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Scheda Tecnica LED SMD XI3030P Mid-Power - 3.0x3.0mm - 2.9V Max - 65mA - Bianco - Documento Tecnico Italiano

Scheda tecnica del LED SMD mid-power XI3030P. Caratteristiche: package PLCC-2, alta efficienza luminosa, CRI da 80 a 90, angolo di visione ampio 120°, conforme RoHS/REACH.
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1. Panoramica del Prodotto

L'XI3030P è un LED mid-power a montaggio superficiale (SMD) in package PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier). È progettato come LED bianco a visione dall'alto, offrendo una combinazione di alta efficienza luminosa, eccellente resa cromatica e un fattore di forma compatto. I suoi obiettivi di progettazione primari sono l'efficienza energetica e le prestazioni affidabili per un'ampia gamma di applicazioni di illuminazione.

1.1 Vantaggi Principali

I principali vantaggi di questo package LED includono:

1.2 Mercato di Riferimento & Applicazioni

Questo LED è una soluzione ideale per varie applicazioni di illuminazione che richiedono un equilibrio tra prestazioni, efficienza e costo. Le principali aree di applicazione includono:

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

Questa sezione fornisce un'interpretazione dettagliata e oggettiva dei principali parametri tecnici specificati nella scheda tecnica.

2.1 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Le principali metriche di prestazione sono definite in condizioni di test standard (temperatura punto di saldatura = 25°C, corrente diretta IF = 65mA).

2.2 Valori Massimi Assoluti

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

Nota Importante:Il dispositivo è sensibile alle scariche elettrostatiche (ESD). Devono essere osservate le opportune precauzioni di manipolazione ESD durante l'assemblaggio e la manipolazione.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Il prodotto utilizza un sistema di binning completo per garantire la coerenza elettrica e ottica. Il numero di prodotto spiega i codici bin.

3.1 Decodifica del Numero di Prodotto

Esempio: XI3030P/KKX-5M403929U6/2T

3.2 Binning dell'Indice di Resa Cromatica (CRI)

La scheda tecnica fornisce una tabella che associa simboli a una lettera ai valori CRI minimi:

La lista di produzione standard di massa presenta varianti con CRI 80 (simbolo K).

3.3 Binning del Flusso Luminoso

Il flusso luminoso è classificato in bin secondo la CCT. Per esempio:

Tutti i bin hanno una tolleranza di ±11% sui valori nominali di flusso.

3.4 Binning della Tensione Diretta

La tensione diretta è raggruppata sotto il codice '2629' con tre sub-bin:

Si applica una tolleranza di ±0.1V ai limiti del bin.

3.5 Binning della Cromaticità (Ellissi di MacAdam)

Il punto colore del LED (coordinate cromaticità) è controllato entro ellissi definite sul diagramma CIE 1931 per garantire la coerenza del colore.

La scheda tecnica fornisce le coordinate centrali (Cx, Cy) e i parametri dell'ellisse (a, b, theta) per CCT di 3000K, 4000K, 5000K, 5700K e 6500K sia per i bin a 3 step che a 5 step. La tolleranza per le coordinate cromatiche è ±0.01.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Le curve tipiche forniscono informazioni sul comportamento del LED in diverse condizioni operative.

4.1 Tensione Diretta vs. Temperatura di Giunzione (Fig.1)

La tensione diretta (VF) ha un coefficiente di temperatura negativo. All'aumentare della temperatura di giunzione (Tj) da 25°C a 115°C, la VF diminuisce linearmente di circa 0.2V. Questa caratteristica è importante per la progettazione del driver a corrente costante e per le considerazioni di compensazione termica.

4.2 Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta (Fig.2)

L'output luminoso è sub-lineare con la corrente. Mentre l'output aumenta con la corrente, l'efficienza (lumen per watt) tipicamente diminuisce a correnti più elevate a causa dell'aumento del droop termico e di efficienza. Operare alla corrente consigliata di 65mA garantisce efficienza e longevità ottimali.

4.3 Flusso Luminoso Relativo vs. Temperatura di Giunzione (Fig.3)

L'output luminoso diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. La curva mostra che a una Tj di 100°C, il flusso luminoso relativo è circa l'85% del suo valore a 25°C. Una gestione termica efficace (bassa RθJ-A) è cruciale per mantenere l'output luminoso e la durata.

4.4 Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva IV) (Fig.4)

Questo grafico mostra la tipica relazione esponenziale tra corrente e tensione per un diodo. È essenziale per selezionare il metodo di pilotaggio appropriato (la corrente costante è obbligatoria per i LED).

