Scheda Tecnica Componente LED - Revisione 3 - Fase del Ciclo di Vita - Rilascio Permanente - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questa scheda tecnica fornisce specifiche complete per un componente diodo a emissione luminosa (LED). Il documento è attualmente alla sua terza revisione, indicando un design di prodotto maturo e stabile con parametri definitivi. La fase del ciclo di vita è designata come "Revisione" e il prodotto ha una data di rilascio del 5 dicembre 2014. Il periodo di validità è contrassegnato come "Permanente", a significare che questa versione della scheda tecnica rimane valida indefinitamente per riferimento e scopi progettuali, sebbene si consigli sempre agli utenti di verificare la documentazione più recente disponibile per nuovi progetti.

Il vantaggio principale di questo componente risiede nelle sue caratteristiche tecniche ben definite e stabili, avendo subito multiple revisioni per ottimizzare prestazioni e affidabilità. È adatto per un'ampia gamma di applicazioni di illuminazione generale, indicatori e retroilluminazione dove è richiesta una performance costante.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

Sebbene l'estratto PDF fornito si concentri sui metadati del documento, una tipica scheda tecnica LED di questa natura conterrebbe parametri tecnici dettagliati. Le seguenti sezioni delineano i parametri attesi e critici che definiscono le prestazioni del componente.

2.1 Caratteristiche Fotometriche e di Colore

Le proprietà fotometriche sono fondamentali per la progettazione dell'illuminazione. I parametri chiave includono:

• Flusso Luminoso:La luce visibile totale emessa dal LED, misurata in lumen (lm). Questo valore è tipicamente specificato a una corrente di test standard (es. 20mA, 65mA, 150mA) e a una temperatura di giunzione (es. 25°C).
• Lunghezza d'Onda Dominante / Temperatura di Colore Correlata (CCT):Per LED colorati, la lunghezza d'onda dominante (in nanometri) definisce il colore percepito (es. 630nm per il rosso, 525nm per il verde, 470nm per il blu). Per i LED bianchi, la CCT (in Kelvin, K) indica se la luce è bianco caldo (es. 2700K-3500K), bianco neutro (es. 4000K-5000K) o bianco freddo (es. 5700K-6500K).
• Indice di Resa Cromatica (CRI):Per i LED bianchi, il CRI (Ra) misura la capacità di rivelare i colori degli oggetti fedelmente rispetto a una sorgente luminosa ideale. Un CRI più alto (vicino a 100) è desiderabile per applicazioni che richiedono una percezione accurata del colore.
• Angolo di Visione:L'angolo al quale l'intensità luminosa è la metà dell'intensità massima (tipicamente denotato come 2θ½). Angoli di visione comuni sono 120°, 140°, o fasci stretti specifici.

2.2 Parametri Elettrici

Le specifiche elettriche sono cruciali per la progettazione del circuito e la selezione del driver.

• Tensione Diretta (V_F):La caduta di tensione ai capi del LED quando opera a una corrente diretta specificata. Questo è un parametro critico per la progettazione dell'alimentazione e la gestione termica. V_Ftipicamente ha un intervallo (es. da 2.8V a 3.4V a 20mA) ed è dipendente dalla temperatura.
• Corrente Diretta (I_F):La corrente operativa continua 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 può essere applicata in direzione inversa senza danneggiare il LED. I LED hanno valori nominali di tensione inversa molto bassi (tipicamente 5V).
• Dissipazione di Potenza:La potenza elettrica convertita in calore (V_F* I_F), che deve essere gestita attraverso un adeguato dissipatore termico.

2.3 Caratteristiche Termiche

Le prestazioni e la longevità del LED sono altamente sensibili alla temperatura.

• Temperatura di Giunzione (T_j):La temperatura alla giunzione p-n del chip semiconduttore. La T_jmassima ammissibile (es. 125°C) è un limite chiave per l'affidabilità.
• Resistenza Termica (R_θJAo R_θJC):La resistenza al flusso di calore dalla giunzione all'ambiente (JA) o al case (JC). Valori di resistenza termica più bassi indicano una migliore capacità di dissipazione del calore, essenziale per mantenere prestazioni e durata di vita.
• Curve di Derating in Temperatura:Grafici che mostrano come la corrente diretta massima deve essere ridotta all'aumentare della temperatura ambiente o del case per mantenere la temperatura di giunzione entro limiti sicuri.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

A causa delle variazioni di produzione, i LED vengono suddivisi in bin di prestazione. Questo sistema garantisce che i progettisti ricevano componenti entro tolleranze specificate.

