Scheda Tecnica LED Lamp 3294-15UBGC/S400-A6 - Blu Super 505nm - 3.5V - 20mA - Angolo di Visione 90° - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il 3294-15UBGC/S400-A6 è un LED ad alta luminosità progettato per applicazioni che richiedono un'uscita luminosa superiore. Questo dispositivo utilizza un materiale chip InGaN/SiC per produrre un colore emesso blu super con una lente water-clear. È caratterizzato da affidabilità, robustezza e disponibilità in varie opzioni di confezionamento, incluso nastro e bobina.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

Il vantaggio principale di questa serie di LED è la sua luminosità migliorata, rendendola adatta per applicazioni di retroilluminazione e indicatori dove l'alta visibilità è cruciale. I principali mercati e applicazioni target includono televisori, monitor per computer, telefoni e apparecchiature informatiche generali dove è richiesta un'illuminazione blu costante e brillante.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

Questa sezione fornisce un'analisi dettagliata e oggettiva dei principali parametri elettrici, ottici e termici del dispositivo, come definito nella scheda tecnica.

2.1 Valori Massimi Assoluti

I Valori Massimi Assoluti definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Non è consigliato far funzionare il LED in queste condizioni. I valori sono specificati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C.

• Corrente Diretta Continua (IF):25 mA. Questa è la massima corrente continua che può essere applicata in modo continuo al LED.
• Corrente Diretta di Picco (IF(Picco)):100 mA. Questo valore è tipicamente per condizioni di impulso breve e non deve essere superato.
• Tensione Inversa (VR):5 V. Applicare una tensione inversa oltre questo limite può causare il breakdown della giunzione.
• Dissipazione di Potenza (Pd):120 mW. Questa è la massima potenza che il package può dissipare, calcolata come Tensione Diretta (VF) * Corrente Diretta (IF).
• Temperatura di Esercizio (Topr):-40°C a +85°C. L'intervallo di temperatura ambiente per un funzionamento affidabile.
• Temperatura di Magazzinaggio (Tstg):-40°C a +100°C.
• Scarica Elettrostatica (ESD):1000 V (Modello Corpo Umano). Questo indica un livello moderato di sensibilità ESD; sono necessarie procedure di manipolazione appropriate.
• Temperatura di Saldatura (Tsol):260°C per 5 secondi. Questo definisce la tolleranza del profilo di saldatura a rifusione.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Le Caratteristiche Elettro-Ottiche sono misurate a una corrente di prova standard di IF=20mA e Ta=25°C, rappresentando condizioni operative tipiche.

• Intensità Luminosa (Iv):400 (Min.) a 800 (Tip.) mcd. Questo ampio intervallo di binning indica la varianza di produzione; i progettisti dovrebbero considerare il valore minimo per la luminosità nel caso peggiore.
• Angolo di Visione (2θ1/2):90° (Tipico). Questo definisce l'angolo completo a cui l'intensità luminosa scende alla metà del suo valore di picco, offrendo un ampio pattern di emissione.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λp):502 nm (Tipico). La lunghezza d'onda alla quale l'emissione spettrale è più forte.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd):505 nm (Tipico). La singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano, che definisce il colore come "blu super".
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ):30 nm (Tipico). La larghezza spettrale a metà dell'intensità massima.
• Tensione Diretta (VF):3.5 V (Tipico), 4.3 V (Massimo) a 20mA. Questo parametro è cruciale per la progettazione del driver e la selezione dell'alimentazione.
• Corrente Inversa (IR):50 μA (Massimo) a VR=5V.

Tolleranze di Misura:La scheda tecnica riporta specifiche incertezze: ±0.1V per VF, ±10% per Iv e ±1.0nm per λd. Queste devono essere considerate nelle applicazioni di precisione.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Il prodotto utilizza un sistema di binning per classificare le unità in base a parametri ottici ed elettrici chiave, garantendo coerenza all'interno di un lotto. La spiegazione dell'etichetta definisce questi bin:

• CAT:Classi di Intensità Luminosa (Iv). Corrisponde all'intervallo 400-800 mcd.
• HUE:Classi di Lunghezza d'Onda Dominante (λd). Raggruppa i LED in base al loro specifico punto di colore blu intorno a 505nm.
• REF:Classi di Tensione Diretta (VF). Raggruppa i LED in base alla loro caduta di tensione, importante per l'abbinamento di corrente in stringhe in serie.