4.5 Corrente di Pilotaggio Massima vs. Temperatura di Saldatura (Fig.5)

Questa curva di derating indica che la corrente diretta massima ammissibile diminuisce all'aumentare della temperatura al punto di saldatura. Questa è una regola di progettazione critica per garantire che il LED operi nella sua area di funzionamento sicura (SOA) in tutte le condizioni ambientali.

4.6 Diagramma di Radiazione (Fig.6)

Il diagramma polare conferma l'ampio pattern di emissione di tipo Lambertiano con un tipico angolo di visione di 120°. L'intensità è abbastanza uniforme in un'ampia regione centrale.

4.7 Distribuzione Spettrale

Il grafico della distribuzione di potenza spettrale (non dettagliato nel testo ma referenziato) mostrerebbe un ampio picco del LED blu pompa e un picco di emissione gialla più ampio convertito dal fosforo, caratteristico dei LED bianchi convertiti da fosforo. La forma esatta determina la CCT e il CRI.

5. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

5.1 Parametri di Saldatura a Rifusione

Il LED è compatibile con processi standard di rifusione a infrarossi o convezione. Il parametro critico è la temperatura di picco di saldatura, che non deve superare i 260°C per più di 10 secondi. È consigliato un profilo di rifusione standard senza piombo (es. JEDEC J-STD-020). È necessario un controllo preciso per evitare danni termici al package plastico e all'attacco interno del die.

5.2 Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale, la temperatura della punta del saldatore deve essere controllata a un massimo di 350°C e il tempo di contatto con ogni piazzola di saldatura deve essere limitato a 3 secondi o meno per prevenire il surriscaldamento.

5.3 Condizioni di Stoccaggio

I LED dovrebbero essere stoccati nelle loro buste originali barriera all'umidità (se classificati come sensibili all'umidità) in un ambiente con temperatura tra -40°C e +100°C e bassa umidità. Seguire le linee guida standard IPC/JEDEC per la manipolazione di dispositivi sensibili all'umidità (MSD) se applicabile.

6. Considerazioni di Progettazione per l'Applicazione

6.1 Selezione del Driver

Un driver a corrente costante è essenziale. La corrente operativa consigliata è 65mA. Il driver dovrebbe essere selezionato in base alla tensione di stringa richiesta (somma delle VF dei LED) e deve includere appropriate funzioni di protezione come sovracorrente, sovratensione e protezione da circuito aperto/corto. Il coefficiente di temperatura negativo della VF dovrebbe essere considerato nella progettazione del loop di feedback del driver per alcune applicazioni di precisione.

6.2 Gestione Termica

Con una resistenza termica giunzione-punto di saldatura (RθJ-S) di 21°C/W, è necessario un dissipatore di calore efficace, specialmente quando si opera a o vicino ai valori massimi. Il PCB dovrebbe avere adeguati via termici e area di rame collegata al pad termico del LED (se presente nell'impronta) per dissipare il calore. La temperatura massima di giunzione di 115°C non deve essere superata. Usare la formula: Tj = Ts + (RθJ-S * Pd), dove Ts è la temperatura del punto di saldatura e Pd è la dissipazione di potenza (VF * IF).

6.3 Progettazione Ottica

L'ampio angolo di visione di 120° rende questo LED adatto per applicazioni che richiedono un'illuminazione diffusa e uniforme senza ottiche secondarie. Per fasci focalizzati, devono essere progettate appropriate ottiche primarie (lenti o riflettori) considerando il pattern di emissione del LED e le dimensioni fisiche.

7. Confronto Tecnico & Differenziazione

Sebbene un confronto diretto fianco a fianco con altri prodotti non sia fornito nella scheda tecnica, le caratteristiche chiave di differenziazione dell'XI3030P basate sulle sue specifiche sono:

8. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D1: Posso pilotare questo LED a 150mA per un output più alto?

R: No. La corrente diretta continua massima assoluta è 180mA, ma la condizione operativa consigliata è 65mA. Operare a 150mA aumenterebbe significativamente la temperatura di giunzione, ridurrebbe l'efficienza, accelererebbe la deprezzamento del lumen e probabilmente invaliderebbe la garanzia. Progettare sempre per la corrente consigliata.

D2: Qual è la differenza tra i bin delle ellissi MacAdam a 3 step e 5 step?

R: Un'ellisse a 3 step rappresenta un controllo del colore più stretto dove i LED sono quasi indistinguibili in colore per la maggior parte degli osservatori. Un'ellisse a 5 step consente una leggera variazione di colore, che potrebbe essere notabile in un confronto fianco a fianco ma è accettabile per molte applicazioni. La scelta dipende dai requisiti di uniformità del colore del prodotto finale.

