Scheda Tecnica LED XI3030E a Media Potenza SMD - Package PLCC-2 - 6.8V Max - 150mA - Bianco - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

L'XI3030E è un LED a media potenza per montaggio superficiale (SMD) alloggiato in un package PLCC-2. È progettato come LED bianco che offre una combinazione di alta efficienza luminosa, alto indice di resa cromatica (CRI), basso consumo energetico e un ampio angolo di visione. Il suo fattore di forma compatto lo rende un componente versatile adatto a un'ampia gamma di applicazioni di illuminazione dove è richiesta un'emissione luminosa affidabile ed efficiente.

1.1 Vantaggi Principali

Le caratteristiche chiave che definiscono il profilo prestazionale di questo LED includono: un'elevata intensità luminosa, che garantisce un'illuminazione brillante; un ampio angolo di visione di 120 gradi, che fornisce una distribuzione uniforme della luce; la conformità alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose), che lo rende ecologico; l'utilizzo del sistema di binning standard ANSI per caratteristiche di colore e flusso consistenti; e una costruzione senza piombo (Pb-free).

1.2 Mercato di Riferimento e Applicazioni

Questo LED è progettato come soluzione ideale per vari segmenti dell'illuminazione. Le principali aree di applicazione includono: l'illuminazione generale per spazi residenziali e commerciali, l'illuminazione decorativa e per intrattenimento per creare effetti d'ambiente, le spie luminose su dispositivi elettronici, l'illuminazione per insegne e display, e le luci per interruttori.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

Questa sezione fornisce un'interpretazione dettagliata e oggettiva dei principali parametri prestazionali del LED, come definiti nella scheda tecnica in condizioni di test standard (temperatura del punto di saldatura a 25°C).

2.1 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Le metriche prestazionali primarie sono misurate a una corrente diretta (I_F) di 150mA. Il flusso luminoso (Φ) ha un intervallo tipico da 135 lm a 195 lm, a seconda della variante specifica del prodotto e del codice di bin, con una tolleranza dichiarata di ±11%. La tensione diretta (V_F) varia da un minimo di 5,4V a un massimo di 6,8V, con una tolleranza di ±0,1V. L'indice di resa cromatica (Ra) ha un valore minimo di 70 (per la serie standard elencata) con una tolleranza di ±2. È importante notare che il valore R9 (rosso saturo) è specificato con un valore tipico di -40, che è un parametro critico per le applicazioni che richiedono un'alta qualità della resa cromatica, specialmente per le tonalità rosse. L'angolo di visione (2θ_1/2) è tipicamente di 120 gradi.

2.2 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. La corrente diretta continua massima è di 180 mA. Una corrente diretta di picco di 300 mA è ammissibile in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza dell'impulso 10ms). La dissipazione di potenza massima è di 1224 mW. Il dispositivo può operare entro un intervallo di temperatura ambiente da -40°C a +85°C e può essere immagazzinato tra -40°C e +100°C. La temperatura di giunzione massima è di 125°C. La resistenza termica dalla giunzione al punto di saldatura è di 17 °C/W, che è un parametro chiave per la progettazione della gestione termica.

2.3 Condizioni di Saldatura

Il LED è sensibile al calore durante l'assemblaggio. Per la saldatura a rifusione, è specificata una temperatura massima di 260°C per 10 secondi. Per la saldatura manuale, la temperatura della punta del saldatore non deve superare i 350°C e il tempo di contatto deve essere limitato a 3 secondi. Il dispositivo è anche sensibile alle scariche elettrostatiche (ESD), rendendo necessarie opportune precauzioni ESD durante la manipolazione.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Il prodotto utilizza un sistema di binning completo per garantire la coerenza nei parametri prestazionali chiave. Il numero di prodotto stesso codifica diversi di questi bin.