I progettisti dovrebbero specificare o essere consapevoli dei bin richiesti per la loro applicazione per mantenere l'uniformità di colore e luminosità.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Le curve caratteristiche tipiche forniscono informazioni sul comportamento del dispositivo in condizioni variabili.

4.1 Intensità Relativa vs. Lunghezza d'Onda

Questa curva mostra la distribuzione di potenza spettrale, con picco a circa 502nm e una larghezza di banda (Δλ) di 30nm, confermando l'emissione monocromatica blu.

4.2 Pattern di Direttività

Il grafico polare illustra l'angolo di visione di 90°, mostrando un pattern di emissione quasi-Lambertiano in cui l'intensità diminuisce con il coseno dell'angolo di visione.

4.3 Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V)

La curva I-V è esponenziale, tipica per un diodo. Alla corrente di prova di 20mA, la tensione è tipicamente 3.5V. La curva è essenziale per il design termico, poiché VF ha un coefficiente di temperatura negativo.

4.4 Intensità Relativa vs. Corrente Diretta (Curva L-I)

L'intensità luminosa aumenta in modo super-lineare con la corrente prima di potenzialmente saturarsi a correnti più elevate. Operare al di sopra dei 20mA raccomandati può aumentare l'output ma ridurrà l'efficienza e la durata a causa dell'aumento del calore.

4.5 Caratteristiche Termiche

Intensità Relativa vs. Temperatura Ambiente:L'output luminoso diminuisce all'aumentare della temperatura ambiente. Questa derating è critica per le applicazioni in ambienti ad alta temperatura.
Corrente Diretta vs. Temperatura Ambiente:Per un'alimentazione a tensione costante, la corrente aumenterebbe con la temperatura a causa della diminuzione di VF. Ciò evidenzia l'importanza dei driver a corrente costante per un funzionamento stabile.

5. Informazioni Meccaniche e di Package

5.1 Disegno Dimensionale del Package

Il disegno meccanico fornisce le dimensioni critiche per il design dell'impronta PCB e il gioco di montaggio. Note chiave includono:
1. Tutte le dimensioni sono in millimetri.
2. L'altezza della flangia deve essere inferiore a 1.5mm (0.059").
3. La tolleranza standard è ±0.25mm salvo diversa specifica.

5.2 Identificazione della Polarità

Il LED ha un terminale catodo e uno anodo. Tipicamente, il terminale più lungo è l'anodo (+), e il lato piatto sulla lente o un segno sulla flangia indica il catodo (-). L'impronta PCB deve essere progettata per corrispondere a questa orientazione.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

Una manipolazione corretta è essenziale per mantenere le prestazioni e l'affidabilità del LED.

6.1 Formatura dei Terminali

• Piegare i terminali in un punto ad almeno 3mm dalla base del bulbo in epossidico.
• Eseguire la formatura prima della saldatura.
• Evitare stress sul package. Fori PCB disallineati che causano stress sui terminali possono degradare la resina epossidica.
• Tagliare i terminali a temperatura ambiente.

6.2 Condizioni di Magazzinaggio

• Conservare a ≤30°C e ≤70% UR dopo la spedizione. La durata di conservazione è di 3 mesi.
• Per conservazioni più lunghe (fino a 1 anno), utilizzare un contenitore sigillato con azoto e essiccante.
• Evitare rapidi cambiamenti di temperatura in ambienti umidi per prevenire la condensa.

6.3 Processo di Saldatura

Regola Generale:Mantenere una distanza minima di 3mm dal giunto di saldatura al bulbo epossidico.
Saldatura Manuale:Temperatura punta ferro max 300°C (30W max), tempo di saldatura max 3 secondi.
Saldatura a Onda/Per Immersione:Preriscaldamento max 100°C (60 sec max). Bagno di saldatura max 260°C per 5 secondi.
Profilo:Viene fornito un grafico del profilo di temperatura di saldatura raccomandato, che enfatizza una fase controllata di riscaldamento, picco e raffreddamento.
Note Critiche:
- Evitare stress sui terminali durante le fasi ad alta temperatura.
- Non saldare (a immersione/manuale) più di una volta.
- Proteggere il LED da urti/vibrazioni finché non si raffredda a temperatura ambiente.
- Evitare un raffreddamento rapido dalla temperatura di picco.
- Utilizzare la temperatura più bassa possibile che garantisca un giunto di saldatura affidabile.

