Scheda Tecnica LED RGB LTW-Q35ZRGB - Pacchetto SMD - Rosso 2.1V / Verde 2.9V / Blu 3.0V - Potenza Totale 0.18W - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTW-Q35ZRGB è un LED RGB (Rosso, Verde, Blu) compatto a montaggio superficiale, progettato per applicazioni di illuminazione a stato solido. Combina tre chip LED individuali (rosso, verde, blu) in un unico pacchetto, consentendo la generazione di un ampio spettro di colori attraverso la miscelazione additiva. Questo dispositivo rappresenta un'alternativa energeticamente efficiente all'illuminazione convenzionale, offrendo una lunga vita operativa ed elevata affidabilità.

1.1 Vantaggi Principali

I vantaggi principali di questo LED includono il fattore di forma ultra-compatto, la compatibilità con le attrezzature di assemblaggio automatico pick-and-place e l'idoneità per i processi standard di rifusione a infrarossi (IR) e a fase di vapore. È progettato come un pacchetto standard EIA ed è compatibile con i livelli di pilotaggio dei circuiti integrati (I.C.). Il prodotto è conforme alle iniziative ecologiche, essendo privo di piombo e conforme alle direttive RoHS.

1.2 Applicazioni Target

Questo LED versatile è destinato a un'ampia gamma di applicazioni di illuminazione. I mercati chiave includono l'illuminazione ambientale per elettrodomestici, soluzioni di illuminazione portatile come torce e luci per biciclette, illuminazione architetturale per spazi residenziali e commerciali sia interni che esterni (faretti, luci a incasso, luci sottopensile), illuminazione decorativa e per intrattenimento, illuminazione per sicurezza e giardino (dissuasori), e applicazioni specializzate di segnalazione come fari per traffico, luci per attraversamenti ferroviari e cartelli retroilluminati (ad es., segnaletica di uscita, display punto vendita).

2. Approfondimento sui Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Tutte le misurazioni sono specificate a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C. I parametri chiave definiscono le prestazioni di ogni canale colore (Rosso, Verde, Blu) individualmente e l'output di luce bianca combinata.

• Flusso Luminoso (Φv):Il flusso luminoso tipico per i singoli colori a una corrente diretta (IF) di 20mA è 2.55 lm (Rosso), 7.35 lm (Verde) e 0.95 lm (Blu). Quando pilotati a correnti specifiche per produrre luce bianca (R=25mA, G=13mA, B=15mA), il flusso luminoso combinato tipico è 10.50 lm.
• Intensità Luminosa (Iv):L'intensità luminosa tipica a IF=20mA è 920 mcd (Rosso), 2500 mcd (Verde) e 340 mcd (Blu). L'intensità della luce bianca combinata nelle condizioni di pilotaggio specificate è 3500 mcd.
• Angolo di Visione (θ1/2):L'angolo di visione a metà intensità tipico per l'output bianco combinato è di 130 gradi, indicando un pattern di fascio ampio.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd):Definisce il colore percepito di ogni chip. Gli intervalli specificati sono 618-628 nm per il Rosso, 520-530 nm per il Verde e 465-475 nm per il Blu.
• Tensione Diretta (VF):La caduta di tensione ai capi del LED alla corrente di test. I valori tipici sono 2.1V (Rosso a 20mA), 2.9V (Verde a 20mA) e 3.0V (Blu a 20mA). I valori massimi sono rispettivamente 2.4V, 3.5V e 3.5V.
• Tensione di Sopportazione ESD:Il dispositivo può sopportare una scarica elettrostatica (ESD) di 8KV utilizzando il modello del corpo umano (HBM), sebbene si raccomandi vivamente di adottare le dovute precauzioni di manipolazione ESD.

2.2 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Il funzionamento in queste condizioni non è garantito.

• Dissipazione di Potenza (Po):La potenza massima consentita per i singoli canali è 96 mW (Rosso), 144 mW (Verde e Blu). La dissipazione di potenza totale per l'intero pacchetto non deve superare i 180 mW.
• Corrente Diretta:La corrente diretta continua (IF) per ogni canale è 40 mA. La corrente diretta di picco (IFP) per operazione in impulso (≤1/10 ciclo di lavoro, ≤10ms larghezza impulso) è 100 mA per canale.
• Tensione Inversa (VR):Massimo 5V. Il funzionamento in polarizzazione inversa può causare guasti.
• Intervalli di Temperatura:La temperatura di funzionamento (Topr) è -40°C a +80°C. La temperatura di stoccaggio (Tstg) è -40°C a +100°C.
• Condizione di Saldatura:Il dispositivo può sopportare la saldatura senza piombo a 260°C per 5 secondi.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Il LED viene suddiviso in bin in base al flusso luminoso e alle coordinate di cromaticità per garantire coerenza di colore e luminosità nelle applicazioni produttive.

