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LED RGBW 3.45x3.45x2.20mm - Tensione 1.8-3.4V - Potenza fino a 1.7W - Scheda Tecnica

Specifica tecnica LED RGBW ad alta potenza in contenitore ceramico: impronta 3.45mm quadrata, angolo 120°, temperature colore 2700K-6500K.
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1. Panoramica del Prodotto

Questo LED RGBW ad alta potenza è progettato per applicazioni che richiedono miscelazione dinamica dei colori e luce bianca con temperatura di colore correlata regolabile. Il contenitore utilizza un robusto substrato ceramico per una gestione termica e affidabilità superiori. Con un'impronta compatta di 3.45mm x 3.45mm e un profilo basso di 2.20mm, è adatto per l'assemblaggio automatico a montaggio superficiale. Il dispositivo integra quattro chip LED: rosso (AlGaInP), verde (InGaN), blu (InGaN) e bianco (chip blu + fosforo), consentendo un'ampia gamma cromatica e il controllo indipendente di ciascun canale.

1.1 Descrizione Generale

I dispositivi a sorgente rossa sono realizzati con AlGaInP su substrato, quelli verdi e blu con InGaN su substrato, e il LED bianco è prodotto utilizzando un chip blu combinato con fosfori. Le dimensioni del contenitore LED sono 3.45mm x 3.45mm x 2.20mm.

1.2 Caratteristiche

1.3 Applicazioni

2. Analisi dei Parametri Tecnici

Le caratteristiche elettriche e ottiche sono specificate a temperatura di prova Ts=25°C. Tutte le misurazioni sono state eseguite in condizioni standardizzate. Tensione diretta, flusso luminoso, lunghezza d'onda dominante e temperatura di colore correlata sono forniti con tolleranze.

2.1 Caratteristiche Elettriche/Ottiche (IF=350mA, Ts=25°C)

ParametroSimboloMin.Typ.Max.Unità
Tensione Diretta (R)VF1.82.4V
Tensione Diretta (G,B,W)VF2.83.4V
Flusso Luminoso (R)Φ5080lm
Flusso Luminoso (G)Φ100140lm
Flusso Luminoso (B)Φ2040lm
Flusso Luminoso (W) – varie CCTΦ100140lm
Lunghezza d'Onda Dominante (R)λD620630nm
Lunghezza d'Onda Dominante (G)λD520530nm
Lunghezza d'Onda Dominante (B)λD460475nm
Temperatura di Colore Correlata (W)CCT2700 / 3000 / 3500 / 4000 / 5000 / 6000 / 6500K
Indice di Resa Cromatica (W)Ra80
Corrente InversaIR10μA
Angolo di Visione2θ½120gradi

2.2 Valori Massimi Assoluti

ParametroValoreUnità
Dissipazione di Potenza (R)960mW
Dissipazione di Potenza (G/B/W)1700mW
Corrente Diretta (R)400mA
Corrente Diretta (G/B/W)500mA
Corrente Diretta di Picco (R) (ciclo 1/10, 0.1ms)440mA
Corrente Diretta di Picco (G/B/W) (ciclo 1/10, 0.1ms)550mA
Tensione Inversa5V
ESD (HBM)2000V
Temperatura Operativa-40 ~ +85°C
Temperatura di Stoccaggio-40 ~ +85°C
Temperatura di Giunzione (R)115°C
Temperatura di Giunzione (G/B/W)125°C

2.3 Informazioni sul Binning

La tensione diretta, il flusso luminoso e la lunghezza d'onda dominante sono raggruppati per garantire consistenza. Per il rosso: intervalli VF B0 (1.8-2.0V), C0 (2.0-2.2V), D0 (2.2-2.4V); flusso luminoso bin FB7 (50-60lm), FB8 (60-70lm), FB9 (70-80lm). Per verde, blu e bianco: VF bin G0 (2.8-3.0V), H0 (3.0-3.2V), I0 (3.2-3.4V); flusso luminoso per verde: FC2 (100-110lm), FC3 (110-120lm), FC4 (120-130lm), FC5 (130-140lm); per blu: FB4 (20-30lm), FB5 (30-40lm); per bianco: da FC2 a FC5. Lunghezze d'onda per rosso: E00 (620-625nm), F00 (625-630nm); per verde: E00 (520-525nm), F00 (525-530nm); per blu: C00 (460-465nm), D00 (465-470nm), E00 (470-475nm). Le opzioni di temperatura di colore correlata includono 2700K, 3000K, 3500K, 4000K, 5000K, 6000K e 6500K.

3. Curve Tipiche delle Caratteristiche Ottiche ed Elettriche

Le seguenti curve illustrano le prestazioni del LED in varie condizioni operative. Tutti i dati sono rilevati a Ts=25°C salvo diversa indicazione.

3.1 Tensione Diretta vs Corrente Diretta

Come mostrato in Figura 1-6, la corrente diretta aumenta con la tensione diretta. A 350mA, la VF tipica rientra nei bin specificati. La curva mostra che il rosso ha una VF inferiore rispetto a verde, blu e bianco alla stessa corrente a causa dei diversi materiali semiconduttori.

