Scheda Tecnica LED Mid-Power 3030 - Dimensione 3.0x3.0mm - Tensione 5.0-5.4V - Potenza 1.2W - Bianco Freddo/Neutro/Caldo - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche di una serie di LED mid-power che utilizzano un fattore di forma 3030 (3.0mm x 3.0mm) e un avanzato package EMC (Epoxy Molding Compound). La serie è progettata per offrire un equilibrio ottimale tra efficienza luminosa, affidabilità e rapporto costo-efficacia, rendendola una scelta leader nel segmento mid-power. La filosofia di progettazione si concentra sulla gestione termica e sulle prestazioni ottiche, consentendo un funzionamento a livelli di potenza fino a 1.5W.

I principali mercati target per questa serie di LED includono soluzioni di retrofit per sostituire lampade tradizionali a incandescenza o fluorescenti, illuminazione generale per spazi residenziali e commerciali, retroilluminazione per insegne indoor e outdoor, e applicazioni di illuminazione architettonica o decorativa dove sia le prestazioni che la qualità estetica sono fondamentali.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Elettro-Ottiche

All measurements are standardized at a forward current (I_F) of 25mA and an ambient temperature (T_a) of 25°C with 60% relative humidity. The product line offers a range of Correlated Color Temperatures (CCT) from warm white (2725K) to cool white (6530K), catering to diverse lighting needs. A minimum Color Rendering Index (CRI or R_a) of 80 ensures good color fidelity for general lighting applications.

The luminous flux output is categorized by both color bin and flux rank. Typical luminous flux values range from approximately 122 lumens to 156 lumens at the test condition of 25mA, depending on the specific CCT and flux bin. It is critical to note the stated measurement tolerances: ±7% for luminous flux and ±2 for CRI. The forward voltage (V_F) typically falls between 5.0V and 5.4V at 25mA, with a specified measurement tolerance of ±0.5V.

2.2 Parametri Elettrici e Termici

The absolute maximum ratings define the operational boundaries for reliable performance. The maximum continuous forward current (I_F) is 30mA, with a pulsed forward current (I_FP) of 40mA allowed under specific conditions (pulse width ≤ 100µs, duty cycle ≤ 1/10). The maximum power dissipation (P_D) is 1.5W. Exceeding these ratings may cause permanent degradation or failure.

Thermal management is a key strength of the EMC package. The thermal resistance from the junction to the solder point (R_{th j-sp}) is specified at a typical value of 11 °C/W. This low thermal resistance facilitates efficient heat transfer from the LED chip to the printed circuit board (PCB), helping to maintain a lower junction temperature (T_j), which is critical for long-term lumen maintenance and reliability. The maximum allowable junction temperature is 115°C.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

3.1 Binning del Colore (CCT)

I LED sono meticolosamente suddivisi in bin di colore precisi in base alle loro coordinate di cromaticità sul diagramma CIE 1931. La struttura di binning per CCT comprese tra 2600K e 7000K segue lo standard Energy Star, garantendo la coerenza del colore entro un'area definita. Ogni codice colore (es. 27M5, 30M5) corrisponde a un punto centrale specifico (coordinate x, y) e a un'area di tolleranza ellittica definita da assi maggiore/minore (a, b) e un angolo (φ). L'incertezza di misura per le coordinate di colore è di ±0.007.

3.2 Binning del Flusso Luminoso

Oltre al colore, i LED sono ulteriormente suddivisi in base alla loro emissione di flusso luminoso alla corrente di prova standard. I livelli di flusso sono designati da codici (es. 2E, 2F, 2G, 2H), ciascuno dei quali rappresenta un intervallo specifico di lumen (es. 122-130 lm, 130-139 lm). Questo binning bidimensionale (colore e flusso) consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfino sia i requisiti di cromaticità che di luminosità della loro applicazione, garantendo uniformità nel prodotto di illuminazione finale.

3.3 Binning della Tensione Diretta

Forward voltage is also categorized to aid in circuit design, particularly for applications involving multiple LEDs in series. Voltage bins are defined by codes (e.g., 1, 2) with specified minimum and maximum voltage ranges (e.g., 4.6-4.8V, 4.8-5.0V). Matching V_F bins can help achieve more uniform current distribution and simplified driver design.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

4.1 Caratteristiche IV e del Flusso Luminoso

La Figura 3 illustra la relazione tra corrente diretta e flusso luminoso relativo. L'uscita è sub-lineare; aumentare la corrente oltre l'intervallo consigliato di 25-30mA produce rendimenti decrescenti nell'output luminoso, aumentando significativamente la generazione di calore e lo stress sul dispositivo. La Figura 4 mostra la curva della tensione diretta rispetto alla corrente, essenziale per progettare il circuito di limitazione della corrente appropriato.

