Scheda Tecnica LED XI3030-PA3501H-AM - 3.0x3.0x?mm - 3.1V - 1.085W - Ambra - Documentazione Tecnica in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

L'XI3030-PA3501H-AM è un LED SMD (Surface-Mount Device) ad alte prestazioni, progettato principalmente per applicazioni impegnative nell'illuminazione esterna automobilistica. Utilizza una tecnologia di conversione al fosforo per produrre un'emissione di colore ambra stabile. Il dispositivo è realizzato su una piattaforma di package EMC (Epoxy Molding Compound), che offre un'affidabilità e prestazioni termiche superiori rispetto ai package plastici standard. I suoi vantaggi principali includono un elevato flusso luminoso tipico di 83 lumen alla corrente di pilotaggio standard di 350mA, un ampio angolo di visione di 120 gradi per un'ottima distribuzione della luce e una costruzione robusta qualificata secondo lo stringente standard AEC-Q102 per dispositivi optoelettronici discreti automobilistici. Il mercato di riferimento è focalizzato sui progettisti e produttori di illuminazione automobilistica, in particolare per applicazioni come gli indicatori di direzione e altre funzioni di segnalazione esterna dove l'affidabilità, la coerenza del colore e la luminosità sono critiche.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Fotometriche ed Elettriche

I parametri operativi chiave sono definiti in condizioni di test standard con una corrente diretta (I_F) di 350mA. Il flusso luminoso tipico (I_V) è di 83 lumen, con un minimo specificato di 70 lm e un massimo di 100 lm, considerando una tolleranza di misura dell'8%. La tensione diretta (V_F) misura tipicamente 3.1V, con un range da un minimo di 2.5V a un massimo di 3.5V a questa corrente. Questo parametro è cruciale per la gestione termica e il design del driver. Le coordinate cromatiche dominanti sono CIE x = 0.575 e CIE y = 0.415, posizionandolo saldamente nella regione ambra dello spettro dei colori con una tolleranza di ±0.005. L'angolo di visione, definito come l'angolo in cui l'intensità luminosa scende alla metà del suo valore di picco, è di ben 120 gradi.

2.2 Valori Massimi Assoluti e Gestione Termica

Per garantire un'affidabilità a lungo termine, il dispositivo non deve essere operato oltre i suoi valori massimi assoluti. La massima corrente diretta continua è di 500 mA. La massima potenza dissipabile (P_d) è nominalmente di 1750 mW. La temperatura di giunzione (T_j) non deve mai superare i 150°C. L'intervallo di temperatura ambiente di funzionamento è specificato da -40°C a +125°C. La gestione termica è una considerazione di progettazione critica. La scheda tecnica fornisce due valori di resistenza termica: una resistenza termica reale (R_{th JS real}) di 12.9 K/W e una resistenza termica elettrica (R_{th JS el}) di 10.8 K/W, entrambe misurate dalla giunzione al punto di saldatura. Il valore elettrico inferiore è tipicamente utilizzato per i calcoli di progetto poiché derivato dal metodo del parametro elettrico sensibile alla temperatura (TSEP). Un adeguato dissipatore di calore è essenziale per mantenere la temperatura di giunzione entro limiti sicuri, specialmente a correnti di pilotaggio più elevate.

2.3 Specifiche di Affidabilità e Robustezza

Il LED è progettato per ambienti ostili. Dispone di protezione contro le scariche elettrostatiche (ESD) fino a 8 kV (Modello del Corpo Umano), essenziale per la manipolazione durante l'assemblaggio. È conforme alle direttive ambientali RoHS e REACH. Inoltre, possiede robustezza allo zolfo, una caratteristica critica per applicazioni automobilistiche dove i gas contenenti zolfo dagli scarichi e altre fonti possono corrodere componenti argentati. Il Livello di Sensibilità all'Umidità (MSL) è classificato a Livello 2, indicando che può essere conservato fino a un anno a ≤30°C/60% UR prima di richiedere una pre-essiccazione prima della rifusione a caldo.

3. Analisi delle Curve di Prestazione

3.1 Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva IV)

La curva IV mostra la relazione tra corrente diretta e tensione diretta. È non lineare, tipica dei diodi. A 350mA, la tensione è centrata attorno a 3.1V. I progettisti utilizzano questa curva per selezionare circuiti di limitazione della corrente appropriati e per stimare il consumo di potenza (V_F* I_F).

3.2 Flusso Luminoso Relativo vs. Corrente Diretta

Questo grafico illustra come l'emissione luminosa scala con la corrente di pilotaggio. Sebbene l'output aumenti con la corrente, non è perfettamente lineare e l'efficienza tipicamente diminuisce a correnti più elevate a causa dell'aumento degli effetti termici e del droop. La curva aiuta i progettisti a bilanciare la luminosità desiderata con l'efficienza e il carico termico.