3.2 Intensità Relativa vs Corrente Diretta

La Figura 1-7 dimostra che l'intensità luminosa relativa aumenta con la corrente diretta. La relazione è approssimativamente lineare fino a 700mA per verde, blu e bianco, mentre il rosso satura prima a causa della sua corrente massima inferiore.

3.3 Dipendenza dalla Temperatura

La Figura 1-8 mostra l'intensità relativa in funzione della temperatura del punto di saldatura. A temperature più elevate, l'emissione luminosa diminuisce. Ad esempio, a 100°C, l'intensità relativa scende a circa l'80% del valore a 25°C per i LED bianchi. È essenziale una corretta gestione termica per mantenere le prestazioni.

3.4 Corrente Diretta Massima vs Temperatura

La Figura 1-9 indica la curva di declassamento: la corrente diretta massima consentita diminuisce all'aumentare della temperatura ambiente. A 85°C, la corrente deve essere ridotta a circa 350mA per tutti i colori per evitare di superare la temperatura massima di giunzione.

3.5 Diagramma di Radiazione

Il diagramma di radiazione (Figura 1-10) mostra una distribuzione ampia, simile a Lambertiana, con una larghezza a metà altezza (FWHM) di circa 120°. Ciò rende il LED adatto per applicazioni di illuminazione diffusa.

3.6 Distribuzione Spettrale

La Figura 1-11 mostra l'intensità di emissione relativa in funzione della lunghezza d'onda per rosso (picco ~620-630nm), verde (~520-530nm), blu (~460-475nm) e bianco (spettro ampio con picchi a blu e emissione del fosforo). Sono mostrati due spettri di bianco (3000K e 6000K) per illustrare la differenza nella temperatura di colore.

4. Informazioni Meccaniche e di Imballaggio

4.1 Dimensioni del Contenitore

Le dimensioni del contenitore sono 3.45mm x 3.45mm x 2.20mm (lunghezza x larghezza x altezza). Le tolleranze sono ±0.2mm salvo diversa indicazione. La vista superiore mostra un contorno quadrato, la vista laterale indica l'altezza della lente, e la vista inferiore rivela il layout dei pad di saldatura con marcature di polarità.

4.2 Polarità e Pattern di Saldatura

La Figura 1-4 mostra il design di polarità: pad positivo (+) e negativo (-) per ciascun canale. Il pattern di saldatura consigliato (Figura 1-5) include dimensioni dei pad di 0.85mm, 0.56mm, 0.38mm, ecc., con passo di 3.55mm. Si raccomanda una maschera di saldatura adeguata per evitare ponti.

4.3 Nastro Trasportatore e Bobina

Il LED è imballato in nastro trasportatore con passo della tasca di 4.00mm e larghezza di 12.00mm. Ogni bobina contiene 1000 pezzi. Le dimensioni della bobina sono: diametro esterno 178mm, diametro del mozzo 59mm e larghezza 13.5mm. È allegata un'etichetta con codice pezzo, numero di lotto, codice bin e quantità.

5. Linee Guida per Saldatura e Manipolazione

5.1 Profilo di Saldatura a Rifusione SMT

Profilo di saldatura a rifusione consigliato: preriscaldamento da 150°C a 200°C per 60-120 secondi, velocità di rampa ≤3°C/s, tempo sopra 217°C (TL) fino a 60 secondi, temperatura di picco (Tp) 260°C per massimo 10 secondi. Velocità di raffreddamento ≤6°C/s. Tempo totale da 25°C al picco<8 minuti. Non rifondere più di due volte. Se passano più di 24 ore tra le fasi di saldatura, i LED potrebbero danneggiarsi.

5.2 Saldatura a Mano

Se necessaria saldatura a mano, mantenere la temperatura del saldatore inferiore a 300°C e il tempo di contatto sotto 3 secondi. È consentita una sola operazione di saldatura manuale.

5.3 Precauzioni per la Manipolazione

6. Affidabilità e Test

6.1 Elementi del Test di Affidabilità

Il LED è stato sottoposto ai seguenti test: saldatura a rifusione (260°C, 2 cicli), shock termico (-40°C a 100°C, 300 cicli), stoccaggio ad alta temperatura (100°C, 1000h), stoccaggio a bassa temperatura (-40°C, 1000h), test di vita (25°C, 350mA, 1000h) e test di vita a alta temperatura e alta umidità (60°C/90% UR, 350mA, 500h). Tutti i test sono stati superati con zero guasti secondo i criteri di accettazione.

6.2 Criteri per il Giudizio di Danno

Dopo il test di affidabilità, i criteri di accettazione sono: mantenimento del flusso luminoso di almeno il 70% per rosso, 70% per verde, 50% per blu e 80% per bianco; nessun circuito aperto/corto o sfarfallio; variazione della tensione diretta entro i limiti specificati.