4.2 Dipendenza dalla Temperatura

The performance of LEDs is highly temperature-sensitive. Figure 6 demonstrates that relative luminous flux decreases as ambient temperature (T_a) increases. Figure 7 shows that forward voltage typically decreases with rising temperature. Figure 5 details the shift in chromaticity coordinates (CIE x, y) with temperature, which is crucial for applications requiring stable color points across operating conditions. Figure 8 is critical for thermal design, showing the derating curve for maximum allowable forward current as a function of ambient temperature for two different junction-to-ambient thermal resistance scenarios (35°C/W and 55°C/W).

4.3 Distribuzione Spettrale e dell'Angolo di Visione

Figure 1 provides the relative spectral power distribution, which defines the light's color quality. Figure 2 depicts the spatial radiation pattern (viewing angle distribution). The typical viewing angle (2θ_1/2), where intensity is half the peak value, is 110 degrees, indicating a wide, Lambertian-like emission pattern suitable for general diffuse lighting.

5. Linee Guida per il Montaggio e la Manipolazione

5.1 Saldatura a Rifusione

Questi LED sono compatibili con processi di saldatura a rifusione senza piombo. Il profilo di temperatura massima di saldatura non deve superare i 230°C o 260°C per una durata di 10 secondi, come specificato nei valori massimi assoluti. È imperativo seguire il profilo di rifusione raccomandato dal produttore per prevenire shock termici o danni al package EMC e all'attacco interno del die.

5.2 Conservazione e Manipolazione

L'intervallo di temperatura di conservazione consigliato è -40°C a +85°C. Per prevenire l'assorbimento di umidità, che può causare il fenomeno del "popcorning" durante la rifusione, i LED devono essere conservati in un ambiente asciutto, tipicamente in sacchetti sigillati barriera all'umidità con essiccante. Devono essere osservate le precauzioni standard ESD (scarica elettrostatica) durante la manipolazione, poiché i dispositivi hanno una tensione di tenuta ESD di 1000V (Modello del Corpo Umano).

6. Note Applicative e Considerazioni di Progettazione

6.1 Gestione Termica

Un dissipatore di calore efficace è il fattore più importante per ottenere le prestazioni nominali e la longevità. La bassa resistenza termica giunzione-punto di saldatura di 11 °C/W è efficace solo se il PCB e il design del sistema facilitano la dissipazione del calore. L'uso di PCB a nucleo metallico (MCPCB) o schede con via termiche adeguate è fortemente raccomandato per applicazioni che operano alla corrente/potenza massima o vicino ad essa. La curva di derating (Fig. 8) deve essere utilizzata per determinare la corrente operativa sicura per l'effettivo ambiente termico dell'applicazione.

6.2 Alimentazione Elettrica

A constant current driver is mandatory for reliable operation. The driver should be designed to supply a stable current up to the maximum of 30mA, accounting for the forward voltage bin and its negative temperature coefficient. For designs using multiple LEDs in series, consider the voltage binning to ensure the total string voltage is within the driver's output range. Parallel connections are generally not recommended without additional balancing circuitry due to V_F variations.

6.3 Integrazione Ottica

L'ampio angolo di visione di 110 gradi rende questi LED adatti per applicazioni che richiedono un'illuminazione ampia e uniforme senza ottiche secondarie. Per l'illuminazione direzionale, possono essere utilizzate opportune ottiche primarie (lenti) o riflettori. L'alto CRI (≥80) li rende eccellenti per l'illuminazione retail, l'illuminazione per compiti specifici e altri ambienti dove la percezione accurata del colore è importante.

7. Confronto Tecnico e Vantaggi

Il principale elemento distintivo di questa serie 3030 EMC risiede nella sua tecnologia di package. Rispetto alle plastiche tradizionali PPA (Polyphthalamide) o PCT, il materiale EMC offre una conduttività termica superiore, una maggiore resistenza alle temperature e una migliore resistenza all'ingiallimento e al degrado causati dall'esposizione ai raggi UV e al calore. Ciò si traduce in prestazioni ottiche più stabili durante la vita del LED, mantenendo sia l'output di lumen che il punto colore meglio delle alternative con package in plastica.

