Scheda Tecnica LED 3030 Mid-Power - 3.0x3.0mm - 2.0-2.4V - 0.35W - Rosso/Giallo - Documento Tecnico Italiano

1. Panoramica del Prodotto

La serie 3030 rappresenta una soluzione LED di media potenza progettata per applicazioni di illuminazione ad alta efficienza e costo contenuto. Questa famiglia di prodotti utilizza una tecnologia di incapsulamento EMC (Epoxy Molding Compound), che contribuisce alle sue eccellenti prestazioni termiche e affidabilità. Gli obiettivi di progettazione principali sono fornire un elevato flusso luminoso ed efficienza (lm/W), mantenendo al contempo un costo competitivo per lumen (lm/$), rendendola adatta a un'ampia gamma di applicazioni nell'illuminazione automobilistica e generale.

1.1 Caratteristiche e Vantaggi

• Elevato Flusso Luminoso ed Efficienza:Progettato per fornire un flusso luminoso superiore, abilitando soluzioni di illuminazione più luminose ed energeticamente efficienti.
• Progettato per Funzionamento ad Alta Corrente:Capace di prestazioni stabili a correnti di pilotaggio elevate, offrendo flessibilità di progettazione.
• Bassa Resistenza Termica:Il package EMC e il percorso termico efficiente (Rth j-sp fino a 14 °C/W) garantiscono un'effettiva dissipazione del calore, fondamentale per mantenere la longevità del LED e la stabilità del colore.
• Applicazione con Saldatura a Rifusione Senza Piombo:Compatibile con i processi standard di saldatura a rifusione senza piombo, facilitando l'integrazione nelle linee di assemblaggio automatizzate.

1.2 Applicazioni Principali

Questa serie LED è particolarmente adatta per l'illuminazione di segnalazione automobilistica e varie applicazioni indicatori grazie alle sue opzioni di colore e al profilo prestazionale.

• Luce di Svolta
• Luce di Stop Centrale Montata in Alto (CHMSL)
• Luce di Stop
• Luce di Segnalazione
• Luce Posteriore

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

Tutti i parametri sono specificati in condizioni di test di Corrente Diretta (IF) = 150 mA, Temperatura Ambiente (Ta) = 25°C e Umidità Relativa (RH) = 60%, salvo diversa indicazione. Le tolleranze di misura devono essere considerate per i margini di progettazione.

2.1 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Le metriche di prestazione fondamentali definiscono l'emissione luminosa e il comportamento elettrico di base in condizioni operative standard.

• Flusso Luminoso Tipico:19 lm per entrambe le varianti Rossa e Gialla a 150 mA. Il valore minimo garantito è 17 lm. Nota: la tabella del flusso luminoso è di riferimento e le misurazioni effettive hanno una tolleranza di ±7%.
• Lunghezza d'Onda Dominante (WD):Rosso: 620-630 nm; Giallo: 585-595 nm. Questo definisce il colore percepito del LED.
• Angolo di Visione (2θ1/2):Valore tipico di 120°, che indica un fascio ampio adatto per l'illuminazione d'area e la segnalazione.

2.2 Parametri Elettrici e Termici

Questi parametri sono cruciali per la progettazione del driver e la gestione termica.

• Tensione Diretta (VF):Rosso: Tip. 2,0V, Max. 2,4V; Giallo: Tip. 2,2V, Max. 2,4V a 150 mA. Tolleranza ±0,08V.
• Corrente Inversa (IR):Massimo 10 µA a una Tensione Inversa (VR) di 5V.
• Resistenza Termica, Giunzione-Punto di Saldatura (Rth j-sp):Rosso: 14 °C/W; Giallo: 16 °C/W. Questo valore basso è chiave per gestire la temperatura di giunzione.
• Immunità alle Scariche Elettrostatiche (ESD):Resiste a 8000V (Modello Corpo Umano), indicando una buona robustezza nella manipolazione.

2.3 Valori Massimi Assoluti

Superare questi limiti può causare danni permanenti al dispositivo. Il funzionamento deve sempre rimanere entro questi confini.

• Corrente Diretta (IF):Rosso: 350 mA (DC); Giallo: 240 mA (DC).
• Corrente Diretta Impulsiva (IFP):Rosso: 400 mA; Giallo: 300 mA. Condizione: Larghezza Impulso ≤ 100 µs, Ciclo di Lavoro ≤ 1/10.
• Dissipazione di Potenza (PD):Rosso: 840 mW; Giallo: 624 mW.
• Tensione Inversa (VR):5 V.
• Temperatura di Esercizio (Topr):-40°C a +105°C.
• Temperatura di Magazzinaggio (Tstg):-40°C a +105°C.
• Temperatura di Giunzione (Tj):125°C (massimo).
• Temperatura di Saldatura (Tsld):260°C per 10 secondi (o 230°C).

