Scheda Tecnica LED Ambra 3030 - 3.0x3.0mm - Tensione 3.1V - Potenza 1W - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche di un LED ambrato di media potenza 3030. Il dispositivo utilizza un package in composto epossidico termicamente migliorato (EMC), progettato per offrire un buon equilibrio tra prestazioni e costo-efficacia. Si posiziona come una soluzione che offre eccellenti lumen per watt (lm/W) e lumen per dollaro (lm/$) nel segmento di media potenza. La serie è in grado di gestire livelli di potenza da media potenza fino a 1.3W, rendendola adatta per applicazioni che richiedono prestazioni robuste.

1.1 Caratteristiche e Vantaggi Principali

• Design del Package EMC Termicamente Migliorato:Il materiale EMC fornisce una migliore gestione termica rispetto alle plastiche tradizionali, portando a una maggiore affidabilità e mantenimento del flusso luminoso.
• Elevata Capacità di Potenza:Capace di operare fino a 1.3W, colmando il divario tra i LED standard di media potenza e quelli ad alta potenza.
• Elevata Corrente di Pilotaggio:Supporta una corrente diretta massima di 400mA, consentendo una maggiore emissione luminosa quando richiesto.
• Saldatura a Rifusione Senza Piombo:Compatibile con i processi standard di saldatura a rifusione senza piombo, facilitando la produzione moderna.

1.2 Applicazioni Target

Le applicazioni principali per questo LED includono usi automobilistici e di segnalazione, come lampade indicatori di direzione e varie lampade di segnale dove è specificata la luce ambrata.

2. Analisi dei Parametri Tecnici

2.1 Selezione Prodotto e Caratteristiche Ottiche

Il modello specifico trattato è il T3CYE012C-**AA, un LED Ambra a Conversione di Fosfori (PC). La sua lunghezza d'onda dominante (WD) varia da un minimo di 585nm, tipicamente 590nm, a un massimo di 596nm. In condizioni di test standard (Corrente Diretta IF=350mA, Temperatura Ambiente Ta=25°C), il flusso luminoso tipico è di 118 lumen, con un valore minimo specificato di 107 lumen. La tolleranza per la misura del flusso luminoso è di ±7%.

2.2 Parametri Elettro-Ottici ed Elettrici

Parametri elettrici e ottici dettagliati sono definiti nelle stesse condizioni di test standard (IF=350mA, Ta=25°C, UR60%).

• Tensione Diretta (VF):Il valore tipico è 3.1V, con un intervallo da 3.0V (Min) a 3.3V (Max).
• Corrente Inversa (IR):Massimo di 10 µA ad una tensione inversa (VR) di 5V.
• Angolo di Visione (2θ1/2):L'angolo a metà intensità è tipicamente di 120 gradi.
• Resistenza Termica (Rth j-sp):La resistenza termica giunzione-punto di saldatura è tipicamente di 14 °C/W.
• Scarica Elettrostatica (ESD):Resiste fino a 8000V (Modello Corpo Umano), indicando una buona robustezza alla manipolazione.

2.3 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente. L'operazione deve essere mantenuta entro questi limiti.

• Corrente Diretta (IF):400 mA (Continua)
• Corrente Diretta Impulsiva (IFP):500 mA (Larghezza impulso ≤100µs, Ciclo di lavoro ≤1/10)
• Dissipazione di Potenza (PD):1360 mW
• Tensione Inversa (VR):5 V
• Temperatura di Esercizio (Topr):-40°C a +105°C
• Temperatura di Magazzinaggio (Tstg):-40°C a +85°C
• Temperatura di Giunzione (Tj):125°C
• Temperatura di Saldatura (Tsld):260°C per 10 secondi (o 230°C).

Nota Importante:Superare questi valori massimi assoluti, anche momentaneamente, può degradare le prestazioni e l'affidabilità del dispositivo. È necessario prestare particolare attenzione per garantire che la dissipazione di potenza effettiva non superi il valore nominale nelle condizioni operative.

3. Curve e Caratteristiche Prestazionali

3.1 Distribuzione Spettrale e Angolare

Il LED emette nello spettro ambrato, centrato attorno a 590nm. Il grafico della distribuzione angolare mostra un tipico pattern Lambertiano o quasi-Lambertiano con un semi-angolo di 120 gradi, fornendo un'illuminazione ampia.

