SMD LED a Bassa Potenza 45-21S PLCC-2 - Scheda Tecnica - Package 3.5x2.8x1.9mm - Tensione 2.9-3.6V - Potenza 0.27W - Luce Bianca - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

La serie 45-21S/XK2C è una famiglia di diodi a emissione luminosa (LED) bianchi a bassa potenza e montaggio superficiale (SMD), alloggiati in un package PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier). Questo prodotto è progettato per applicazioni di illuminazione generale che richiedono un ingombro compatto, alta efficienza e prestazioni affidabili. Il package presenta un chip LED bianco e una lente in resina trasparente, che contribuiscono all'elevata emissione luminosa e all'ampio angolo di visione.

I vantaggi principali di questa serie di LED includono la certificazione allo standard LM-80 per il mantenimento del flusso luminoso, che garantisce affidabilità a lungo termine e coerenza delle prestazioni. È realizzato con materiali privi di piombo ed è pienamente conforme alla direttiva RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose). Il dispositivo utilizza il binning standard ANSI (American National Standards Institute) per cromaticità e flusso, assicurando coerenza di colore e output luminoso prevedibile tra i lotti di produzione. I suoi mercati target principali comprendono un'ampia gamma di applicazioni di illuminazione, tra cui, ma non limitate a: illuminazione ambientale generale, illuminazione decorativa e d'accento, illuminazione per intrattenimento, indicatori di stato, retroilluminazione e illuminazione di interruttori.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

I limiti operativi del dispositivo sono definiti in condizioni in cui la temperatura del punto di saldatura (T_Saldatura) è mantenuta a 25°C. Superare questi valori può causare danni permanenti.

• Corrente Diretta (I_F):75 mA (Continua)
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):100 mA (Ammissibile in condizioni pulsate con duty cycle 1/10 e larghezza d'impulso di 10ms)
• Dissipazione di Potenza (P_d):270 mW
• Temperatura di Esercizio (T_opr):-40°C a +85°C
• Temperatura di Magazzinaggio (T_stg):-40°C a +100°C
• Resistenza Termica (R_{th J-S}):50 °C/W (Giunzione a Punto di Saldatura)
• Temperatura di Giunzione (T_j):125 °C (Massima)
• Temperatura di Saldatura:Per la saldatura a rifusione, è specificata una temperatura di picco di 260°C per 10 secondi. Per la saldatura manuale, è ammessa una temperatura di 350°C per un massimo di 3 secondi.

Nota Importante:Questi LED sono sensibili alle scariche elettrostatiche (ESD). Devono essere seguite le corrette procedure di manipolazione ESD durante l'assemblaggio e la movimentazione per prevenire guasti latenti o catastrofici.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

I seguenti parametri sono misurati in condizioni di test standard di T_Saldatura= 25°C e una corrente diretta (I_F) di 60 mA, che è il punto operativo tipico.

• Flusso Luminoso (Φ):L'output totale di luce visibile. Il valore minimo parte da 16 lumen (lm), con un massimo fino a 27 lm a seconda del codice bin specifico. Si applica una tolleranza di ±11% al flusso luminoso.
• Tensione Diretta (V_F):La caduta di tensione ai capi del LED quando opera a 60 mA. Varia da un minimo di 2.9 V a un massimo di 3.6 V, con una tolleranza di ±0.1V per i gruppi binnati.
• Indice di Resa Cromatica (Ra o CRI):Una misura di quanto accuratamente la sorgente luminosa rivela i colori degli oggetti rispetto a una sorgente di luce naturale. Per la lista di produzione in serie fornita, il CRI minimo è 80, con una tolleranza di ±2.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):L'angolo a cui l'intensità luminosa è la metà del valore a 0° (sull'asse). Questo LED presenta un ampio angolo di visione di 120 gradi, tipico.
• Corrente Inversa (I_R):La corrente di dispersione quando viene applicata una polarizzazione inversa di 5V. Il valore massimo specificato è 50 µA.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Il prodotto utilizza un sistema di binning completo per classificare i parametri prestazionali chiave, consentendo ai progettisti di selezionare LED con caratteristiche precise per la loro applicazione.