3.1 Decodifica del Numero di Prodotto

Il numero di modello XI3030E/LKE-HXXXX68Z15/2T contiene codici specifici: "HXX" rappresenta il codice CRI e la temperatura di colore, "XX" indica il bin di flusso luminoso minimo, "68" denota la tensione diretta massima (6,8V) e "Z15" specifica la corrente diretta (150mA).

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, ad esempio: L = 70, Q = 75, K = 80, P = 85, H = 90. L'elenco di produzione standard si concentra sulle varianti con un CRI minimo di 70 (codice L).

3.3 Binning della Temperatura di Colore Correlata (CCT) e del Flusso Luminoso

Il LED è disponibile in più CCT che vanno da 2200K (bianco caldo) a 6500K (bianco freddo). Per ogni CCT, ci sono specifici bin di flusso luminoso. Ad esempio, la "Serie per 4000K 165lm" include prodotti con CCT da 2200K a 6500K, ciascuno con un flusso minimo definito (es. 135 lm per 2200K, 165 lm per 4000K). È disponibile anche una serie ad "alta emissione" da "175lm" per CCT selezionate (da 2700K a 6500K). Tabelle dettagliate degli intervalli di bin suddividono ulteriormente l'output di flusso in codici più piccoli (es. 165L5, 170L5) specificando i valori di flusso minimo e massimo per una selezione precisa.

3.4 Binning della Tensione Diretta

La tensione diretta è suddivisa in bin con passi di 0,2V da 5,4V a 6,8V. I codici di bin sono 54B (5,4-5,6V), 56B (5,6-5,8V), ..., fino a 66B (6,6-6,8V). Ciò consente ai progettisti di selezionare LED con cadute di tensione consistenti per la progettazione del circuito di regolazione della corrente.

3.5 Binning delle Coordinate Cromatiche

La scheda tecnica include una sezione sul diagramma cromatico CIE 1931 e fornisce intervalli di bin dettagliati per le coordinate cromatiche (x, y) per CCT specifiche, come 2200K. Questi bin (es. 22K-A, 22K-B) definiscono piccoli quadrilateri sul grafico dello spazio colore per garantire una stretta coerenza cromatica all'interno di un lotto. L'intervallo di riferimento per i bin da 2200K, ad esempio, è tra 2070K e 2320K.

4. Analisi delle Curve Prestazionali

Sebbene l'estratto della scheda tecnica fornito non contenga curve prestazionali grafiche (come curve IV, flusso relativo vs. temperatura o distribuzione spettrale di potenza), queste sono tipicamente critiche per la progettazione. Sulla base dei parametri forniti, si possono dedurre i comportamenti attesi. La tensione diretta aumenterà leggermente con la temperatura di giunzione. Il flusso luminoso diminuirà all'aumentare della temperatura di giunzione, una caratteristica comune a tutti i LED. L'ampio angolo di visione di 120 gradi suggerisce un diagramma di radiazione lambertiano o quasi-lambertiano. Per una progettazione precisa, consultare la scheda tecnica completa del produttore per questi grafici è essenziale.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

Il LED utilizza un package standard PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier) per montaggio superficiale. La designazione "XI3030E" suggerisce un'ingombro del package di circa 3,0mm x 3,0mm. Il dispositivo presenta un LED bianco a vista dall'alto. Il materiale della resina è trasparente. Il materiale del chip è InGaN (Nitruro di Indio e Gallio), che è lo standard per produrre luce bianca tramite un chip blu combinato con uno strato di fosforo.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

Come notato nei Valori Massimi Assoluti, devono essere seguite rigorose curve termiche. Per la saldatura a rifusione, una temperatura di picco di 260°C non deve essere superata per più di 10 secondi. Dovrebbe essere utilizzato un profilo di rifusione consigliato con fasi di preriscaldamento, stabilizzazione, rifusione e raffreddamento per minimizzare lo stress termico. La saldatura manuale dovrebbe essere evitata se possibile ma, se necessaria, deve essere eseguita rapidamente e con controllo della temperatura. I componenti sono sensibili all'ESD e devono essere maneggiati con appropriate misure di messa a terra. Lo stoccaggio deve avvenire in un ambiente asciutto e controllato entro l'intervallo di temperatura specificato.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