3.1 Binning del Flusso Luminoso

L'output di luce bianca (quando pilotato a R=25mA, G=13mA, B=15mA) è categorizzato in bin (da V3 a V6). Ad esempio, il bin V3 copre un flusso luminoso da 8.00 lm (Min) a 10.50 lm (Max). La tolleranza su ogni bin è +/-10%.

3.2 Binning della Cromaticità del Colore

La cromaticità della luce bianca combinata è definita sul diagramma CIE 1931 (x, y). La scheda tecnica fornisce una tabella dettagliata dei ranghi di colore (da A1 a D4), ciascuno dei quali specifica un'area quadrilatera sul grafico di cromaticità definita da quattro coppie di coordinate (x, y). Ciò consente ai progettisti di selezionare LED con coordinate del punto bianco strettamente controllate. La tolleranza per ogni bin di tonalità è +/- 0.01 in entrambe le coordinate x e y.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica include curve caratteristiche tipiche (non riprodotte nel testo fornito ma referenziate). Queste curve sono essenziali per l'analisi di progetto.

• Curve I-V (Corrente-Tensione):Mostrano la relazione tra corrente diretta e tensione diretta per ogni chip colore su un intervallo di correnti e temperature. Questo è fondamentale per progettare il corretto circuito di limitazione della corrente.
• Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta:Illustra come l'output luminoso scala con l'aumento della corrente di pilotaggio, evidenziando potenziali non linearità e riduzione di efficienza a correnti più elevate.
• Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Dimostra la derating termico dell'output luminoso. All'aumentare della temperatura di giunzione, l'efficienza luminosa tipicamente diminuisce.
• Distribuzione Spettrale di Potenza:Mostrerebbe l'intensità relativa della luce emessa a ogni lunghezza d'onda per i chip rosso, verde e blu, definendo la gamma di colori possibile con questo dispositivo.

5. Informazioni Meccaniche e sul Pacchetto

5.1 Dimensioni di Contorno

Il dispositivo ha un fattore di forma specifico. Tutte le dimensioni sono in millimetri con una tolleranza tipica di ±0.2 mm. Le note meccaniche chiave includono la posizione del punto di iniezione (che deve essere sopra i terminali) e il fatto che il dissipatore termico è elettricamente conduttivo, aspetto che deve essere considerato durante il layout del PCB per prevenire cortocircuiti.

5.2 Identificazione della Polarità e Progetto dei Pad

La scheda tecnica fornisce un layout consigliato per i pad di attacco sul circuito stampato (PCB). Questo include la dimensione, la forma e la spaziatura dei pad di saldatura per i quattro terminali (anodo e catodo per ogni colore, probabilmente con una configurazione a catodo o anodo comune) e il pad termico centrale (dissipatore termico). Un corretto progetto dei pad è cruciale per una saldatura affidabile, la gestione termica e la prevenzione dell'effetto "tombstoning".

6. Guida alla Saldatura e al Montaggio

6.1 Profilo di Rifusione a IR

Viene fornito un profilo di rifusione a infrarossi (IR) suggerito, conforme a J-STD-020D per processi senza piombo. Questo profilo definisce le fasi di preriscaldamento, stabilizzazione, rifusione (temperatura di picco) e raffreddamento con vincoli specifici di tempo e temperatura per garantire giunzioni saldate affidabili senza danneggiare il pacchetto LED.

6.2 Pulizia e Manipolazione

La pulizia deve essere effettuata solo con prodotti chimici specificati. Il LED può essere immerso in alcol etilico o isopropilico a temperatura ambiente per meno di un minuto se necessario. Prodotti chimici non specificati potrebbero danneggiare la lente in epossidica. Sono obbligatorie severe precauzioni ESD: si raccomanda l'uso di braccialetti, guanti antistatici e attrezzature correttamente messe a terra per prevenire danni da scariche elettrostatiche.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

I LED sono forniti confezionati in nastro largo 12mm su bobine da 7 pollici di diametro, compatibili con attrezzature di assemblaggio automatico. Le dimensioni del nastro e della bobina sono specificate per garantire compatibilità con alimentatori standard. Il numero di parte è LTW-Q35ZRGB.

8. Suggerimenti Applicativi

8.1 Considerazioni di Progetto

• Pilotaggio della Corrente:Utilizzare driver a corrente costante per ogni canale colore per mantenere un output di colore stabile e prevenire la fuga termica. Le variazioni della tensione diretta (vedi binning) rendono il pilotaggio a tensione costante poco pratico per applicazioni critiche per il colore.
• Gestione Termica:Sebbene compatto, la dissipazione di potenza (fino a 180mW totali) genera calore. Un corretto progetto termico del PCB, incluso l'uso del pad termico collegato a una zona di rame, è essenziale per mantenere la temperatura di giunzione entro i limiti e garantire affidabilità a lungo termine e output luminoso stabile.
• Controllo della Miscelazione Colore:Per ottenere specifici punti bianchi o colori, la modulazione a larghezza di impulso (PWM) di ogni canale è il metodo preferito rispetto alla regolazione analogica, poiché mantiene la cromaticità su un ampio intervallo di regolazione.