3.2 Caratteristiche della Corrente Diretta

La relazione tra corrente diretta (IF) e flusso luminoso relativo è non lineare. Il flusso aumenta con la corrente ma alla fine satura e diminuisce a causa degli effetti termici a correnti più elevate. Il grafico mostra le prestazioni a Ta=25°C. La curva della tensione diretta (VF) rispetto alla corrente diretta (IF) dimostra la caratteristica del diodo, con VF che aumenta logaritmicamente con la corrente.

3.3 Dipendenza dalla Temperatura

Le prestazioni dei LED sono significativamente influenzate dalla temperatura.

• Flusso Luminoso vs. Temperatura:Il flusso luminoso relativo diminuisce all'aumentare della temperatura ambiente (Ta). Questo è un fattore critico per il progetto termico del sistema.
• Tensione Diretta vs. Temperatura:La tensione diretta tipicamente diminuisce con l'aumentare della temperatura di giunzione, il che può essere utilizzato per il monitoraggio della temperatura in alcune applicazioni.
• Variazione Colore vs. Temperatura:Le coordinate cromatiche CIE (x, y) si spostano con i cambiamenti della temperatura ambiente. Questo dato è essenziale per applicazioni che richiedono punti colore consistenti in un intervallo di temperature.

3.4 Derating e Corrente Massima vs. Temperatura

Un grafico chiave mostra la massima corrente diretta ammissibile in funzione della temperatura ambiente per due diversi scenari di resistenza termica (Rj-a=30°C/W e 40°C/W). All'aumentare della temperatura ambiente, la corrente massima sicura deve essere ridotta per prevenire che la temperatura di giunzione superi il suo valore massimo di 125°C. Ad esempio, a 105°C ambiente, la corrente ammissibile scende significativamente a circa 147mA per il percorso con resistenza termica più alta. Questa curva è vitale per progettare sistemi affidabili, specialmente in ambienti ad alta temperatura.

4. Struttura e Controllo dei Bin Colore

I LED sono suddivisi in bin colore in base alle loro coordinate cromatiche CIE per garantire la coerenza del colore in produzione. La scheda tecnica definisce codici bin specifici (es. AM1, AM2) con i corrispondenti intervalli delle coordinate x e y sul diagramma cromatico CIE 1931. L'incertezza di misura per le coordinate colore è di ±0.007. Questa classificazione consente ai progettisti di selezionare LED che corrispondano strettamente in colore per la loro applicazione, il che è cruciale per array multi-LED o prodotti dove l'aspetto uniforme è importante.

5. Linee Guida Applicative e Considerazioni di Progetto

5.1 Gestione Termica

Una gestione termica efficace è l'aspetto più critico per utilizzare questo LED in modo affidabile. La resistenza termica tipica di 14 °C/W dalla giunzione al punto di saldatura significa che il calore deve essere condotto efficientemente lontano dal package del LED. Ciò richiede un PCB ben progettato con adeguati via termici e, se necessario, connessione a un dissipatore. La curva di derating (Fig. 8) deve essere utilizzata per determinare la massima corrente di pilotaggio per una data temperatura ambiente e resistenza termica del sistema.

5.2 Pilotaggio Elettrico

Sebbene il LED possa gestire fino a 400mA, dovrebbe tipicamente essere pilotato a o sotto 350mA per una durata e un'efficienza ottimali, come mostrato nei dati di test standard. Si raccomanda un driver a corrente costante per garantire un'emissione luminosa stabile e proteggere il LED da picchi di corrente. La variazione della tensione diretta (da 3.0V a 3.3V) deve essere considerata nella progettazione del driver.

5.3 Saldatura e Manipolazione

Il dispositivo è adatto per la saldatura a rifusione senza piombo. La temperatura di picco di saldatura non deve superare i 260°C per 10 secondi. Durante la manipolazione e l'assemblaggio devono essere osservate le precauzioni standard ESD, poiché il dispositivo è classificato per 8000V ESD.

