (I_F), che sarebbero dettagliate nella scheda tecnica completa. Non collegare mai un LED direttamente a una sorgente di tensione senza controllo della corrente.

  D: Perché la gestione termica è importante per i LED?
  R: L'alta temperatura di giunzione accelera il degrado del materiale semiconduttore e del fosforo (nei LED bianchi), portando a una diminuzione permanente dell'emissione luminosa (deprezzamento dei lumen) e a un potenziale cambiamento di colore. Può anche causare guasti catastrofici. Un'adeguata dissipazione del calore è essenziale per le prestazioni e la longevità.

  11. Studio di Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

  Scenario: Progettazione di un pannello indicatore di stato industriale a lunga durata.

  Un ingegnere sta progettando un quadro di controllo per apparecchiature industriali con una vita utile prevista di 20 anni. Il pannello richiede LED di stato rossi, verdi e gialli. Coerenza e affidabilità sono critiche.

  Razionale della Selezione:L'ingegnere seleziona questo specifico componente LED (Revisione 2, valido permanentemente) per i seguenti motivi:

  1. Garanzia delle Specifiche:La scheda tecnica permanente garantisce che i LED acquistati per la produzione iniziale e per i kit di ricambio/assistenza nell'anno 15 avranno specifiche di prestazione identiche, mantenendo l'uniformità del pannello.
  2. Pianificazione della Catena di Approvvigionamento:L'azienda può stipulare un accordo di acquisto a lungo termine con il distributore, certa che il componente non verrà "migliorato" in un modo che richieda una riprogettazione.
  3. Implementazione del Progetto:Utilizzando i dati dettagliati di V_F e I_F, l'ingegnere progetta un semplice circuito di pilotaggio basato su resistenza per ogni colore di LED sul PCB. I dati della resistenza termica (R_θJA) vengono utilizzati per calcolare che la piccola quantità di calore generata sarà dissipata in sicurezza dal rame del PCB, garantendo che la temperatura di giunzione rimanga ben al di sotto del valore massimo nominale anche nell'ambiente a 50°C dell'apparecchiatura.
  4. Risultato:Il prodotto finale beneficia di prestazioni dell'indicatore stabili e prevedibili durante tutta la sua vita operativa, riducendo le richieste di garanzia e la complessità della manutenzione.

  12. Introduzione al Principio di Funzionamento

  Un LED (Diodo Emettitore di Luce) è un dispositivo semiconduttore che emette luce quando una corrente elettrica lo attraversa. Il principio fondamentale è l'elettroluminescenza.

  1. Un chip semiconduttore contiene una giunzione p-n, dove il materiale di tipo p (con lacune di elettroni) incontra il materiale di tipo n (con elettroni liberi).
  2. Quando viene applicata una tensione diretta (positivo al lato p, negativo al lato n), gli elettroni dalla regione n acquisiscono energia sufficiente per attraversare la giunzione e ricombinarsi con le lacune nella regione p.
  3. Questo processo di ricombinazione rilascia energia. Nei diodi standard, questa energia viene rilasciata come calore. Nei LED, i materiali semiconduttori (come il Nitruro di Gallio per il blu/bianco, o il Fosfuro di Arseniuro di Gallio per il rosso/giallo) sono scelti in modo che questa energia venga rilasciata principalmente comefotoni(particelle di luce).
  4. La lunghezza d'onda (colore) della luce emessa è determinata dal band gap del materiale semiconduttore. Un band gap più ampio produce fotoni di energia più alta (lunghezza d'onda più corta, come la luce blu). I LED bianchi utilizzano tipicamente un chip LED blu ricoperto da un fosforo giallo; parte della luce blu viene convertita in giallo e la miscela viene percepita come bianca.