L'elenco di produzione in serie funge da guida principale per l'ordinazione. Codici prodotto specifici come XI3030E/LKE-H4016568Z15/2T possono essere selezionati in base alla CCT richiesta (4000K), al flusso minimo (165 lm), al CRI (70 min) e alla tensione diretta (6,8V max). Il formato di imballaggio (nastro e bobina, quantità per bobina) non è specificato nell'estratto ma è standard per i componenti SMD.

8. Raccomandazioni Applicative

8.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo LED è ben adatto per: lampadine e tubi LED per illuminazione generale, dove alta efficienza e buon CRI sono importanti; illuminazione d'accento architettonica e illuminazione scenica, che beneficia dell'ampio angolo di visione; retroilluminazione per interruttori e pannelli di controllo; e illuminazione per display o insegne commerciali.

8.2 Considerazioni di Progettazione

Gestione Termica:Con una resistenza termica (R_{th J-S}) di 17°C/W, un efficace dissipatore di calore è cruciale. La temperatura di giunzione massima di 125°C non deve essere superata. Progettare il layout del PCB e qualsiasi dissipatore esterno per mantenere la temperatura del punto di saldatura il più bassa possibile durante il funzionamento.
Alimentazione a Corrente:È consigliato un driver a corrente costante per un'emissione luminosa stabile e una lunga vita. La corrente nominale è di 150mA, con un massimo assoluto di 180mA. Per l'affidabilità, si consiglia di operare alla corrente nominale o al di sotto di essa.
Progettazione Ottica:L'angolo di visione di 120 gradi è intrinseco al package. Per angoli di fascio più stretti, sarebbero necessarie ottiche secondarie (lenti).
Coerenza del Colore:Utilizzare le informazioni di binning per selezionare LED dallo stesso bin di flusso, tensione e cromaticità per applicazioni che richiedono un aspetto uniforme.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

Rispetto ai LED tradizionali a bassa potenza, questo LED a media potenza offre un flusso luminoso significativamente più alto in un package compatto, migliorando la densità di lumen. L'alto CRI (con varianti fino a 90) lo differenzia dai LED a media potenza standard che spesso hanno un CRI nell'intervallo 70-80, rendendolo adatto per applicazioni dove la qualità del colore è critica. Il valore R9 specificato, sebbene negativo nella serie standard, è un parametro trasparente che consente ai progettisti di valutare l'idoneità per l'illuminazione a spettro completo. L'ampio angolo di visione di 120 gradi è un vantaggio chiave rispetto ai LED con fasci più stretti per applicazioni di illuminazione d'area.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Qual è il consumo energetico effettivo di questo LED?
R: La potenza (P) è calcolata come Tensione Diretta (V_F) × Corrente Diretta (I_F). Con una V_F tipica di circa 6V e una I_F a 150mA, la potenza tipica è di circa 0,9W (6V * 0,15A). Il valore massimo di dissipazione di potenza è di 1,224W.

D: Posso alimentare questo LED con un'alimentazione da 12V?
R: No, non direttamente. Il LED stesso ha una tensione diretta di ~6V. Collegarlo direttamente a 12V causerebbe una corrente eccessiva e un guasto immediato. È necessario utilizzare un driver a corrente costante o un circuito (come un resistore in serie con una sorgente di tensione) progettato per limitare la corrente a 150mA, tenendo conto della differenza di tensione.

D: Cosa significa un valore R9 negativo?
R: R9 misura quanto bene una sorgente luminosa rende un colore rosso intenso. Un valore negativo indica che la sorgente luminosa rende quel specifico colore di test rosso meno saturo o più spento rispetto a un illuminante di riferimento. Ciò è comune in alcuni sistemi a fosforo dei LED bianchi. Per applicazioni dove i rossi vivaci sono cruciali (es. esposizione di carne, retail), selezionare un LED con un valore R9 positivo alto è importante.