D3: Come calcolo il dissipatore di calore richiesto?

R: Devi determinare la temperatura target del punto di saldatura (Ts). Usando la formula Tj = Ts + (RθJ-S * Pd), imposta Tj a un valore sicuro sotto 115°C (es. 105°C). Calcola Pd come VF * IF (es. 2.9V * 0.065A = 0.1885W). Quindi, Ts_max = Tj_max - (21°C/W * 0.1885W) ≈ 105°C - 4°C ≈ 101°C. La progettazione termica del PCB e del sistema deve garantire che il punto di saldatura rimanga sotto questo Ts_max calcolato.

D4: Un alimentatore a tensione costante è adatto?

R: No. I LED sono dispositivi pilotati a corrente. Una piccola variazione nella tensione diretta (dovuta a temperatura o variazione del bin) causa una grande variazione nella corrente con una sorgente a tensione costante, potenzialmente portando a fuga termica e guasto. Usare sempre un driver a corrente costante o un circuito limitatore di corrente.

9. Studio di Caso di Progettazione e Utilizzo

Scenario: Progettazione di un apparecchio LED lineare per l'illuminazione ambientale d'ufficio.

10. Introduzione al Principio Tecnologico

L'XI3030P è un LED bianco convertito da fosforo. Il principio fondamentale coinvolge un chip semiconduttore, tipicamente fatto di nitruro di gallio e indio (InGaN), che emette luce blu quando polarizzato direttamente (elettroluminescenza). Questa luce blu è parzialmente assorbita da uno strato di fosforo (es. YAG:Ce) depositato sul o intorno al chip. Il fosforo converte in basso una porzione dei fotoni blu in fotoni attraverso un ampio spettro nelle regioni gialla e rossa. La miscela della luce blu rimanente e della luce gialla/rossa emessa dal fosforo è percepita dall'occhio umano come luce bianca. L'esatto rapporto tra blu e giallo e la composizione del fosforo determinano la temperatura di colore correlata (CCT) e l'indice di resa cromatica (CRI) della luce bianca emessa.

11. Tendenze del Settore

Il segmento dei LED mid-power, rappresentato da package come l'XI3030P, continua a evolversi. Le tendenze oggettive del settore includono:

L'XI3030P, con le sue prestazioni equilibrate e la conformità, si posiziona all'interno di questa più ampia tendenza verso soluzioni di illuminazione a stato solido più efficienti, affidabili e intelligenti.

Terminologia delle specifiche LED

Spiegazione completa dei termini tecnici LED

Prestazioni fotoelettriche

Termine Unità/Rappresentazione Spiegazione semplice Perché importante
Efficienza luminosa lm/W (lumen per watt) Uscita luce per watt di elettricità, più alto significa più efficiente energeticamente. Determina direttamente il grado di efficienza energetica e il costo dell'elettricità.
Flusso luminoso lm (lumen) Luce totale emessa dalla sorgente, comunemente chiamata "luminosità". Determina se la luce è abbastanza brillante.
Angolo di visione ° (gradi), es. 120° Angolo in cui l'intensità luminosa scende alla metà, determina la larghezza del fascio. Influisce sulla gamma di illuminazione e uniformità.
CCT (Temperatura colore) K (Kelvin), es. 2700K/6500K Calore/freschezza della luce, valori più bassi giallastri/caldi, più alti biancastri/freddi. Determina l'atmosfera di illuminazione e scenari adatti.
CRI / Ra Senza unità, 0–100 Capacità di riprodurre accuratamente i colori degli oggetti, Ra≥80 è buono. Influisce sull'autenticità del colore, utilizzato in luoghi ad alta richiesta come centri commerciali, musei.
SDCM Passi ellisse MacAdam, es. "5 passi" Metrica di consistenza del colore, passi più piccoli significano colore più consistente. Garantisce colore uniforme attraverso lo stesso lotto di LED.
Lunghezza d'onda dominante nm (nanometri), es. 620nm (rosso) Lunghezza d'onda corrispondente al colore dei LED colorati. Determina la tonalità di LED monocromatici rossi, gialli, verdi.
Distribuzione spettrale Curva lunghezza d'onda vs intensità Mostra la distribuzione dell'intensità attraverso le lunghezze d'onda. Influisce sulla resa cromatica e qualità del colore.