Nota Critica:Le proprietà del LED possono degradarsi se il funzionamento supera l'intervallo di parametri specificato. È necessario prestare attenzione per garantire che la dissipazione di potenza non superi il valore massimo assoluto.

3. Analisi delle Curve di Prestazione

I dati grafici forniscono informazioni sul comportamento del LED in condizioni variabili, essenziali per una progettazione di sistema robusta.

3.1 Distribuzione Spettrale Relativa

Il grafico spettrale (Fig. 1) mostra la caratteristica di emissione a banda stretta di questi LED. Il LED Rosso ha il picco nell'intervallo 620-630 nm, mentre il LED Giallo ha il picco nell'intervallo 585-595 nm. Questa informazione è vitale per applicazioni sensibili al colore.

3.2 Caratteristiche della Corrente Diretta

Flusso Luminoso vs. Corrente (Fig. 2):Il flusso luminoso relativo aumenta con la corrente diretta ma alla fine satura. Operare alla corrente raccomandata o inferiore garantisce efficienza e durata ottimali.

Tensione Diretta vs. Corrente (Fig. 3):La curva V-I mostra il tipico comportamento di un diodo. La tensione aumenta in modo logaritmico con la corrente. Questa curva è necessaria per progettare driver a corrente costante.

3.3 Caratteristiche di Dipendenza dalla Temperatura

Flusso Luminoso vs. Temperatura Ambiente (Fig. 4):L'emissione luminosa diminuisce all'aumentare della temperatura ambiente. Questo derating deve essere considerato nel progetto termico per mantenere un'emissione luminosa costante.

Tensione Diretta vs. Temperatura Ambiente (Fig. 5):La tensione diretta tipicamente diminuisce all'aumentare della temperatura (coefficiente di temperatura negativo). Questo può essere utilizzato in alcuni circuiti di rilevamento della temperatura.

Corrente Diretta Massima vs. Temperatura Ambiente (Fig. 6):Questa curva di derating è forse la più critica per l'affidabilità. Mostra la massima corrente continua ammissibile in funzione della temperatura ambiente (assumendo una resistenza termica giunzione-ambiente, Rθj-a, di 40°C/W). Ad esempio, la corrente del LED Rosso deve essere ridotta da 350 mA a ~81°C a circa 104 mA a 105°C ambiente. Ignorare questa curva rischia surriscaldamento e rapida riduzione del flusso luminoso.

4. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire coerenza di colore e luminosità nella produzione, i LED vengono suddivisi in bin. I progettisti dovrebbero specificare i codici bin richiesti.

4.1 Binning della Lunghezza d'Onda (Colore)

La lunghezza d'onda dominante è suddivisa in intervalli specifici (bin) con una tolleranza di misura di ±1 nm.

• Rosso:Bin 1: 620-625 nm; Bin 2: 625-630 nm.
• Giallo:Bin 1: 585-590 nm; Bin 2: 590-595 nm.

4.2 Binning del Flusso Luminoso

I LED sono raggruppati in base alla loro emissione luminosa a 150 mA, con una tolleranza di misura di ±7%.

• Codice AG:14 lm a 18 lm
• Codice AH:18 lm a 22 lm
• Codice AJ:22 lm a 26 lm

Il valore tipico di 19 lm rientra nel bin AH.

4.3 Binning della Tensione Diretta

Anche la tensione diretta è suddivisa in bin per aiutare nella progettazione del driver per una distribuzione di corrente uniforme in array multi-LED. La tolleranza di misura è ±0,08V. I codici e gli intervalli specifici dei bin di tensione (es. V1, V2) sono definiti nella tabella completa della scheda tecnica (Tabella 7), categorizzando il tipico intervallo 2,0V-2,4V.

5. Linee Guida Applicative e di Progettazione

5.1 Gestione Termica

Un dissipatore di calore efficace è imprescindibile. Utilizzare il valore della resistenza termica (Rth j-sp) per calcolare l'innalzamento della temperatura di giunzione (Tj) rispetto alla temperatura del punto di saldatura. La formula è: ΔTj = PD * Rth j-sp. Assicurarsi che Tj rimanga sempre al di sotto di 125°C, preferibilmente inferiore per la massima durata. La curva di derating (Fig. 6) fornisce una linea guida diretta per i limiti di corrente in base alla temperatura ambiente.