3.3 Flusso Luminoso Relativo vs. Temperatura di Giunzione

Questo è uno dei grafici più critici per il design applicativo. Mostra la riduzione dell'emissione luminosa all'aumentare della temperatura di giunzione. L'efficienza del LED è inversamente correlata alla temperatura. Per l'XI3030, l'emissione luminosa diminuisce all'aumentare di T_j sopra i 25°C. Un design termico efficace è fondamentale per mantenere una luminosità costante nell'intervallo di temperatura operativa, specialmente negli ambienti automobilistici caldi.

3.4 Variazione di Cromaticità vs. Corrente e Temperatura

Due grafici dettagliano lo spostamento delle coordinate di colore (ΔCIE x, ΔCIE y). Uno mostra lo spostamento in funzione della corrente diretta a temperatura costante, l'altro mostra lo spostamento in funzione della temperatura di giunzione a corrente costante (350mA). Questi spostamenti sono generalmente piccoli ma devono essere considerati in applicazioni che richiedono una rigorosa coerenza del colore. Il punto di colore ambra è relativamente stabile, ma i progettisti dovrebbero verificare che gli spostamenti rimangano entro limiti accettabili per la loro specifica applicazione.

3.5 Curva di Derating della Corrente Diretta

Questa curva stabilisce la massima corrente diretta continua ammissibile in base alla temperatura misurata sulla piazzola di saldatura. All'aumentare della temperatura della piazzola, la corrente massima sicura diminuisce. Ad esempio, alla massima temperatura nominale della piazzola di 125°C, la massima corrente continua consentita è 500mA. Non è raccomandato operare al di sotto di 50mA. Questo grafico è essenziale per determinare le condizioni operative sicure nell'applicazione finale.

3.6 Capacità di Gestione degli Impulsi Ammissibili

Questo grafico definisce la capacità del LED di gestire impulsi di corrente di breve durata che superano il rating massimo in DC. Traccia la corrente di impulso (I_F) in funzione del tempo di impulso (t_p) per vari cicli di lavoro (D). Per impulsi molto brevi (es. microsecondi) a bassi cicli di lavoro, il LED può sopportare correnti significativamente superiori a 500mA. Questo è rilevante per schemi di funzionamento a impulsi talvolta utilizzati nella segnalazione.

3.7 Distribuzione Spettrale

Il grafico della distribuzione spettrale di potenza relativa mostra l'intensità della luce emessa attraverso le lunghezze d'onda. Essendo un LED ambra convertito al fosforo, lo spettro avrà tipicamente un picco primario dal LED di pompaggio blu o vicino-UV e un picco secondario più ampio nella regione gialla/ambra del fosforo. La forma esatta definisce il colore percepito e l'Indice di Resa Cromatica (CRI), sebbene il CRI sia meno critico per l'illuminazione di segnalazione.

4. Spiegazione del Sistema di Binning

La scheda tecnica delinea una struttura di binning per categorizzare i LED in base alle loro prestazioni fotometriche e colorimetriche, garantendo coerenza all'interno di un lotto di produzione.

4.1 Binning del Flusso Luminoso

Il flusso luminoso è suddiviso in bin utilizzando codici alfanumerici (es. E1, F2, J5, K3). Ogni bin definisce un intervallo minimo e massimo di flusso luminoso in lumen. Ad esempio, il bin F6 copre da 60 a 70 lm, mentre il bin K1 copre da 225 a 250 lm. L'XI3030-PA3501H-AM, con il suo tipico 83 lm, rientrerebbe in un bin di flusso specifico (probabilmente attorno al range F7-F8 o J1, sebbene il bin esatto per questo codice non sia specificato nell'estratto fornito). Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti con una luminosità minima garantita.

4.2 Binning del Colore

Il colore è suddiviso in bin secondo la struttura dei bin gialli al fosforo ECE (Commissione Economica per l'Europa). La tabella fornita mostra due bin principali: YA e YB, definiti da un'area quadrilatera sul diagramma di cromaticità CIE 1931. Le coordinate target per questo LED (x=0.575, y=0.415) rientrano o sono vicine al bin YB. Il binning garantisce che tutti i LED in un lotto emettano luce all'interno di una regione di colore strettamente controllata, il che è vitale per applicazioni automobilistiche dove più LED sono usati insieme e devono corrispondere perfettamente.

5. Informazioni Meccaniche, di Assemblaggio e di Confezionamento

5.1 Dimensioni Meccaniche e Polarità

Il LED utilizza un footprint standard 3030 (circa 3.0mm x 3.0mm). L'altezza esatta e il disegno dimensionale dettagliato con tolleranze si troverebbero nella sezione "Dimensioni Meccaniche". Il componente avrà una marcatura di polarità, tipicamente un indicatore del catodo (es. una tacca, un punto o una marcatura verde) sul package. L'orientamento corretto durante il posizionamento è essenziale per il funzionamento.