7. Note Applicative

Il LED RGBW è ideale per la regolazione dinamica del colore nell'illuminazione architettonica, di intrattenimento e commerciale. Nella progettazione del circuito di pilotaggio, assicurarsi che la corrente attraverso ciascun canale non superi il massimo assoluto. Utilizzare driver a corrente costante per evitare fuga termica. Una corretta gestione termica (ad es. PCB con nucleo metallico) è fondamentale per mantenere la temperatura di giunzione al di sotto del valore massimo. L'ampio angolo di visione consente una distribuzione uniforme della luce in apparecchi di illuminazione lineari e a superficie. Per applicazioni di luce bianca, la combinazione di più bin CCT può ottenere una resa cromatica precisa.

8. Informazioni per l'Ordine

La struttura del codice pezzo è: RF-BRC35RGB-XXW-L8-K0-A120, dove XX indica la temperatura di colore correlata (ad es. 27 per 2700K, 30 per 3000K, ecc.). Il suffisso A120 denota la distribuzione angolare (120°). I codici bin per VF, flusso e lunghezza d'onda sono specificati sull'etichetta. L'imballaggio standard è di 1000 pezzi per bobina.

9. Confronto Tecnologico e Vantaggi

Rispetto ai tradizionali pacchetti PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier), il contenitore ceramico offre conduttività termica superiore, minore resistenza termica e migliore affidabilità in condizioni di alta corrente. La configurazione RGBW offre maggiore flessibilità rispetto ai LED RGB separati con fosforo esterno, poiché il canale bianco offre alta efficacia e miscelazione del colore semplificata. L'ampia gamma CCT (2700K-6500K) copre sia bianco caldo che freddo, adatto per progetti di illuminazione circadiana.

10. Domande Frequenti

D: Qual è il tipico flusso luminoso per il canale bianco a 350mA?R: Il flusso luminoso tipico è compreso tra 100 e 140 lumen, a seconda del bin CCT.

D: I canali RGB possono essere pilotati indipendentemente dal canale bianco?R: Sì, ogni canale ha il proprio anodo e catodo, consentendo il controllo indipendente della corrente.

D: Qual è la corrente diretta consigliata per la migliore efficacia?R: Per il miglior equilibrio tra efficacia e flusso, operare a 350mA per tutti i canali. Correnti più elevate aumentano l'emissione ma riducono l'efficienza e richiedono un migliore raffreddamento.

D: Come devo maneggiare il LED per evitare danni ESD?R: Utilizzare postazioni di lavoro con messa a terra, cinturini anti-statici e imballaggio conduttivo. Conservare in sacchetti barriera all'umidità con essiccante.

11. Casi Studio Pratici

Caso 1: Un sistema di illuminazione per negozio al dettaglio ha utilizzato il LED RGBW in un apparecchio lineare per ottenere temperatura di colore dinamica da 2700K a 6000K. Ogni apparecchio ospitava 24 LED, pilotati a 350mA. Il contenitore ceramico ha permesso agli apparecchi di operare ad alta temperatura ambiente senza raffreddamento attivo. L'emissione luminosa è rimasta al 90% dopo 50.000 ore di funzionamento.

Caso 2: Per l'illuminazione paesaggistica esterna, il LED è stato incapsulato in un alloggiamento impermeabile. L'ampio angolo di visione ha fornito illuminazione uniforme delle facciate degli edifici. I canali rosso e verde sono stati utilizzati per colori d'accento durante le festività, mentre il bianco forniva illuminazione generale.

12. Principio di Funzionamento

Questo LED RGBW combina quattro emettitori di luce a semiconduttore. Il chip rosso utilizza materiale AlGaInP, che emette luce nello spettro rosso quando gli elettroni si ricombinano con le lacune attraverso il bandgap. I chip verde e blu utilizzano InGaN, il cui bandgap può essere regolato variando il contenuto di indio per produrre luce verde o blu. Il chip bianco è in realtà un LED blu InGaN rivestito con un fosforo giallo che converte parte della luce blu in giallo, risultando in luce bianca. Combinando i canali rosso, verde e blu in rapporti diversi, è possibile ottenere qualsiasi colore all'interno della gamma. L'aggiunta del canale bianco aumenta il flusso luminoso complessivo e migliora la resa cromatica per applicazioni di luce bianca.

13. Tendenze di Sviluppo

La tendenza nel packaging dei LED è verso densità di potenza più elevate, impronte più piccole e migliore gestione termica. I contenitori ceramici sono sempre più utilizzati per applicazioni ad alta potenza. I LED a colori completi e bianco regolabile stanno guadagnando popolarità nell'illuminazione intelligente, dove l'integrazione IoT richiede un controllo preciso del colore. L'efficienza dei LED blu e verdi basati su InGaN continua a migliorare, e i materiali fosforici vengono ottimizzati per CRI più elevato e migliore stabilità termica. Gli sviluppi futuri potrebbero includere packaging a livello di chip (CSP) e architetture multi-giunzione per efficacia ancora maggiore. Le normative ambientali (RoHS, REACH) continuano a guidare l'eliminazione delle sostanze pericolose.

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.