Scheda Tecnica LED SMD Mid-Power 67-24ST - Package 3.50x3.50x2.00mm - Tensione 72V max - Corrente 15mA - Luce Bianca - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il 67-24ST è un LED SMD (Surface-Mount Device) di media potenza progettato per applicazioni di illuminazione generale. Utilizza un package PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier), offrendo un ingombro compatto di circa 3.50mm x 3.50mm x 2.00mm. Il colore principale emesso è il bianco, disponibile in varie temperature di colore correlate (CCT) tra cui varianti bianco freddo, bianco neutro e bianco caldo. La resina di incapsulamento è trasparente. I vantaggi principali di questo LED includono un'elevata efficienza luminosa, un eccellente indice di resa cromatica (CRI), un basso consumo energetico e un angolo di visione molto ampio di 120 gradi, rendendolo adatto per applicazioni che richiedono un'illuminazione uniforme.

2. Interpretazione Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Elettro-Ottiche

I principali parametri elettro-ottici sono misurati a una corrente diretta standard (I_F) di 15mA e a una temperatura del punto di saldatura (T_saldatura) di 25°C.

• Flusso Luminoso (Φ):Il flusso luminoso minimo in uscita varia in base alla variante del prodotto, da 160 lumen a 175 lumen, con una tolleranza tipica di ±11%.
• Tensione Diretta (V_F):La tensione diretta massima è specificata a 72.0V, con un intervallo operativo tipico e una tolleranza di ±0.1V.
• Indice di Resa Cromatica (Ra/CRI):Questa serie di prodotti offre un CRI minimo di 80, con una tolleranza di ±2. Valori di CRI più alti indicano una migliore fedeltà cromatica degli oggetti illuminati.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):L'angolo a metà intensità è di 120 gradi, fornendo un pattern di emissione molto ampio.

2.2 Valori Assoluti Massimi

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

• Corrente Diretta (I_F):15 mA (continua).
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):20 mA (impulsata, ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 10ms).
• Dissipazione di Potenza (P_d):1080 mW.
• Temperatura Operativa (T_opr):-40°C a +85°C.
• Temperatura di Magazzinaggio (T_stg):-40°C a +100°C.
• Temperatura di Giunzione (T_j):115°C (massima).

2.3 Caratteristiche Termiche

Una gestione termica efficace è cruciale per le prestazioni e la longevità del LED.

• Resistenza Termica (R_{th J-S}):La resistenza termica giunzione-punto di saldatura è di 17°C/W. Questo parametro è critico per calcolare l'innalzamento della temperatura di giunzione in base alla potenza dissipata e al progetto termico del PCB.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Il prodotto utilizza un sistema di binning completo per garantire la coerenza del colore e delle prestazioni.

3.1 Temperatura di Colore (CCT) e Binning Cromatico

I LED sono classificati in bin secondo la temperatura di colore correlata (CCT) su un sistema a ellisse MacAdam a 5 step, garantendo un'elevata coerenza cromatica. I bin CCT disponibili includono 2700K, 3000K, 3500K, 4000K, 5000K, 5700K e 6500K. Le coordinate cromatiche (Cx, Cy) per ciascun bin sono fornite con una tolleranza di ±0.01 sul diagramma CIE 1931.

3.2 Binning del Flusso Luminoso

Il flusso luminoso è categorizzato in bin denotati da codici come 160L5, 165L5, fino a 185L5. Ogni bin specifica un intervallo minimo e massimo di output luminoso (es. 160L5: 160-165 lm) nelle condizioni di test standard di I_F=15mA.

3.3 Binning della Tensione Diretta

La tensione diretta è classificata in tre categorie: 660T (66-68V), 680T (68-70V) e 700T (70-72V). Questo aiuta nella progettazione di circuiti driver con requisiti di tensione appropriati.

3.4 Indice di Resa Cromatica (CRI) Index

Il CRI è indicato da un codice a lettera singola nel numero di parte (es. 'K' per CRI ≥80). Altri codici potenziali includono M (60), N (65), L (70), Q (75), P (85) e H (90).

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica include diverse curve caratteristiche essenziali per la progettazione.