5.2 Layout Consigliato dei Piazzole di Saldatura

Viene fornito un land pattern (footprint) consigliato per il design del PCB. Questo include la dimensione e la forma della piazzola termica e delle piazzole di contatto elettrico. Seguire questa raccomandazione assicura una corretta formazione del giunto di saldatura, un buon trasferimento termico al PCB e previene difetti di assemblaggio come il tombstoning.

5.3 Profilo di Rifusione a Caldo

Il dispositivo è classificato per la rifusione a caldo con una temperatura di picco di 260°C per un massimo di 30 secondi. Viene raccomandato un profilo di rifusione specifico (tempo vs. temperatura), tipicamente seguendo le linee guida IPC/JEDEC J-STD-020 per componenti MSL2. Questo profilo include fasi di pre-riscaldamento, stabilizzazione, rifusione (con tempo sopra il liquido, TAL, e temperatura di picco) e raffreddamento. Rispettare questo profilo previene danni termici al package del LED e al die interno.

5.4 Informazioni sul Confezionamento

I LED sono forniti su nastro e bobina per l'assemblaggio automatizzato pick-and-place. I dettagli del confezionamento includono le dimensioni della bobina, la larghezza del nastro, la spaziatura delle tasche e l'orientamento dei componenti sul nastro. Queste informazioni sono necessarie per configurare le apparecchiature di assemblaggio.

6. Linee Guida Applicative e Considerazioni di Progettazione

6.1 Applicazione Principale: Illuminazione Esterna Automobilistica

L'applicazione principale ed esplicitamente dichiarata è l'illuminazione esterna automobilistica, con le luci di direzione (indicatori di direzione) fornite come esempio specifico. La sua qualifica AEC-Q102, l'ampio intervallo di temperatura, la robustezza allo zolfo e l'alta luminosità lo rendono adatto anche ad altre funzioni esterne come le luci diurne (DRL), le luci di posizione e le luci laterali, dove è richiesto il colore ambra.

6.2 Progettazione del Circuito di Pilotaggio

I LED sono dispositivi pilotati in corrente. Un driver a corrente costante è obbligatorio per garantire un'emissione luminosa stabile e prevenire la fuga termica. Il driver dovrebbe essere progettato per fornire la corrente desiderata (es. 350mA per le specifiche tipiche) rispettando i valori massimi assoluti e la curva di derating della corrente in base all'ambiente termico dell'applicazione. La variazione della tensione diretta (da 2.5V a 3.5V) deve essere considerata nella tensione di compliance del driver.

6.3 Progettazione della Gestione Termica

Questo aspetto non può essere sottovalutato. Il PCB deve essere progettato per fungere da dissipatore di calore. Ciò implica l'uso di una scheda con sufficienti via termici sotto la piazzola termica del LED, collegati a piani di massa interni o a zone di rame dedicate. In applicazioni ad alta potenza o ad alta temperatura ambiente, potrebbe essere necessario un dissipatore esterno. L'obiettivo è minimizzare l'incremento di temperatura dalla piazzola di saldatura (T_s) alla giunzione (T_j) utilizzando la formula: T_j= T_s+ (R_{th JS}* Potenza). La potenza è calcolata come V_F* I_F.

6.4 Progettazione Ottica

L'angolo di visione di 120 gradi corrisponde a un pattern di emissione Lambertiano o quasi-Lambertiano. Ottiche secondarie (lenti, riflettori) sono quasi sempre utilizzate nell'illuminazione automobilistica per modellare il fascio secondo standard normativi (es. ECE, SAE). Il progettista ottico deve considerare la distribuzione spaziale dell'intensità, le dimensioni e l'uniformità del colore del LED.

6.5 Precauzioni per l'Uso

Le precauzioni generali includono: evitare stress meccanici sulla lente, prevenire la contaminazione della superficie della lente, utilizzare procedure di manipolazione sicure contro le ESD e assicurarsi che il processo di saldatura non superi il profilo specificato. Lo stoccaggio deve avvenire in un ambiente asciutto e controllato secondo la classificazione MSL2.

7. Informazioni per l'Ordine e Decodifica del Codice Articolo

Il codice articolo XI3030-PA3501H-AM segue probabilmente un sistema di codifica specifico dell'azienda. Una scomposizione tipica potrebbe essere:XI(serie/piattaforma),3030(dimensione del package),PA(Ambra convertita al fosforo),3501(potrebbe riferirsi al bin di flusso/colore o alla corrente di pilotaggio),H(potrebbe indicare alta luminosità o caratteristica speciale),AM(probabilmente Ambra). La sezione "Informazioni per l'Ordine" dettaglierebbe le opzioni disponibili (es. diversi bin di flusso, bin di colore, specifiche di nastro e bobina) e come specificarle nel codice d'ordine.