D: Come scelgo tra la serie da 165lm e quella da 175lm?
R: La scelta dipende dall'output luminoso e dall'efficienza richieste per la tua applicazione. La serie da 175lm fornisce un output di lumen più alto per la stessa corrente (150mA), il che significa una maggiore efficienza (lumen per watt). Questo spesso comporta un costo leggermente superiore. Seleziona in base ai tuoi requisiti di lumen e agli obiettivi di costo.

11. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Caso: Progettazione di un modulo LED retrofit per un farettto a incasso.
1. Requisiti:Il farettto richiede 800 lumen, luce bianco caldo (3000K) con una buona resa cromatica (CRI >80) per sostituire una lampadina alogena da 60W.
2. Selezione del LED:Dall'elenco di produzione in serie, viene scelto l'XI3030E/LKE-H3016368Z15/2T (3000K, 163 lm min, CRI 70). Tuttavia, poiché è necessario un CRI >80, una variante con un codice CRI "K" (80 min) o superiore dovrebbe essere selezionata dalla gamma completa del prodotto, probabilmente con un codice di flusso leggermente diverso.
3. Calcolo della Quantità:Per raggiungere 800 lumen, sarebbero necessari circa 5 LED (800 lm / 163 lm per LED) del tipo selezionato; considerando le perdite ottiche e termiche, potrebbero essere utilizzati 6-7 LED.
4. Progettazione Termica:Con 6 LED a ~0,9W ciascuno, il calore totale è di ~5,4W. Verrebbe progettato un PCB a nucleo metallico (MCPCB) con adeguati via termici e connessione al corpo del farettto come dissipatore per mantenere la temperatura di giunzione ben al di sotto dei 125°C.
5. Progettazione Elettrica:Sarebbe selezionato un driver a corrente costante in grado di fornire 150mA a una stringa di 6 LED (V_f totale ~ 36V). In alternativa, potrebbero essere utilizzate due stringhe parallele di 3 LED ciascuna con una diversa configurazione del driver.

12. Principio di Funzionamento

L'XI3030E è un LED bianco a conversione di fosforo. Il nucleo è un chip semiconduttore in InGaN che emette luce blu quando la corrente elettrica lo attraversa in direzione diretta (elettroluminescenza). Questa luce blu viene parzialmente assorbita da uno strato di fosforo giallo (e spesso rosso/verde) depositato sul chip o intorno ad esso. Il fosforo riemette luce a lunghezze d'onda più lunghe (giallo, rosso). La miscela della luce blu non assorbita e della luce gialla/rossa emessa dal fosforo si combina per produrre la percezione della luce bianca. Le esatte proporzioni delle emissioni blu e del fosforo determinano la temperatura di colore correlata (CCT) della luce bianca.

13. Tendenze Tecnologiche

Il segmento dei LED a media potenza, rappresentato da package come il PLCC-2 (3030), continua a evolversi. Le tendenze chiave del settore includono il continuo miglioramento dell'efficienza luminosa (lumen per watt), guidato da una migliore tecnologia dei chip e dall'efficienza dei fosfori. C'è una forte attenzione al miglioramento della qualità del colore, spingendo per valori CRI più alti (90+) e migliori valori R9 e altri indici di colore saturo (R12, R13, ecc.) per l'illuminazione a spettro completo. Un'altra tendenza è il miglioramento dell'affidabilità e della durata sotto correnti di pilotaggio e temperature operative più elevate. Inoltre, la tecnologia di packaging sta avanzando per consentire una maggiore densità di flusso e una migliore gestione termica a parità di ingombro. Lo sviluppo di sistemi di binning più precisi e consistenti rimane anche una priorità per consentire la produzione di massa di prodotti di illuminazione con un'eccellente uniformità del colore.