3.1 Numerazione del Prodotto e Decodifica del Binning

Il numero di parte segue una struttura specifica:45–21S / X K 2 C – H XX XX XX XX XXZ6 / 2T. Le informazioni critiche di binning sono incorporate nel segmento "HXX XX XX XX XX" e nel suffisso.

• Indice di Corrente Diretta (Z6):Indica che la corrente diretta nominale è di 60 mA.
• Esempio di Decodifica (45-21S/KK2C-H2727L7M4B2Z6/2T):
  • KK:Indica un Indice di Resa Cromatica (CRI) con un minimo di 80.
  • H2727:Specifica la Temperatura di Colore Correlata (CCT). Le prime due cifre (27) rappresentano la CCT minima in centinaia di Kelvin (2700K), e le ultime due cifre (27) rappresentano la CCT massima (2700K), indicando un bin stretto a 2700K.
  • L7:Codice bin per il flusso luminoso minimo (16-17 lm).
  • M4:Codice bin per il flusso luminoso massimo (21-24 lm).
  • B2:Gruppo bin per la tensione diretta (2.9-3.0V).

3.2 Binning dell'Indice di Resa Cromatica (CRI)

Il CRI è binnato utilizzando codici a singola lettera che rappresentano il valore minimo.

• M: CRI(Min.) = 60
• N: CRI(Min.) = 65
• L: CRI(Min.) = 70
• Q: CRI(Min.) = 75
• K: CRI(Min.) = 80
• H: CRI(Min.) = 90

La tolleranza per il CRI è ±2.

3.3 Binning del Flusso Luminoso

I bin del flusso sono definiti da una combinazione lettera-numero (es. L7, M4). La tabella specifica il flusso luminoso minimo e massimo in lumen per ogni codice bin quando pilotato a I_F=60mA.

• L7: 16 - 17 lm
• L8: 17 - 18 lm
• L9: 18 - 19 lm
• M3: 19 - 21 lm
• M4: 21 - 24 lm
• N3: 24 - 27 lm

La tolleranza complessiva del flusso luminoso è ±11%.

3.4 Binning della Tensione Diretta

La tensione diretta è raggruppata sotto un gruppo principale (es. B2) e ulteriormente suddivisa in codici bin (da 36 a 42). Ogni codice corrisponde a un intervallo di 0.1V.

• Gruppo B2, Bin 36: 2.9 - 3.0 V
• Gruppo B2, Bin 37: 3.0 - 3.1 V
• ... fino al Bin 42: 3.5 - 3.6 V

La tolleranza per la tensione diretta all'interno di un bin è ±0.1V.

3.5 Binning della Cromaticità e della CCT

La scheda tecnica fornisce dettagliate scatole di coordinate cromatiche (CIE x, y) sul diagramma CIE 1931 per varie CCT tra cui 2700K, 3000K, 3500K e 4000K. Ogni CCT è divisa in più bin (es. per 2700K: 27K-A, 27K-B, 27K-C, 27K-D, 27K-F, 27K-G). Ogni bin è definito da un insieme di quattro coppie di coordinate che formano un quadrilatero sul grafico cromatico. Ciò consente una selezione del colore e una coerenza molto precise. Sono forniti intervalli di riferimento per la CCT effettiva di ogni raggruppamento bin principale (es. 27K-A/B coprono 2580K-2870K).

4. Lista di Produzione in Serie per CRI > 80

La seguente tabella elenca le configurazioni di prodotto standard disponibili per la produzione in serie, tutte con un CRI minimo di 80.

5. Suggerimenti Applicativi e Considerazioni di Progetto

5.1 Scenari Applicativi Tipici

• Illuminazione Generale:Ideale per lampadine LED, tubi e pannelli dove sono richieste alta efficienza e buona resa cromatica.
• Illuminazione Decorativa e per Intrattenimento:Adatto per illuminazione d'accento, a filo e per palcoscenico grazie al suo ampio angolo di visione e ai bin di colore consistenti.
• Indicatori e Luci per Interruttori:Può essere utilizzato per interruttori retroilluminati, indicatori di stato per elettrodomestici e illuminazione di pannelli.
• Illuminazione Architettonica e Commerciale:Le opzioni ad alto CRI (80+ Min.) lo rendono adatto per applicazioni in cui è importante una resa cromatica accurata, come nelle vetrine commerciali o nell'illuminazione d'arte.