• Binning per Lunghezza d'Onda / CCT:I LED sono raggruppati in intervalli ristretti di lunghezza d'onda o CCT (es. ellissi di MacAdam a 3 o 5 passi per LED bianchi) per garantire la coerenza del colore all'interno di un lotto.
• Binning per Flusso Luminoso:I LED vengono ordinati in base alla loro emissione luminosa misurata in condizioni di test standard, consentendo la selezione di componenti per specifici requisiti di luminosità.
• Binning per Tensione Diretta:L'ordinamento per intervallo di V_Faiuta nella progettazione di circuiti driver efficienti e nella gestione della distribuzione di potenza negli array.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

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

• Curva Caratteristica I-V (Corrente-Tensione):Mostra la relazione tra corrente diretta e tensione diretta. È non lineare e il punto di lavoro è impostato dal circuito driver.
• Flusso Luminoso Relativo vs. Corrente Diretta:Dimostra come l'emissione luminosa aumenti con la corrente, tipicamente in modo sub-lineare a correnti più elevate a causa del calo di efficienza e del riscaldamento.
• Flusso Luminoso Relativo vs. Temperatura di Giunzione:Mostra la diminuzione dell'emissione luminosa all'aumentare della temperatura di giunzione. Questo effetto di quenching termico è una considerazione critica di progettazione.
• Distribuzione Spettrale di Potenza (SPD):Un grafico che traccia l'intensità della luce emessa a ciascuna lunghezza d'onda. Per i LED bianchi, questo mostra il picco della pompa blu e lo spettro più ampio convertito dal fosforo.

5. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

Le dimensioni fisiche e i dettagli di montaggio sono essenziali per il layout del PCB e l'integrazione meccanica.

• Dimensioni del Package:Disegno meccanico dettagliato con lunghezza, larghezza, altezza e tolleranze (es. 2.8mm x 3.5mm x 1.2mm per un package 2835).
• Layout dei Pad (Footprint):Pattern di land PCB raccomandato (dimensione, forma e spaziatura dei pad) per garantire una saldatura affidabile e una connessione termica.
• Identificazione della Polarità:Marcatura chiara (es. una tacca, un angolo tagliato o un segno del catodo) per indicare i terminali anodo e catodo per una corretta connessione elettrica.
• Lente e Materiale del Package:Descrizione dell'incapsulante (es. silicone, epossidico) e della forma della lente (a cupola, piatta) che influenzano la distribuzione della luce.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

Una manipolazione e un assemblaggio corretti sono critici per l'affidabilità.

• Profilo di Saldatura a Rifusione:Profilo tempo-temperatura raccomandato per saldatura senza piombo (es. SnAgCu) o stagno-piombo, inclusi pre-riscaldamento, stabilizzazione, temperatura di picco di rifusione (tipicamente non superiore a 260°C) e velocità di raffreddamento.
• Istruzioni per Saldatura Manuale:Se applicabile, linee guida per temperatura e durata per la saldatura manuale.
• Sensibilità alle Scariche Elettrostatiche (ESD):La maggior parte dei LED è sensibile alle ESD e richiede una manipolazione in area protetta da ESD utilizzando una messa a terra appropriata.
• Condizioni di Magazzinaggio:Intervalli di temperatura e umidità raccomandati per lo stoccaggio a lungo termine (es.<40°C,<60% UR) per prevenire l'assorbimento di umidità e il degrado.

7. Informazioni su Confezionamento e Ordini

Informazioni relative alla logistica e all'approvvigionamento.

• Specifiche del Nastro/Bobina:Dettagli sulla larghezza del nastro portante, dimensioni delle tasche, diametro della bobina e quantità per bobina (es. 4000 pezzi per bobina da 13 pollici).
• Regola di Numerazione del Modello:Spiegazione di come il numero di parte codifica attributi chiave come colore, bin di flusso, bin di tensione, CCT e tipo di package.
• Etichettatura e Tracciabilità:Descrizione delle informazioni stampate sull'etichetta della bobina, incluso numero di parte, codice lotto, quantità e data di produzione.

8. Raccomandazioni per l'Applicazione

Guida per implementare efficacemente il componente.

• Circuiti di Applicazione Tipici:Esempi schematici che mostrano il LED pilotato da una sorgente di corrente costante o con una semplice resistenza limitatrice di corrente.
• Progettazione della Gestione Termica:Consigli critici sul layout del PCB per la dissipazione del calore, come l'uso di via termiche, un'adeguata area di rame e possibilmente un PCB a nucleo metallico (MCPCB) per applicazioni ad alta potenza.
• Considerazioni sulla Progettazione Ottica:Note sugli elementi ottici secondari (lenti, riflettori) e l'impatto dell'angolo di visione del LED sulla distribuzione finale della luce.
• Affidabilità e Durata di Vita:Discussione sui fattori che influenzano la durata di vita del LED (L70, L50), guidati principalmente dalla corrente operativa e dalla temperatura di giunzione. Linee guida di derating per raggiungere le durate di vita target.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

Sebbene i nomi specifici dei concorrenti siano omessi, la scheda tecnica implica un prodotto raffinato attraverso tre revisioni. Potenziali punti di differenziazione basati su benchmark comuni del settore includono:

• Alta Efficienza Luminosa:Potenzialmente offre più lumen per watt rispetto a generazioni precedenti o prodotti standard, portando a una maggiore efficienza energetica.
• Superiore Coerenza di Colore:Tolleranze di binning strette per lunghezza d'onda e CCT, riducendo lo scostamento di colore negli assemblaggi multi-LED.
• Robuste Prestazioni Termiche:Design del package a bassa resistenza termica che consente correnti di pilotaggio più elevate o una migliore longevità in spazi compatti.
• Alta Affidabilità e Durata di Vita:Prestazioni comprovate da una revisione matura, con dati a supporto del mantenimento del flusso luminoso a lungo termine in condizioni specificate.