  13. Tendenze e Sviluppi Tecnologici

  L'industria dei LED continua a evolversi, sebbene un componente con una scheda tecnica permanentemente congelata rappresenti un punto tecnologico maturo e stabilizzato. Le tendenze generali osservabili nel mercato più ampio includono:

  • Aumento dell'Efficienza (lm/W):Miglioramenti continui nell'efficienza quantica interna e nelle tecniche di estrazione della luce portano a più lumen per watt di ingresso elettrico, riducendo il consumo energetico a parità di emissione luminosa.
  • Miglioramento della Qualità del Colore:Sviluppo di nuovi sistemi di fosfori per LED bianchi porta a valori più alti dell'Indice di Resa Cromatica (CRI) e a una temperatura di colore più coerente tra i bin di produzione.
  • Miniaturizzazione:Riduzione continua delle dimensioni del package (es. da 3528 a 2016 a 1010 codici metrici) che consente array di illuminazione ad alta densità e l'integrazione in dispositivi più piccoli.
  • Maggiore Densità di Potenza:Sviluppo di package LED ad alta potenza in grado di gestire correnti di 1A, 3A o più, spesso richiedendo soluzioni di raffreddamento attivo sofisticate.
  • Illuminazione Intelligente e Connessa:Integrazione di elettronica di controllo, sensori e interfacce di comunicazione (come Zigbee o Bluetooth) direttamente nei moduli LED, passando da semplici componenti a sistemi di illuminazione intelligenti.

  Il componente descritto in questo documento, con la sua revisione permanente, si colloca come un blocco costruttivo affidabile e ben caratterizzato all'interno di questo panorama tecnologico in evoluzione, scelto per applicazioni in cui la coerenza provata supera le ultime metriche di prestazione.

  Terminologia delle specifiche LED

  Spiegazione completa dei termini tecnici LED

  Prestazioni fotoelettriche

  Termine	Unità/Rappresentazione	Spiegazione semplice	Perché importante
  Efficienza luminosa	lm/W (lumen per watt)	Uscita luce per watt di elettricità, più alto significa più efficiente energeticamente.	Determina direttamente il grado di efficienza energetica e il costo dell'elettricità.
  Flusso luminoso	lm (lumen)	Luce totale emessa dalla sorgente, comunemente chiamata "luminosità".	Determina se la luce è abbastanza brillante.
  Angolo di visione	° (gradi), es. 120°	Angolo in cui l'intensità luminosa scende alla metà, determina la larghezza del fascio.	Influisce sulla gamma di illuminazione e uniformità.
  CCT (Temperatura colore)	K (Kelvin), es. 2700K/6500K	Calore/freschezza della luce, valori più bassi giallastri/caldi, più alti biancastri/freddi.	Determina l'atmosfera di illuminazione e scenari adatti.
  CRI / Ra	Senza unità, 0–100	Capacità di riprodurre accuratamente i colori degli oggetti, Ra≥80 è buono.	Influisce sull'autenticità del colore, utilizzato in luoghi ad alta richiesta come centri commerciali, musei.
  SDCM	Passi ellisse MacAdam, es. "5 passi"	Metrica di consistenza del colore, passi più piccoli significano colore più consistente.	Garantisce colore uniforme attraverso lo stesso lotto di LED.
  Lunghezza d'onda dominante	nm (nanometri), es. 620nm (rosso)	Lunghezza d'onda corrispondente al colore dei LED colorati.	Determina la tonalità di LED monocromatici rossi, gialli, verdi.
  Distribuzione spettrale	Curva lunghezza d'onda vs intensità	Mostra la distribuzione dell'intensità attraverso le lunghezze d'onda.	Influisce sulla resa cromatica e qualità del colore.

  Parametri elettrici

  Termine	Simbolo	Spiegazione semplice	Considerazioni di progettazione
  Tensione diretta	Vf	Tensione minima per accendere il LED, come "soglia di avvio".	La tensione del driver deve essere ≥Vf, le tensioni si sommano per LED in serie.
  Corrente diretta	If	Valore di corrente per il normale funzionamento del LED.	Solitamente azionamento a corrente costante, la corrente determina luminosità e durata.
  Corrente di impulso massima	Ifp	Corrente di picco tollerabile per brevi periodi, utilizzata per dimmerazione o lampeggio.	La larghezza dell'impulso e il ciclo di lavoro devono essere rigorosamente controllati per evitare danni.
  Tensione inversa	Vr	Tensione inversa massima che il LED può sopportare, oltre può causare rottura.	Il circuito deve prevenire connessione inversa o picchi di tensione.
  Resistenza termica	Rth (°C/W)	Resistenza al trasferimento di calore dal chip alla saldatura, più bassa è meglio.	Alta resistenza termica richiede dissipazione termica più forte.
  Immunità ESD	V (HBM), es. 1000V	Capacità di resistere a scariche elettrostatiche, più alto significa meno vulnerabile.	Sono necessarie misure antistatiche in produzione, specialmente per LED sensibili.