4.1 Tensione Diretta vs. Temperatura di Giunzione

La Figura 1 mostra lo spostamento della tensione diretta rispetto alla temperatura di giunzione. La tensione diretta ha tipicamente un coefficiente di temperatura negativo, diminuendo all'aumentare della temperatura di giunzione. Questo deve essere considerato nella progettazione del driver a corrente costante.

4.2 Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta

La Figura 2 illustra la relazione tra l'output luminoso relativo e la corrente diretta. L'output è generalmente lineare nell'intervallo operativo raccomandato ma satura a correnti più elevate.

4.3 Flusso Luminoso Relativo vs. Temperatura di Giunzione

La Figura 3 mostra come l'output luminoso diminuisca all'aumentare della temperatura di giunzione. Mantenere una bassa temperatura di giunzione è vitale per massimizzare l'output luminoso e la durata.

4.4 Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva IV)

La Figura 4 fornisce la tipica curva caratteristica IV, fondamentale per determinare il punto di lavoro e il consumo energetico.

4.5 Corrente di Pilotaggio Massima vs. Temperatura di Saldatura

La Figura 5 è una curva di derating che mostra la corrente diretta massima ammissibile in funzione della temperatura del punto di saldatura, basata sulla resistenza termica (R_{th j-s}=17°C/W). Questo grafico è critico per garantire che la temperatura di giunzione non superi il suo valore massimo in diverse condizioni operative.

4.6 Diagramma di Radiazione

La Figura 6 mostra il diagramma di radiazione spaziale (intensità), confermando l'ampio angolo di visione di 120 gradi con una distribuzione quasi-Lambertiana.

4.7 Distribuzione Spettrale

Viene fornito un tipico grafico di distribuzione spettrale di potenza, che mostra il profilo di emissione del LED bianco a conversione di fosforo, importante per l'analisi della qualità del colore.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il disegno meccanico dettagliato specifica le dimensioni del package PLCC-2. Le misure chiave includono una dimensione del corpo di 3.50mm ± 0.05mm in lunghezza e larghezza, e un'altezza di 2.00mm ± 0.05mm. Il disegno mostra anche il profilo della lente e i dettagli del lead frame.

5.2 Layout dei Pad e Identificazione della Polarità

Viene fornito il pattern di saldatura consigliato (land pattern) per garantire una corretta formazione del giunto di saldatura e stabilità meccanica. La polarità è chiaramente marcata sul package stesso e nel diagramma; l'anodo (+) e il catodo (-) devono essere correttamente identificati durante il montaggio per prevenire polarizzazione inversa.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

6.1 Parametri di Saldatura a Rifusione

Il LED è adatto per processi di saldatura a rifusione. La temperatura massima di saldatura ammissibile è di 260°C per una durata di 10 secondi. Il profilo di temperatura deve rispettare le linee guida standard IPC/JEDEC per dispositivi sensibili all'umidità.

6.2 Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale, la temperatura della punta del saldatore non deve superare i 350°C e il tempo di contatto deve essere limitato a 3 secondi per pad per prevenire danni termici al package plastico e al chip LED.

6.3 Sensibilità alle Scariche Elettrostatiche (ESD)

Il dispositivo è sensibile alle scariche elettrostatiche. Devono essere osservate le opportune precauzioni ESD, come l'uso di postazioni di lavoro e braccialetti collegati a terra, durante la manipolazione e il montaggio.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Spiegazione del Numero di Prodotto

Il numero di parte segue una struttura specifica:67-24ST/KKE-5MXXXXX720U1/2T.

• 67-24ST/: Codice base del package.
• K: Indice CRI (es. K=80 Min).
• KE-5M: Serie di codice interna.
• XXX: Tre cifre che rappresentano il CCT (es. 650 per 6500K).
• XXX: Tre cifre che rappresentano il flusso luminoso minimo in lumen (es. 175).
• 720: Indice della tensione diretta (72.0V max).
• U1: Indice della corrente diretta (I_F=15mA).
• 2T: Quantità per bobina (es. 2000 pezzi).

Esempio: 67-24ST/KKE-5M65175720U1/2T si decodifica in CRI 80 Min, CCT 6500K, Flusso 175 lm min, V_F72.0V max, I_F 15mA.