10. Domande Frequenti (FAQ)

Risposte a comuni domande di progettazione basate sui parametri tecnici.

• D: Posso pilotare questo LED con una sorgente di tensione?R: No. I LED sono dispositivi pilotati in corrente. Un driver a corrente costante o una sorgente di tensione con una resistenza limitatrice di corrente in serie è obbligatorio per prevenire la fuga termica e la distruzione.
• D: Perché l'emissione luminosa del mio array LED varia tra le unità?R: Ciò è probabilmente dovuto al non aver tenuto conto del binning della tensione diretta (V_F). Quando si collegano LED in parallelo senza un controllo di corrente individuale, le differenze in V_Fcausano una distribuzione di corrente non uniforme. Si raccomanda una connessione in serie o driver individuali per LED.
• D: Il LED si affievolisce nel tempo. È normale?R: Sì, tutti i LED subiscono un deprezzamento del flusso luminoso. La velocità è determinata principalmente dalla temperatura di giunzione operativa. Operare a o al di sotto della corrente raccomandata e con una gestione termica efficace massimizzerà la durata di vita (es. L70 - tempo per raggiungere il 70% dei lumen iniziali).
• D: Qual è l'impatto della regolazione PWM sulla vita del LED?R: Una regolazione PWM (Pulse Width Modulation) implementata correttamente a una frequenza sufficientemente alta (>100Hz) non influisce negativamente sulla vita del LED, poiché commuta il LED tra stati completamente acceso e spento senza alterare l'ampiezza della corrente.

11. Casi Pratici di Progettazione e Utilizzo

Esempi illustrativi di come i parametri del componente si traducono in progetti reali.

• Caso 1: Modulo LED Lineare per Illuminazione Architetturale a Scomparsa:Un progetto che utilizza 50 LED in serie, pilotati da un singolo driver a corrente costante. La tensione diretta totale è calcolata sommando la V_Ftipica di ciascun LED. La gestione termica è ottenuta montando i LED su una striscia di PCB in alluminio, con calcoli eseguiti per garantire che la temperatura di giunzione rimanga al di sotto di 85°C per una durata di vita target L90 di 50.000 ore.
• Caso 2: Unità di Retroilluminazione per un Display Industriale:Un array di 100 LED disposti in una matrice 10x10 su un PCB FR4 standard. Per garantire una luminosità uniforme, vengono utilizzati LED da un singolo bin di flusso luminoso. Uno strato diffusore è posizionato sopra l'array per omogeneizzare la luce. Il progetto utilizza stringhe parallele di LED collegati in serie con resistenze di bilanciamento per gestire V_F variations.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

Un LED è un diodo semiconduttore. Quando viene applicata una tensione diretta, gli elettroni del materiale di tipo n si ricombinano con le lacune del materiale di tipo p alla giunzione, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). La lunghezza d'onda (colore) della luce emessa è determinata dal bandgap del materiale semiconduttore utilizzato (es. InGaN per blu/verde, AlInGaP per rosso/ambra). I LED bianchi sono tipicamente creati rivestendo un chip LED blu con un materiale fosforo che converte parte della luce blu in lunghezze d'onda più lunghe (giallo, rosso), risultando in luce bianca.

13. Tendenze e Sviluppi Tecnologici

L'industria dei LED continua a evolversi. Sebbene questa scheda tecnica rappresenti un prodotto stabile, tendenze più ampie includono:

• Aumento dell'Efficienza:La ricerca in corso mira a produrre più lumen per watt, riducendo il consumo energetico per la stessa emissione luminosa.
• Miglioramento della Qualità del Colore:Sviluppo di fosfori e soluzioni multi-chip per ottenere valori CRI più alti e colori più saturi per applicazioni specializzate.
• Miniaturizzazione e Integrazione:Tendenze verso dimensioni di package più piccole (es. micro-LED) e moduli integrati che combinano LED, driver e circuiti di controllo (es. COB - Chip-on-Board).
• Illuminazione Intelligente e Connessa:Integrazione di sensori, protocolli di comunicazione (Zigbee, Bluetooth, DALI) e capacità IoT nei sistemi di illuminazione, sebbene ciò sia tipicamente a livello di sistema piuttosto che a livello di componente descritto in questa scheda tecnica.