La combinazione del robusto package EMC, dell'alta efficienza luminosa e del preciso binning multidimensionale fornisce un vantaggio significativo nelle applicazioni che richiedono alta affidabilità, lunga vita e qualità costante, come apparecchi di illuminazione commerciale e insegne outdoor.

8. Domande Frequenti (FAQ)

Q: What is the actual power consumption at the typical operating point?
A: At the test condition of I_F=25mA and V_F=5.4V (typical max), the power is 25mA * 5.4V = 135mW. The "1.2W Series" designation refers to its capability and thermal package rating, not the standard operating point.

Q: How does the luminous flux change if I drive the LED at 30mA instead of 25mA?
A: Refer to Figure 3. The relative luminous flux increases with current but not linearly. Driving at 30mA will yield more light but also generate significantly more heat. You must ensure the junction temperature remains below 115°C by implementing excellent thermal management, as per the derating curve in Figure 8.

Q: Can I use these LEDs for outdoor applications?
A: Yes, the EMC package offers good environmental resistance. However, for outdoor use, the entire luminaire must be properly sealed and designed to manage condensation and environmental stresses. The operating temperature range of -40°C to +85°C supports most outdoor conditions.

Q: Why is the forward voltage tolerance ±0.5V important?
A: This tolerance impacts the design of the power supply, especially when connecting multiple LEDs in series. The driver must accommodate the total possible voltage range of the string. Selecting LEDs from the same voltage bin (Table 7) can simplify driver design and improve system efficiency.

9. Studio di Caso: Progettazione e Utilizzo

Scenario: Designing a 1200lm LED Panel Light for Office Use.
A designer aims to create a 600mm x 600mm LED panel light with a neutral white color (4000K, CRI>80) and an output of 1200 lumens.

Component Selection: The designer selects the T3C40821C-**AA model (Neutral White, 3985K typical). From Table 6, for the 40M5 color bin, a flux rank of 2H offers 148-156 lumens at 25mA. Choosing the typical value of 152 lm for calculation.

Quantity Calculation: To achieve 1200 lm, approximately 1200 lm / 152 lm per LED ≈ 8 LEDs are needed at 25mA each.

Thermal & Electrical Design: The 8 LEDs will be arranged on an aluminum MCPCB. Total power at 25mA and typical V_F (5.2V): 8 * (0.025A * 5.2V) = 1.04W. The thermal design must ensure the LED solder point temperature remains low enough to keep the junction below 115°C, utilizing the R_{th j-sp} of 11°C/W. A constant current driver outputting 25mA with a voltage compliance covering 8 * V_F (considering bin 2: 4.8-5.0V) is selected.

Outcome: This design leverages the LED's high efficacy and EMC thermal performance to create a reliable, efficient, and uniform office lighting fixture.

10. Principi Tecnologici e Tendenze

10.1 Principio di Funzionamento

Questi LED si basano sulla tecnologia dei semiconduttori. Quando una tensione diretta viene applicata attraverso la giunzione p-n, elettroni e lacune si ricombinano, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). I materiali specifici e la struttura degli strati semiconduttori determinano la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa. Uno strato di fosforo viene applicato sul chip che emette luce blu per convertire una parte della luce blu in lunghezze d'onda più lunghe, creando l'ampio spettro della luce bianca con il CCT e il CRI desiderati.

10.2 Tendenze del Settore

Il segmento dei LED mid-power continua ad evolversi verso una maggiore efficienza (lumen per watt) e un'affidabilità migliorata a costi competitivi. Le tendenze chiave includono l'adozione diffusa di package EMC e altri materiali simili alla ceramica per migliori prestazioni termiche e longevità. C'è anche una forte attenzione al miglioramento della qualità e della coerenza del colore, con standard di binning più stretti e opzioni CRI più elevate che stanno diventando comuni. Inoltre, l'integrazione del driver e la controllabilità intelligente stanno diventando sempre più importanti per i sistemi di illuminazione di prossima generazione. La piattaforma 3030 EMC rappresenta una soluzione matura e ottimizzata all'interno di questi sviluppi industriali in corso.