Parametri elettrici

Termine Simbolo Spiegazione semplice Considerazioni di progettazione
Tensione diretta Vf Tensione minima per accendere il LED, come "soglia di avvio". La tensione del driver deve essere ≥Vf, le tensioni si sommano per LED in serie.
Corrente diretta If Valore di corrente per il normale funzionamento del LED. Solitamente azionamento a corrente costante, la corrente determina luminosità e durata.
Corrente di impulso massima Ifp Corrente di picco tollerabile per brevi periodi, utilizzata per dimmerazione o lampeggio. La larghezza dell'impulso e il ciclo di lavoro devono essere rigorosamente controllati per evitare danni.
Tensione inversa Vr Tensione inversa massima che il LED può sopportare, oltre può causare rottura. Il circuito deve prevenire connessione inversa o picchi di tensione.
Resistenza termica Rth (°C/W) Resistenza al trasferimento di calore dal chip alla saldatura, più bassa è meglio. Alta resistenza termica richiede dissipazione termica più forte.
Immunità ESD V (HBM), es. 1000V Capacità di resistere a scariche elettrostatiche, più alto significa meno vulnerabile. Sono necessarie misure antistatiche in produzione, specialmente per LED sensibili.

Gestione termica e affidabilità

Termine Metrica chiave Spiegazione semplice Impatto
Temperatura di giunzione Tj (°C) Temperatura operativa effettiva all'interno del chip LED. Ogni riduzione di 10°C può raddoppiare la durata; troppo alta causa decadimento della luce, spostamento del colore.
Deprezzamento del lumen L70 / L80 (ore) Tempo affinché la luminosità scenda al 70% o 80% dell'iniziale. Definisce direttamente la "durata di servizio" del LED.
Manutenzione del lumen % (es. 70%) Percentuale di luminosità trattenuta dopo il tempo. Indica la ritenzione della luminosità su uso a lungo termine.
Spostamento del colore Δu′v′ o ellisse MacAdam Grado di cambiamento del colore durante l'uso. Influisce sulla consistenza del colore nelle scene di illuminazione.
Invecchiamento termico Degradazione del materiale Deterioramento dovuto ad alta temperatura a lungo termine. Può causare calo di luminosità, cambio colore o guasto a circuito aperto.

Imballaggio e materiali

Termine Tipi comuni Spiegazione semplice Caratteristiche e applicazioni
Tipo di imballaggio EMC, PPA, Ceramica Materiale di alloggiamento che protegge il chip, fornisce interfaccia ottica/termica. EMC: buona resistenza al calore, basso costo; Ceramica: migliore dissipazione termica, vita più lunga.
Struttura del chip Frontale, Flip Chip Disposizione degli elettrodi del chip. Flip chip: migliore dissipazione termica, maggiore efficienza, per alta potenza.
Rivestimento al fosforo YAG, Silicato, Nitruro Copre il chip blu, converte una parte in giallo/rosso, mescola a bianco. Diversi fosfori influenzano efficienza, CCT e CRI.
Lente/Ottica Piana, Microlente, TIR Struttura ottica sulla superficie che controlla la distribuzione della luce. Determina l'angolo di visione e la curva di distribuzione della luce.

Controllo qualità e binning

Termine Contenuto di binning Spiegazione semplice Scopo
Bin del flusso luminoso Codice es. 2G, 2H Raggruppato per luminosità, ogni gruppo ha valori lumen min/max. Garantisce luminosità uniforme nello stesso lotto.
Bin di tensione Codice es. 6W, 6X Raggruppato per intervallo di tensione diretta. Facilita l'abbinamento del driver, migliora l'efficienza del sistema.
Bin del colore Ellisse MacAdam 5 passi Raggruppato per coordinate colore, garantendo un intervallo ristretto. Garantisce consistenza del colore, evita colore non uniforme all'interno del dispositivo.
Bin CCT 2700K, 3000K ecc. Raggruppato per CCT, ognuno ha corrispondente intervallo di coordinate. Soddisfa diversi requisiti CCT della scena.

Test e certificazione

Termine Standard/Test Spiegazione semplice Significato
LM-80 Test di manutenzione del lumen Illuminazione a lungo termine a temperatura costante, registrando il decadimento della luminosità. Utilizzato per stimare la vita LED (con TM-21).
TM-21 Standard di stima della vita Stima la vita in condizioni reali basandosi sui dati LM-80. Fornisce una previsione scientifica della vita.
IESNA Società di ingegneria dell'illuminazione Copre metodi di test ottici, elettrici, termici. Base di test riconosciuta dal settore.
RoHS / REACH Certificazione ambientale Garantisce nessuna sostanza nociva (piombo, mercurio). Requisito di accesso al mercato a livello internazionale.
ENERGY STAR / DLC Certificazione di efficienza energetica Certificazione di efficienza energetica e prestazioni per l'illuminazione. Utilizzato negli appalti pubblici, programmi di sussidi, migliora la competitività.