5.4 Progettazione Ottica

L'angolo di visione di 120 gradi rende questo LED adatto per applicazioni che richiedono ampi angoli di fascio. Per applicazioni che necessitano di luce più focalizzata, sarebbero necessarie ottiche secondarie (lenti). I progettisti dovrebbero anche considerare la potenziale variazione del colore con la temperatura e nel tempo quando specificano applicazioni critiche per il colore.

6. Confronto e Posizionamento

Questo LED EMC 3030 occupa una posizione tra i tradizionali LED SMD a bassa potenza e i LED ad alta potenza a base ceramica. I suoi principali vantaggi nel segmento di media potenza includono: prestazioni termiche migliori rispetto ai package plastici standard (come il 3528), corrente di pilotaggio e emissione luminosa possibili più elevate rispetto ai package più piccoli, e una struttura di costo spesso favorevole rispetto ai LED ad alta potenza per applicazioni che non richiedono densità di flusso estrema. La versione ambrata è specificamente ottimizzata per l'efficienza nella sua banda spettrale, rendendola competitiva per la segnalazione automobilistica dove i requisiti fotometrici normativi devono essere soddisfatti in modo efficiente.

7. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Qual è il consumo di potenza effettivo nel punto di lavoro tipico?

R: Nella condizione di test tipica di 350mA e una Vf tipica di 3.1V, la potenza elettrica in ingresso è di circa 1.085W (0.35A * 3.1V).

D: Di quanto diminuisce l'emissione luminosa ad alta temperatura?

R: Il grafico in Fig. 6 mostra il flusso luminoso relativo rispetto alla temperatura ambiente. La diminuzione esatta dipende dal progetto termico, ma la tendenza mostra una diminuzione significativa man mano che la temperatura si avvicina al limite massimo di esercizio.

D: Posso pilotare questo LED con una sorgente a tensione costante?

R: Non è raccomandato. I LED sono dispositivi pilotati in corrente. La tensione diretta ha una tolleranza e varia con la temperatura. Una sorgente a tensione costante potrebbe portare a una corrente eccessiva e a un rapido guasto. Utilizzare sempre un driver a corrente costante o un circuito che limiti attivamente la corrente.

D: Cosa significa la designazione "PC Amber"?

R: PC sta per Phosphor-Converted (a Conversione di Fosfori). Un chip LED blu è ricoperto da un fosforo che converte parte della luce blu in lunghezze d'onda più lunghe, risultando nel colore ambrato finale. Questo metodo può offrire un'efficienza più elevata e una migliore coerenza rispetto all'uso di un materiale semiconduttore ambrato ad emissione diretta.

8. Esempio Pratico di Caso Progettuale

Scenario:Progettazione di un modulo per frecce direzionali automobilistiche ad alta affidabilità che deve operare in un ambiente fino a 85°C.

Passaggi di Progetto:

1. Analisi Termica:Determinare la resistenza termica del sistema dalla giunzione del LED all'ambiente (Rj-a). Si assume che un PCB ben progettato risulti in Rj-a = 35°C/W.
2. Derating della Corrente:Riferirsi alla Fig. 8. Per una temperatura ambiente (Ta) di 85°C e una Rj-a stimata tra 30 e 40°C/W, interpolare per trovare la massima corrente diretta ammissibile. Questa sarebbe significativamente inferiore a 400mA, probabilmente nell'intervallo di 250-300mA.
3. Selezione del Driver:Scegliere un driver a corrente costante in grado di fornire la corrente derated (es. 280mA) stabilmente nell'intervallo di tensione di ingresso e temperatura previsti.
4. Conformità Ottica:Calcolare il flusso luminoso atteso alla corrente derated (usando la Fig. 3) e ad alta temperatura (usando la Fig. 6) per garantire che l'assemblaggio finale soddisfi l'intensità fotometrica richiesta per l'applicazione di frecce direzionali.
5. Coerenza del Colore:Specificare il bin colore richiesto (AM1 o AM2) per garantire che tutti i LED nel modulo corrispondano, e considerare la piccola variazione di colore con la temperatura (Fig. 5) che di solito è accettabile per questa applicazione.

Questo approccio sistematico garantisce che il LED operi entro la sua area di funzionamento sicura, massimizzando la durata e l'affidabilità in un'applicazione impegnativa.