  Gestione termica e affidabilità

  Termine	Metrica chiave	Spiegazione semplice	Impatto
  Temperatura di giunzione	Tj (°C)	Temperatura operativa effettiva all'interno del chip LED.	Ogni riduzione di 10°C può raddoppiare la durata; troppo alta causa decadimento della luce, spostamento del colore.
  Deprezzamento del lumen	L70 / L80 (ore)	Tempo affinché la luminosità scenda al 70% o 80% dell'iniziale.	Definisce direttamente la "durata di servizio" del LED.
  Manutenzione del lumen	% (es. 70%)	Percentuale di luminosità trattenuta dopo il tempo.	Indica la ritenzione della luminosità su uso a lungo termine.
  Spostamento del colore	Δu′v′ o ellisse MacAdam	Grado di cambiamento del colore durante l'uso.	Influisce sulla consistenza del colore nelle scene di illuminazione.
  Invecchiamento termico	Degradazione del materiale	Deterioramento dovuto ad alta temperatura a lungo termine.	Può causare calo di luminosità, cambio colore o guasto a circuito aperto.

  Imballaggio e materiali

  Termine	Tipi comuni	Spiegazione semplice	Caratteristiche e applicazioni
  Tipo di imballaggio	EMC, PPA, Ceramica	Materiale di alloggiamento che protegge il chip, fornisce interfaccia ottica/termica.	EMC: buona resistenza al calore, basso costo; Ceramica: migliore dissipazione termica, vita più lunga.
  Struttura del chip	Frontale, Flip Chip	Disposizione degli elettrodi del chip.	Flip chip: migliore dissipazione termica, maggiore efficienza, per alta potenza.
  Rivestimento al fosforo	YAG, Silicato, Nitruro	Copre il chip blu, converte una parte in giallo/rosso, mescola a bianco.	Diversi fosfori influenzano efficienza, CCT e CRI.
  Lente/Ottica	Piana, Microlente, TIR	Struttura ottica sulla superficie che controlla la distribuzione della luce.	Determina l'angolo di visione e la curva di distribuzione della luce.

  Controllo qualità e binning

  Termine	Contenuto di binning	Spiegazione semplice	Scopo
  Bin del flusso luminoso	Codice es. 2G, 2H	Raggruppato per luminosità, ogni gruppo ha valori lumen min/max.	Garantisce luminosità uniforme nello stesso lotto.
  Bin di tensione	Codice es. 6W, 6X	Raggruppato per intervallo di tensione diretta.	Facilita l'abbinamento del driver, migliora l'efficienza del sistema.
  Bin del colore	Ellisse MacAdam 5 passi	Raggruppato per coordinate colore, garantendo un intervallo ristretto.	Garantisce consistenza del colore, evita colore non uniforme all'interno del dispositivo.
  Bin CCT	2700K, 3000K ecc.	Raggruppato per CCT, ognuno ha corrispondente intervallo di coordinate.	Soddisfa diversi requisiti CCT della scena.

  Test e certificazione

  Termine	Standard/Test	Spiegazione semplice	Significato
  LM-80	Test di manutenzione del lumen	Illuminazione a lungo termine a temperatura costante, registrando il decadimento della luminosità.	Utilizzato per stimare la vita LED (con TM-21).
  TM-21	Standard di stima della vita	Stima la vita in condizioni reali basandosi sui dati LM-80.	Fornisce una previsione scientifica della vita.
  IESNA	Società di ingegneria dell'illuminazione	Copre metodi di test ottici, elettrici, termici.	Base di test riconosciuta dal settore.
  RoHS / REACH	Certificazione ambientale	Garantisce nessuna sostanza nociva (piombo, mercurio).	Requisito di accesso al mercato a livello internazionale.
  ENERGY STAR / DLC	Certificazione di efficienza energetica	Certificazione di efficienza energetica e prestazioni per l'illuminazione.	Utilizzato negli appalti pubblici, programmi di sussidi, migliora la competitività.