7.2 Lista di Produzione di Massa

Una tabella elenca i prodotti standard disponibili con i loro specifici valori di CCT, CRI minimo e flusso luminoso minimo, fornendo una guida rapida per la selezione per requisiti comuni.

7.3 Quantità per Confezionamento

I dispositivi sono tipicamente forniti su nastro e bobina. Il suffisso "2T" nel numero di parte indica una quantità standard per bobina, che per questo tipo di package è comunemente di 2000 pezzi per bobina, facilitando il montaggio automatizzato pick-and-place.

8. Suggerimenti per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Illuminazione Generale:Ideale per lampadine LED, tubi e pannelli grazie all'alta efficienza e al buon CRI.
• Illuminazione Decorativa e per Spettacoli:Adatto per illuminazione d'accento, insegne e illuminazione scenica che beneficia dell'ampio angolo di visione.
• Indicatori e Illuminazione:Può essere utilizzato per retroilluminazione, indicatori di stato e illuminazione di interruttori.

8.2 Considerazioni di Progettazione

• Gestione Termica:Data la dissipazione di potenza (fino a ~1W) e la resistenza termica, si raccomanda un PCB adeguatamente progettato con sufficiente area di rame o un circuito stampato a nucleo metallico (MCPCB) per mantenere bassa la temperatura di giunzione, garantendo lunga vita e output luminoso stabile.
• Selezione del Driver:Un driver a corrente costante è obbligatorio. Il driver deve essere dimensionato per l'alta tensione diretta (fino a 72V) e fornire un'uscita stabile di 15mA. Considerare il coefficiente di temperatura negativo di V_Fnella progettazione del driver.
• Progettazione Ottica:L'ampio angolo del fascio di 120 gradi riduce la necessità di ottiche secondarie in molte applicazioni di illuminazione diffusa, ma dovrebbe essere considerato quando si progetta per pattern di fascio specifici.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

Sebbene un confronto diretto con altri prodotti non sia fornito nella scheda tecnica, le caratteristiche distintive chiave di questo LED possono essere dedotte:

• Configurazione ad Alta Tensione:L'insolitamente alta tensione diretta (72V max) suggerisce che il package probabilmente contiene più chip LED collegati in serie internamente. Questo riduce i requisiti di corrente per un dato livello di potenza, il che può semplificare la progettazione del driver in alcuni scenari minimizzando le perdite resistive (I²R).
• Prestazioni Bilanciate:Offre una combinazione di buon flusso luminoso, alto CRI (≥80) e un angolo di visione molto ampio in un package PLCC-2 standard, rendendolo una scelta versatile per l'illuminazione generale orientata alla qualità.
• Conformità:La piena conformità agli standard RoHS, REACH e senza alogeni lo rende adatto per i mercati globali con normative ambientali severe.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

10.1 Perché la tensione diretta è così alta (72V)?

Ciò indica che il package integra più giunzioni a semiconduttore LED collegate in serie. Ad esempio, se ogni giunzione ha una tensione diretta tipica di ~3V, circa 24 giunzioni sarebbero collegate in serie per raggiungere ~72V. Questa configurazione consente di operare a una corrente più bassa (15mA) per una data potenza, il che può essere vantaggioso per l'efficienza del driver e la gestione termica.

10.2 Come seleziono il bin corretto per CCT e flusso?

Utilizzare la Lista di Produzione di Massa e la spiegazione del codice bin. Scegliere il CCT (es. 3000K per bianco caldo) in base all'atmosfera dell'applicazione. Selezionare il bin del flusso in base all'output luminoso richiesto, tenendo presente la tolleranza di ±11%. Per un colore coerente, assicurarsi che tutti i LED in un apparecchio siano dello stesso bin CCT e CRI.

10.3 Qual è l'impatto della temperatura di giunzione sulle prestazioni?

Come mostrato nelle curve, temperature di giunzione più elevate portano a una riduzione dell'output luminoso (deprezzamento dei lumen) e a uno spostamento della tensione diretta. Superare la temperatura di giunzione massima (115°C) ridurrà drasticamente la durata del LED. Un adeguato dissipatore di calore è essenziale.