5.2 Pilotaggio Elettrico

Questi LED devono essere pilotati da una sorgente di corrente costante, non da una sorgente di tensione costante. Il driver dovrebbe essere progettato per fornire la corrente richiesta (es. 150 mA) adattandosi all'intervallo del bin di tensione diretta e al suo coefficiente di temperatura negativo. Considerare l'implementazione di una protezione da sovratemperatura per ridurre la corrente se il sistema si surriscalda.

5.3 Saldatura e Manipolazione

Seguire il profilo di rifusione raccomandato con una temperatura di picco di 260°C per 10 secondi. Evitare stress meccanici sul package. Osservare le precauzioni standard ESD durante la manipolazione e l'assemblaggio, come specificato dalla classificazione 8000V HBM.

6. Confronto Tecnico e Considerazioni

Il package EMC 3030 offre un equilibrio tra i package PLCC a costo inferiore ma termicamente limitati e i package ceramici ad alta potenza ma più costosi. Il suo differenziatore chiave è la migliore prestazione termica del materiale EMC rispetto alle plastiche standard, consentendo correnti di pilotaggio più elevate e un migliore mantenimento del flusso luminoso rispetto ai tradizionali LED di media potenza. Nella selezione di un bin, considerare il compromesso tra una maggiore coerenza di colore (bin più stretti) e potenziale costo/disponibilità.

7. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

7.1 Posso pilotare questo LED a 300 mA?

Pilotare il LED Rosso a 300 mA supera la sua corrente massima assoluta in DC di 350 mA ma è al di sotto del rating impulsivo. Sebbene inizialmente possa produrre più luce, aumenterà significativamente la temperatura di giunzione, portando a una rapida riduzione del flusso luminoso, a uno spostamento del colore e a una ridotta durata. Non è raccomandato per un funzionamento continuo. Fare sempre riferimento alla curva di derating (Fig. 6) per la corrente operativa sicura alla specifica temperatura ambiente.

7.2 Perché la specifica della resistenza termica è importante?

La resistenza termica (Rth j-sp) quantifica quanto facilmente il calore fluisce dalla giunzione del LED (il punto caldo) al punto di saldatura sul tuo circuito stampato. Un valore più basso (come 14 °C/W) significa che il calore viene rimosso più efficientemente. Questo controlla direttamente la temperatura di giunzione, che è il fattore primario che influenza la durata, l'efficienza e la stabilità del colore del LED. Una cattiva gestione termica è la causa più comune di guasto prematuro dei LED.

7.3 Cosa significa la tolleranza ±7% sul flusso luminoso per il mio progetto?

Significa che un LED del bin AH (18-22 lm) potrebbe misurare fino a 16,7 lm (18 lm * 0,93) o fino a 23,5 lm (22 lm * 1,07) nel tuo sistema, anche se correttamente classificato. Pertanto, il tuo progetto ottico dovrebbe avere un margine sufficiente per accogliere questa variazione per garantire che il prodotto finale soddisfi le specifiche di luminosità.

8. Principio di Funzionamento e Tendenze Tecnologiche

8.1 Principio di Funzionamento di Base

Questo LED è un diodo a semiconduttore. Quando viene applicata una tensione diretta che supera la sua soglia caratteristica, elettroni e lacune si ricombinano all'interno della regione attiva del chip semiconduttore, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica composizione materiale degli strati semiconduttori determina la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa. Il package EMC serve a proteggere il delicato chip, fornire una lente primaria per modellare il fascio luminoso e offrire un robusto percorso termico per dissipare il calore.

8.2 Tendenze del Settore

Il segmento dei LED di media potenza continua a evolversi verso una maggiore efficienza (lm/W) e un'affidabilità migliorata a costi competitivi. Le tendenze includono l'adozione di tecnologie di fosfori avanzate per LED bianchi, un ulteriore perfezionamento dei materiali EMC e di altri materiali di incapsulamento per una migliore resistenza termica e all'umidità, e l'integrazione di prestazioni più consistenti a livello di chip. La spinta verso la miniaturizzazione e una maggiore densità nei moduli di illuminazione spinge anche verso package che possano fornire più luce da un'ingombro ridotto con eccellenti caratteristiche termiche, una tendenza esemplificata da package come il 3030.