6.4 Pulizia

• Pulire solo con alcol isopropilico a temperatura ambiente per ≤1 minuto.
• Evitare la pulizia ad ultrasuoni. Se assolutamente necessario, qualificare preventivamente il processo per assicurarsi che non si verifichino danni.

6.5 Gestione del Calore

Un corretto design termico è obbligatorio. La corrente operativa deve essere opportunamente deratata in base alla temperatura ambiente dell'applicazione e alla resistenza termica del setup di montaggio. Fare riferimento alle curve di derating (implicite, sebbene non mostrate esplicitamente nell'estratto fornito) per una guida. Un dissipatore di calore inadeguato porterà a una ridotta emissione luminosa, a uno spostamento del colore e a un degrado accelerato.

7. Confezionamento e Informazioni d'Ordine

7.1 Specifica di Confezionamento

I LED sono confezionati per prevenire danni durante spedizione e magazzinaggio:
- Confezionamento Primario:Busta anti-elettrostatica.
- Confezionamento Secondario:Scatola interna contenente 4 buste.
- Confezionamento Terziario:Scatola esterna contenente 10 scatole interne.
Quantità di Confezionamento:Minimo 200 a 1000 pezzi per busta. Una scatola esterna completa contiene 40 buste (4 buste/scatola interna * 10 scatole interne).

7.2 Spiegazione Etichetta

Le etichette sul confezionamento contengono le seguenti informazioni per tracciabilità e identificazione: CPN (Numero Parte Cliente), P/N (Numero Parte Produttore: 3294-15UBGC/S400-A6), QTY (Quantità), CAT/HUE/REF (Codici di binning) e LOT No. (Numero di Lotto per tracciabilità).

8. Suggerimenti Applicativi

8.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo LED è ideale per:
- Retroilluminazione:Per pannelli LCD in TV, monitor e display industriali che richiedono una retroilluminazione blu o come parte di un sistema a luce bianca RGB.
- Indicatori di Stato:Indicatori di alimentazione, attività o modalità ad alta luminosità nelle apparecchiature di telecomunicazione e informatica.
- Illuminazione Decorativa:Illuminazione d'accento dove è desiderato un colore blu vivido.

8.2 Considerazioni di Progettazione

• Selezione del Driver:Utilizzare un driver a corrente costante impostato a 20mA (o inferiore per ridurre il calore/aumentare la durata) per garantire un'uscita luminosa e un colore stabili. Considerare la tipica caduta di tensione diretta di 3.5V.
• Resistore Limitante di Corrente:Se si utilizza una sorgente di tensione, calcolare precisamente il resistore in serie utilizzando il VF massimo (4.3V) per garantire che la corrente non superi mai il valore massimo assoluto nelle condizioni del caso peggiore.
• Gestione Termica:Progettare il PCB con un'adeguata area di rame o utilizzare un PCB a nucleo metallico (MCPCB) per dissipare il calore, specialmente in spazi chiusi o ad alte temperature ambientali.
• Design Ottico:L'angolo di visione di 90° è adatto per l'illuminazione di ampie aree. Per luce focalizzata, possono essere necessarie ottiche secondarie (lenti).
• Protezione ESD:Implementare protezione ESD sulle linee di ingresso e assicurarsi che il personale di assemblaggio utilizzi braccialetti di messa a terra appropriati.

9. Confronto e Differenziazione Tecnologica

Sebbene un confronto diretto con i concorrenti non sia nella scheda tecnica, i principali fattori di differenziazione di questo LED possono essere dedotti:
- Bin di Alta Luminosità:Con un'intensità tipica di 800mcd a 20mA, offre un'elevata efficienza luminosa per un package standard di LED lampada da 3mm o 5mm.
- Punto Colore Specifico:Il "blu super" a 505nm è una tonalità distinta, potenzialmente diversa dai LED blu reale (~450nm) o blu puro (~470nm).
- Costruzione Robusta:L'enfasi sull'affidabilità e la costruzione senza piombo soddisfa gli standard ambientali e di durabilità moderni.
- Documentazione Completa:Linee guida dettagliate per manipolazione, saldatura e magazzinaggio riducono il rischio applicativo.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D1: Posso pilotare questo LED a 25mA in modo continuo?
R1: Sebbene il Valore Massimo Assoluto sia 25mA, le Caratteristiche Elettro-Ottiche sono specificate a 20mA. Per un funzionamento affidabile a lungo termine e per considerare gli effetti termici, si raccomanda vivamente di operare a 20mA o meno. Utilizzare il valore massimo solo come limite di stress, non come punto di lavoro.