8. Confronto Tecnico e Differenziazione

Sebbene un confronto diretto richieda dati dei concorrenti, i principali fattori di differenziazione di questo LED possono essere dedotti dalle sue specifiche:Package EMC:Offre migliori prestazioni termiche e affidabilità a lungo termine (resistenza all'ingiallimento, all'umidità) rispetto alle plastiche standard PPA (Poliftalammide) o PCT, specialmente in ambienti automobilistici ad alta temperatura.Qualifica AEC-Q102:Questo è un requisito obbligatorio per i LED di grado automobilistico, che coinvolge rigorosi test di stress per cicli termici, umidità, funzionamento ad alta temperatura e resistenza al calore della saldatura. Non tutti i LED 3030 hanno questa qualifica.Robustezza allo Zolfo:Un differenziatore critico per applicazioni automobilistiche e industriali esposte ad atmosfere corrosive.Alta Densità di Flusso:83 lm da un package 3030 rappresenta una soluzione ad alta efficienza, consentendo ottiche più piccole o un consumo energetico inferiore per una data emissione luminosa.

9. Domande Frequenti (FAQ) Basate sui Parametri Tecnici

D: Posso pilotare questo LED a 500mA in modo continuo?

R: Puoi, ma solo se puoi garantire che la temperatura della piazzola di saldatura rimanga a o sotto i 25°C (vedi curva di derating). In un'applicazione reale con temperature elevate, devi deratare la corrente. A una temperatura di piazzola più tipica di 85°C, la corrente massima consentita è significativamente inferiore. Progetta sempre utilizzando la curva di derating.

D: Qual è la differenza tra la resistenza termica reale e quella elettrica?

R: La resistenza termica reale (12.9 K/W) è misurata utilizzando un sensore di temperatura fisico. La resistenza termica elettrica (10.8 K/W) è calcolata dalla variazione della tensione diretta con la temperatura, un metodo che può essere più preciso ma è sensibile alle condizioni di misura. Per un design conservativo, utilizza il valore più alto (12.9 K/W).

D: Quanto è stabile il colore ambra al variare di temperatura e corrente?

R: I grafici forniti mostrano lo spostamento. I valori ΔCIE x e y sono relativamente piccoli nell'intervallo operativo. Per la maggior parte delle applicazioni di segnalazione automobilistica, questo spostamento è accettabile e rientra nei limiti di colore normativi. Per applicazioni estremamente critiche per il colore, il sistema dovrebbe essere caratterizzato nelle sue condizioni operative estreme.

D: È necessaria una lente o una copertura in silicone sopra il LED?

R: Sebbene il LED abbia una lente primaria, la maggior parte delle applicazioni esterne automobilistiche richiede ottiche secondarie per la modellazione del fascio e per soddisfare le normative fotometriche. Inoltre, una lente secondaria in silicone o un composto di riempimento sono spesso utilizzati per una protezione ambientale aggiuntiva (contro acqua, polvere, prodotti chimici) e per migliorare l'estrazione della luce.

10. Principi Operativi e Tendenze Tecnologiche

10.1 Principio Operativo di Base

Questo è un LED ambra convertito al fosforo. Al suo centro c'è un chip semiconduttore (tipicamente basato su InGaN) che emette luce nello spettro blu o vicino-ultravioletto quando polarizzato direttamente. Questa luce primaria non viene emessa direttamente. Invece, colpisce uno strato di materiale fosforico depositato all'interno del package. Il fosforo assorbe i fotoni ad alta energia blu/UV e ri-emette luce a lunghezze d'onda più lunghe e a energia inferiore, principalmente nella regione gialla/ambra. La combinazione di qualsiasi luce blu non convertita e dell'emissione ampia del fosforo giallo risulta nel colore ambra percepito. La composizione esatta del fosforo determina le precise coordinate di colore (x=0.575, y=0.415).

10.2 Tendenze del Settore

Il mercato dell'illuminazione a LED automobilistica tende verso:Maggiore Efficienza (lm/W):Riduzione del carico elettrico sul veicolo.Aumento della Densità di Potenza:Più luce da package più piccoli, consentendo design dei fari più eleganti.Affidabilità Migliorata:Vite più lunghe in condizioni più severe, guidate da package come l'EMC.Illuminazione Intelligente:Integrazione con sensori e controlli per fasci adattivi (ADB) e comunicazione (Li-Fi, sebbene non per questo prodotto).Regolazione del Colore:Sebbene questo sia un LED a colore fisso, esistono tendenze per LED multicolore o a bianco regolabile per l'illuminazione interna e adattiva esterna. L'XI3030-PA3501H-AM si allinea con le tendenze di alta affidabilità, efficienza e prestazioni in un package robusto adatto al panorama automobilistico in evoluzione.