10.4 Posso pilotare questo LED con una sorgente a tensione costante?

No.I LED sono dispositivi pilotati a corrente. Una sorgente a tensione costante porterebbe a un flusso di corrente incontrollato, potenzialmente superando il valore assoluto massimo e causando un guasto immediato. Utilizzare sempre un driver a corrente costante o un circuito che limiti attivamente la corrente.

11. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Scenario: Progettazione di un Modulo LED Lineare per Illuminazione Uffici.

Un ingegnere sta progettando un sostituto per tubo LED da 2 piedi. L'obiettivo di progetto è 2000 lumen con un CCT di 4000K e un CRI >80. Utilizzando la variante 67-24ST/KKE-5M40175720U1/2T (4000K, 175 lm min):

1. Calcolo della Quantità:Flusso target / Flusso min per LED = 2000 / 175 ≈ 11.4 LED. Utilizzando 12 LED si ottiene un margine di progetto.
2. Progettazione Elettrica:Tutti i 12 LED saranno collegati in serie. Tensione diretta totale: 12 * ~70V (tipica) = ~840V. Ciò richiede un driver a corrente costante ad alta tensione in grado di fornire 15mA a >840V. In alternativa, potrebbero essere disposti in combinazioni serie-parallelo per abbassare il requisito di tensione, ma l'equalizzazione della corrente tra stringhe parallele deve essere gestita con attenzione.
3. Progettazione Termica:Dissipazione di potenza totale: 12 LED * (70V * 0.015A) ≈ 12.6W. Il PCB deve essere progettato come un substrato di alluminio (MCPCB) per trasferire efficacemente il calore dal punto di saldatura all'ambiente, mantenendo T_jben al di sotto di 115°C.
4. Progettazione Ottica:L'angolo del fascio nativo di 120 gradi è adatto per fornire un'illuminazione diffusa e senza abbagliamento in un plafone per ufficio senza lenti aggiuntive.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

Questo LED è un LED bianco a conversione di fosforo. Il nucleo è un chip a semiconduttore, tipicamente basato su nitruro di gallio e indio (InGaN), che emette luce nello spettro blu o ultravioletto quando polarizzato direttamente. Questa luce primaria viene poi parzialmente assorbita da uno strato di fosforo depositato sul chip o intorno ad esso. Il fosforo riemette luce a lunghezze d'onda più lunghe (giallo, rosso). La combinazione della luce blu residua e dell'emissione a spettro ampio del fosforo risulta nella percezione della luce bianca. La specifica miscela di fosfori determina la Temperatura di Colore Correlata (CCT) e l'Indice di Resa Cromatica (CRI) della luce bianca finale. Il package PLCC-2 fornisce protezione meccanica, ospita il lead frame per la connessione elettrica e incorpora una lente modellata che sagoma l'output luminoso per ottenere l'angolo di visione specificato.

13. Tendenze di Sviluppo

L'evoluzione dei LED di media potenza come il 67-24ST segue diverse tendenze chiave del settore:

• Aumento dell'Efficienza (lm/W):Miglioramenti continui nella tecnologia dei chip, nell'efficienza dei fosfori e nel design del package spingono costantemente per un output luminoso più alto per watt elettrico, riducendo il consumo energetico per lo stesso livello di luce.
• Miglioramento della Qualità del Colore:C'è una forte spinta del mercato verso valori di CRI più alti (90+), specialmente per applicazioni dove la resa cromatica accurata è critica, come retail, musei e sanità. Anche una migliore coerenza cromatica (binning più stretto) è un focus.
• Miglioramento dell'Affidabilità e della Durata:Progressi nei materiali (es. fosfori più stabili, incapsulanti robusti) e nei design di gestione termica mirano a estendere la durata operativa e ridurre il deprezzamento dei lumen nel tempo.
• Miniaturizzazione e Maggiore Densità:Sebbene il PLCC-2 rimanga popolare, c'è una tendenza verso package più piccoli e chip-scale package (CSP) che consentono una maggiore densità di pixel in applicazioni come videowall e illuminazione lineare a passo più fine.
• Illuminazione Intelligente e Regolabile:L'integrazione con sistemi di controllo per la regolazione dell'intensità (dimming) e la regolazione del colore (CCT regolabile da bianco caldo a freddo) sta diventando più comune, sebbene ciò richieda tipicamente LED multicanale o più LED a colore singolo.