D2: Perché c'è un intervallo così ampio nell'Intensità Luminosa (400-800 mcd)?
R2: Ciò è dovuto alle varianze di produzione nell'epitassia del semiconduttore e nel processo di fabbricazione del chip. I dispositivi vengono binnati (codice CAT) dopo la produzione. Per una luminosità uniforme in un array, specificare un bin stretto o utilizzare LED dello stesso lotto di produzione.

D3: Come interpreto i valori "Tipici" nella scheda tecnica?
R3: "Tipico" rappresenta il valore medio o più comune della produzione. La progettazione dovrebbe basarsi sui valori "Minimi" per prestazioni garantite (es. utilizzare 400 mcd per la luminosità nel caso peggiore) e sui valori "Massimi" per i calcoli di stress (es. utilizzare 4.3V per il calcolo del resistore).

D4: È necessario un dissipatore di calore?
R4: Per il funzionamento a 20mA in temperature ambientali moderate (<50°C), la dissipazione interna (~70mW) può essere gestita dai terminali e dal rame standard del PCB. Per temperature ambientali più elevate, correnti più elevate o apparecchiature chiuse, una gestione termica aggiuntiva (es. più rame, MCPCB) è essenziale per prevenire surriscaldamento e guasti prematuri.

11. Esempio di Caso d'Uso Pratico

Scenario: Progettazione di un pannello indicatore di stato per uno switch di rete rack-mount.
1. Requisito:Un indicatore blu brillante "Link Attivo" visibile da diversi metri di distanza.
2. Selezione:Il 3294-15UBGC/S400-A6 è scelto per la sua alta luminosità (800mcd tip) e l'angolo di visione appropriato (90°).
3. Progettazione del Circuito:Il sistema utilizza un'alimentazione a 5V. Viene calcolato un resistore in serie: R = (V_alimentazione - VF_max) / IF = (5V - 4.3V) / 0.020A = 35 ohm. Viene selezionato un resistore standard da 36 ohm, limitando la corrente a ~19.4mA a VF_tip, che è sicuro e fornisce sufficiente luminosità.
4. Layout PCB:L'impronta del LED è posizionata con una piccola area di rame collegata al terminale catodo per una leggera dissipazione del calore. Il design del pannello include una light pipe per guidare e diffondere la luce.
5. Assemblaggio:I LED sono saldati manualmente con un ferro a temperatura controllata impostato a 280°C, con il giunto realizzato a >3mm dal corpo, completando entro 2 secondi.

12. Introduzione al Principio Tecnologico

Questo LED si basa su un'eterostruttura semiconduttrice. La regione attiva utilizza Nitruro di Gallio e Indio (InGaN) cresciuto su un substrato di Carburo di Silicio (SiC). Quando viene applicata una tensione diretta, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva dove si ricombinano, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). La composizione specifica della lega InGaN determina l'energia del bandgap, che a sua volta definisce la lunghezza d'onda della luce emessa—in questo caso, circa 505nm (blu). La lente epossidica water-clear incapsula il chip, fornisce protezione meccanica e modella il fascio di luce in uscita (angolo di visione 90°).

13. Tendenze di Sviluppo Tecnologico

L'evoluzione della tecnologia LED come questo dispositivo segue diverse tendenze chiave:
1. Aumento dell'Efficienza:I continui miglioramenti nella scienza dei materiali e nel design dei chip mirano a produrre più lumen per watt (lm/W), riducendo il consumo energetico a parità di emissione luminosa.
2. Precisione e Coerenza del Colore:I progressi nella crescita epitassiale e nei processi di binning portano a distribuzioni di lunghezza d'onda e intensità più strette, migliorando l'uniformità del colore negli array.
3. Affidabilità e Durata Migliorate:Materiali di incapsulamento migliori, interfacce termiche e integrazione del driver contribuiscono a una maggiore durata operativa in condizioni difficili.
4. Miniaturizzazione e Integrazione:Sebbene le lampade discrete rimangano popolari, la tendenza è verso package a dispositivo a montaggio superficiale (SMD) e moduli integrati per una maggiore densità e assemblaggio automatizzato.
5. Gamut di Colore Espanso:Lo sviluppo di LED con picchi di lunghezza d'onda specifici e stretti (come questo blu a 505nm) consente gamut di colore più ampi nelle applicazioni di display quando combinati con LED rossi e verdi.