5.2 Considerazioni di Progetto

• Pilotaggio della Corrente:Utilizzare sempre un driver a corrente costante o una resistenza limitatrice di corrente in serie con il LED. Il punto operativo nominale è 60mA, ma il circuito deve essere progettato per non superare mai il valore massimo assoluto di 75mA di corrente continua.
• Gestione Termica:Con una resistenza termica di 50°C/W dalla giunzione al punto di saldatura, un corretto progetto termico del PCB è cruciale. Assicurare un'adeguata area di rame (pad termico) e possibilmente via sotto il dispositivo per dissipare il calore, specialmente quando si opera ad alte temperature ambientali o alla corrente massima. Superare la temperatura massima di giunzione (125°C) ridurrà drasticamente la durata di vita e può causare guasti.
• Progetto Ottico:L'angolo di visione di 120° è intrinseco al package. Per applicazioni che richiedono un fascio più stretto, saranno necessarie ottiche secondarie (lenti).
• Protezione ESD:Implementare protezione ESD sulle linee del PCB collegate all'anodo/catodo del LED se l'ambiente di assemblaggio o lo scenario d'uso finale presenta un rischio ESD.
• Selezione del Binning:Per applicazioni che richiedono coerenza di colore (es. apparecchi con più LED), specificare bin CCT stretti (es. H2727 per 2700K) e selezionare dallo stesso bin di flusso. Utilizzare i bin standard ANSI come forniti garantisce prestazioni prevedibili.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

Il rispetto dei profili di saldatura specificati è fondamentale per prevenire danni al package plastico e ai wire bond interni.

• Saldatura a Rifusione (Consigliata):È specificato un profilo standard di rifusione senza piombo con una temperatura di picco non superiore a 260°C per una durata non superiore a 10 secondi. Il tempo sopra i 240°C dovrebbe essere controllato secondo le linee guida standard IPC/JEDEC.
• Saldatura Manuale:Se la saldatura manuale è inevitabile, limitare la temperatura della punta del saldatore a un massimo di 350°C e il tempo di contatto a 3 secondi per pad. Utilizzare un dissipatore di calore (es. pinzette) sul terminale che si sta saldando per proteggere il chip.
• Pulizia:Se è necessaria la pulizia dopo la saldatura, utilizzare solventi compatibili con il package plastico. Evitare la pulizia ad ultrasuoni in quanto potrebbe danneggiare la struttura interna.
• Condizioni di Magazzinaggio:Conservare i LED nelle loro buste originali barriera all'umidità a temperature tra -40°C e +100°C, in un ambiente a bassa umidità. Se le buste sono state aperte e i dispositivi sono esposti all'umidità ambientale, potrebbero richiedere un pre-riscaldamento (baking) prima della saldatura a rifusione per prevenire la formazione di crepe "popcorn" durante la rifusione.

7. Confronto Tecnico e Differenziazione

Sebbene confronti diretti con i concorrenti non siano forniti nella scheda tecnica, le caratteristiche chiave di differenziazione della serie 45-21S/XK2C possono essere dedotte:

• Certificazione LM-80:Questo è un vantaggio significativo per i produttori di illuminazione che devono conformarsi a programmi di certificazione come Energy Star o altri che richiedono dati verificati sul mantenimento del flusso. Fornisce fiducia nella stabilità a lungo termine dell'output luminoso del LED.
• Binning Standard ANSI:La conformità ai bin cromatici ANSI C78.377 garantisce coerenza di colore e intercambiabilità, un requisito critico nell'industria dell'illuminazione professionale. Ciò semplifica il processo di progettazione e produzione per i costruttori di apparecchi.
• Ampio Angolo di Visione (120°):Il fascio ampio nativo è vantaggioso per applicazioni che richiedono un'illuminazione uniforme e diffusa senza ottiche secondarie, riducendo costi e complessità del sistema.
• Binning Completo:La disponibilità di un binning dettagliato per flusso, tensione e cromaticità (con precise scatole di coordinate CIE) consente un'elevata selettività, permettendo sia soluzioni generali convenienti che applicazioni ad alte prestazioni e specifiche strette.