9. Affidabilità e Test

La scheda tecnica delinea un piano di test di affidabilità completo, che dimostra la robustezza del prodotto. I test includono Resistenza al Calore di Saldatura (RTSH), Test di Vita in Stato Stazionario (SSLT) a temperatura e corrente elevate per 3000 ore, Ciclo Termico (TC), Shock Termico (TS) e Stoccaggio ad Alta Temperatura/Umidità (WHTS). I criteri di fallimento sono definiti in base a variazioni della tensione diretta (max 110% del limite superiore di specifica), del flusso luminoso (min 50% del limite inferiore di specifica) e delle coordinate di cromaticità (spostamento <0.02).

10. Confronto e Posizionamento Tecnico

Rispetto a LED monocromatici discreti, questo pacchetto RGB integrato risparmia spazio significativo sulla scheda e semplifica l'assemblaggio. Il suo ampio angolo di visione di 130 gradi lo rende adatto per l'illuminazione d'ambiente piuttosto che per l'illuminazione a spot focalizzato. La specifica di rating ESD e la compatibilità con la rifusione senza piombo soddisfano gli standard moderni di produzione e affidabilità. La struttura dettagliata di binning gli consente di competere in applicazioni che richiedono coerenza di colore, come l'illuminazione architetturale e la segnaletica.

11. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Come posso generare luce bianca pura con questo LED RGB?

R: Il bianco puro non è un singolo punto ma un intervallo sul diagramma di cromaticità. È necessario pilotare i canali Rosso, Verde e Blu alle correnti specifiche elencate nella tabella di binning del flusso luminoso (R=25mA, G=13mA, B=15mA) per ottenere i punti bianchi definiti nei bin di rango colore (da A1 a D4). Il punto bianco esatto dipenderà dal bin specifico del LED.

D: Posso pilotare il LED alla sua corrente continua massima (40mA per canale) in modo continuativo?

R: Sebbene possibile, non è raccomandato per una durata e un'efficienza ottimali. Pilotare a correnti inferiori (ad es., la condizione di test a 20mA o la condizione di bianco miscelato) risulterà in una temperatura di giunzione inferiore, un'efficacia maggiore (lumen per watt) e una vita operativa significativamente più lunga. Considerare sempre il limite di dissipazione di potenza totale di 180mW.

D: Perché il dissipatore termico è elettricamente conduttivo e come devo gestirlo?

R: Il dissipatore è conduttivo per trasferire efficientemente il calore dal die LED al PCB. Nel layout del PCB, il pad per il dissipatore deve essere elettricamente isolato da tutte le altre tracce del circuito, a meno che non sia intenzionalmente collegato a un potenziale specifico (spesso massa). Creare una connessione di alleggerimento termico a un ampio piano di massa è una pratica comune.

12. Caso di Studio: Progetto e Utilizzo

Scenario: Progettazione di un cartello di uscita retroilluminato.Più LED LTW-Q35ZRGB verrebbero posizionati lungo il bordo di una guida luminosa in acrilico. Un microcontrollore controllerebbe i tre canali di ogni LED. Per un'illuminazione costante, i LED verrebbero pilotati alle correnti specificate per la luce bianca. L'ampio angolo di visione garantisce un'illuminazione uniforme su tutta la superficie del cartello. La scelta di un bin specifico per il flusso luminoso (ad es., V3 o V4) assicura una luminosità coerente tra tutte le unità. Selezionare un rango colore stretto (ad es., tutti dal bin B2) garantisce che tutti i cartelli abbiano un colore bianco identico, cruciale per la coerenza del marchio e degli standard di sicurezza. Il pacchetto SMD consente un design del cartello compatto, a basso profilo e un assemblaggio automatizzato.

13. Principio di Funzionamento

Il LED opera sul principio dell'elettroluminescenza nei materiali semiconduttori. Quando viene applicata una tensione diretta che supera la soglia del diodo, gli elettroni si ricombinano con le lacune all'interno della regione attiva del chip semiconduttore (composto da materiali come AlInGaP per il rosso e InGaN per il verde/blu), rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). Il bandgap specifico del materiale semiconduttore determina la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa. Il pacchetto RGB integra tre di questi chip, e la loro luce si miscela in modo additivo all'interno della lente epossidica per produrre il colore di output percepito.

14. Tendenze Tecnologiche

Il dispositivo riflette le tendenze in corso nell'illuminazione a stato solido: maggiore integrazione (più chip in un unico pacchetto), efficienza migliorata (più lumen per watt), miniaturizzazione e affidabilità potenziata per ambienti ostili. Il sistema di binning dettagliato risponde alla domanda del mercato di coerenza di colore nelle applicazioni di illuminazione professionale. L'evoluzione futura potrebbe includere una maggiore densità di potenza, driver integrati o circuiti di controllo all'interno del pacchetto e gamme di colori ancora più ampie per applicazioni di display.