8. Domande Frequenti (FAQ)

D: Qual è la durata di vita tipica di questo LED?

R: Sebbene l'esatta durata di vita L70/B50 (tempo per il 70% del mantenimento del flusso per il 50% dei campioni) non sia dichiarata, la certificazione LM-80 indica che il produttore ha testato e riportato dati di mantenimento del flusso in condizioni controllate. La durata di vita effettiva in un'applicazione dipende fortemente dalla temperatura di giunzione operativa (T_j). Mantenersi ben al di sotto della T_j massima di 125°C è essenziale per una lunga vita.

D: Posso pilotare questo LED a 75mA in modo continuo?

R: Il Valore Massimo Assoluto per la corrente diretta continua è 75mA. Tuttavia, per un funzionamento affidabile a lungo termine e per massimizzare la durata di vita, si raccomanda vivamente di operare al di sotto o al massimo alla corrente di test tipica di 60mA. Operare a 75mA genererà più calore, aumenterà la temperatura di giunzione e accelererà il decadimento del flusso.

D: Come interpreto il codice CCT "H2727"?

R: Nel numero di parte, "H2727" significa che la Temperatura di Colore Correlata del LED è binnata per essere tra 2700K (min) e 2700K (max), effettivamente un bin a singolo passo di 2700K. "H3030" sarebbe un bin a 3000K, e "H3535" un bin a 3500K. Codici come "H4040" indicano un bin a 4000K.

D: È necessario un dissipatore di calore?

R: Per un singolo LED operato a 60mA in condizioni ambientali moderate, la resistenza termica interna (50°C/W) e il rame del PCB possono essere sufficienti. Tuttavia, per array di LED, alte temperature ambientali o operazione vicino alla corrente massima, è necessario fissare il PCB a un PCB a nucleo metallico (MCPCB) o a un dissipatore esterno per gestire la temperatura di giunzione.

9. Principio di Funzionamento e Tecnologia

Il LED 45-21S si basa sulla tecnologia dei semiconduttori. Il cuore del dispositivo è un chip realizzato con materiali InGaN (Nitruro di Indio e Gallio). Quando viene applicata una tensione diretta che supera la soglia del diodo (circa 2.9V), elettroni e lacune si ricombinano all'interno della regione attiva del semiconduttore, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). La composizione specifica degli strati InGaN e l'uso della conversione fosforica (probabilmente un rivestimento fosforico giallo su un chip LED blu) determinano il colore di output, risultando nell'emissione di luce bianca descritta. L'incapsulante in resina trasparente protegge il chip e i wire bond fungendo anche da lente primaria, modellando l'output luminoso iniziale per ottenere l'angolo di visione di 120 gradi.

10. Contesto e Tendenze del Settore

La serie 45-21S rappresenta un prodotto maturo e ottimizzato nel mercato dei LED SMD a bassa potenza. Le principali tendenze del settore riflesse nelle sue specifiche includono:

• Domanda di Alta Qualità della Luce:La disponibilità di opzioni ad alto CRI (80+ minimo) risponde alla crescente domanda di mercato per LED che forniscono un'eccellente resa cromatica, andando oltre la mera efficienza verso la qualità della luce.
• Standardizzazione e Affidabilità:Caratteristiche come la certificazione LM-80 e il binning ANSI sono ormai aspettative del settore per i componenti utilizzati nei prodotti di illuminazione professionale, sottolineando una tendenza verso prestazioni verificate e interoperabilità.
• Miniaturizzazione e Integrazione:Il package PLCC-2 è un formato compatto e standard del settore che consente un posizionamento ad alta densità sui PCB, permettendo design di apparecchi eleganti ed efficienti.
• Efficienza e Sostenibilità:L'alta efficienza luminosa (implicita dall'output di flusso a 60mA), la conformità RoHS e la costruzione senza piombo si allineano con le tendenze globali verso l'elettronica ad alta efficienza energetica e rispettosa dell'ambiente.

Gli sviluppi futuri in questo segmento potrebbero concentrarsi sull'ulteriore aumento dell'efficienza (lumen per watt), sul raggiungimento di valori CRI ancora più elevati (es. >90) con buona efficienza e sul miglioramento della coerenza del colore rispetto alle variazioni di temperatura e corrente di pilotaggio.