Scheda Tecnica Serie LED SMD Alta Potenza 1W - Montaggio Superficiale - Tensione 2.65-3.55V - Potenza 1W - Multi-Colore - Documentazione Tecnica in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

La serie Shwo rappresenta una linea di dispositivi LED SMD ad alta potenza, progettata per applicazioni di illuminazione impegnative. La sua filosofia di design combina un'elevata emissione luminosa con un fattore di forma compatto, rendendola una soluzione versatile per un'ampia gamma di esigenze di illuminazione.

1.1 Vantaggi Principali e Posizionamento

Un differenziatore chiave di questa serie è il suo pad termico elettricamente isolato. Questa caratteristica offre una notevole comodità ai progettisti, disaccoppiando la gestione termica dalle considerazioni di layout elettrico, semplificando il design del PCB e migliorando l'affidabilità. La serie si posiziona come una soluzione promettente per soddisfare le moderne esigenze dell'illuminazione a stato solido, offrendo un equilibrio tra prestazioni, dimensioni e flessibilità di progettazione.

1.2 Applicazioni Target

Il dispositivo è adatto a un'ampia gamma di applicazioni di illuminazione, tra cui ma non limitate a: illuminazione generale, flash, illuminazione spot, segnaletica luminosa e vari apparecchi di illuminazione industriale e commerciale. Casi d'uso specifici menzionati sono l'illuminazione decorativa e per intrattenimento, luci segnaletiche di orientamento (es. per scale, vie di uscita), illuminazione automobilistica esterna e interna e illuminazione per l'agricoltura.

2. Caratteristiche Principali e Conformità

• Certificazione LM-80:Fornisce dati affidabili sulla manutenzione del flusso luminoso per la progettazione e qualificazione dell'illuminazione.
• Alta Efficienza in Package Compatto:Offre una significativa emissione luminosa da un ingombro SMD compatto.
• Protezione ESD:Robusta protezione contro le scariche elettrostatiche fino a 8KV (HBM).
• Metodo di Saldatura:Progettato per i processi di assemblaggio standard della tecnologia SMT (Surface-Mount Technology).
• Binatura Completa:I prodotti sono classificati e selezionati in base a Luminosità (Flusso Luminoso), Tensione Diretta, Lunghezza d'Onda e Cromaticità per garantire coerenza di colore e prestazioni.
• Sensibilità all'Umidità:Classificato MSL Livello 1, indicando una durata illimitata a scaffale in condizioni ≤30°C/85% UR, il che semplifica la gestione e lo stoccaggio.
• Conformità Ambientale:Il prodotto è conforme RoHS, rispetta gli standard di binatura ANSI per LED bianchi, è conforme al regolamento UE REACH ed è privo di alogeni (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm).

3. Parametri Tecnici: Interpretazione Oggettiva Approfondita

3.1 Specifiche Massime Assolute

I limiti operativi del dispositivo sono definiti per garantire l'affidabilità a lungo termine. La corrente diretta massima in continua (I_F) è di 700mA quando la temperatura del pad termico è mantenuta a 25°C. Per il funzionamento in impulso, è consentita una corrente di picco (I_Pulse) di 1000mA con un ciclo di lavoro di 1/10 a 1kHz. La temperatura massima di giunzione (T_J) è di 125°C e l'intervallo di temperatura operativa per il pad termico (T_Opr) va da -40°C a +100°C. È fondamentale notare che questi LED non sono progettati per funzionare in polarizzazione inversa.

3.2 Caratteristiche Termiche

La gestione termica è fondamentale per i LED ad alta potenza. La resistenza termica (R_th) varia in base al colore: è di 10°C/W per i LED Blu, Verde, Bianco Freddo, Bianco Neutro e Bianco Caldo, e di 12°C/W per i LED Rosso, Ambra e Arancione. Questo parametro indica quanto efficacemente il calore viene trasferito dalla giunzione del LED al pad termico. Un valore più basso significa prestazioni termiche migliori, direttamente collegate a una maggiore emissione luminosa e a una durata di vita più lunga.

3.3 Caratteristiche Fotometriche ed Elettriche

Il flusso luminoso o la potenza radiometrica sono specificati a una corrente di pilotaggio di 350mA con il pad termico a 25°C. La scheda tecnica fornisce i valori minimi per vari codici articolo tra i diversi colori. Ad esempio, i valori tipici minimi di flusso luminoso vanno da circa 45 lm per l'Ambra a 530 lm per il Blu Reale (misurato come potenza radiometrica in mW). La tensione diretta (V_f) per le varianti di LED bianchi è classificata in un intervallo da 2,65V a 3,55V.

4. Spiegazione del Sistema di Binatura

4.1 Binatura per Lunghezza d'Onda/Temperatura di Colore

La nomenclatura del prodotto include codici specifici per il colore. Per i LED bianchi, questo corrisponde ai bin di Temperatura di Colore Correlata (CCT). La serie offre un'ampia gamma di CCT da 2700K (Bianco Caldo) a 6500K (Bianco Freddo), con opzioni intermedie come 3000K, 3500K, 4000K, 4500K, 5000K e 5700K. Ogni CCT è ulteriormente suddivisa in più passi dell'ellisse di MacAdam (es. 57K-1 a 57K-4) per garantire una stretta coerenza di colore. Per i LED monocromatici, i bin sono definiti da intervalli di lunghezza d'onda dominante (es. Rosso: 620-630nm, Blu: 460-485nm).

4.2 Binatura per Flusso Luminoso

I LED sono selezionati in base alla loro emissione minima di flusso luminoso in condizioni di test standard. Il codice articolo stesso codifica questo valore di flusso minimo. Ad esempio, codici come 'F51', 'F61', 'F91' nel codice articolo indicano diversi livelli minimi di flusso per un dato colore e corrente di pilotaggio.

4.3 Binatura per Tensione Diretta

La tensione diretta è un altro parametro critico per il design elettrico, in particolare per pilotare più LED in serie. I codici articolo dei LED bianchi specificano un intervallo di bin per la tensione diretta (es. 2,65-3,55V). Alcuni codici d'ordine suddividono ulteriormente questo intervallo in sotto-bin come U4 (2,65-2,95V), V1 (2,95-3,25V) e V2 (3,25-3,55V), consentendo un abbinamento di corrente più preciso nel design del driver.

5. Nomenclatura del Codice Articolo e Ordinazione

La convenzione di denominazione del prodotto segue un formato strutturato:ELSW – ABCDE – FGHIJ – V1234.

• AB:Rappresenta il flusso luminoso minimo (in lm) o la potenza radiometrica (in mW).
• C:Indica il diagramma di radiazione (es. '1' per Lambertiano).
• D:Denota il colore o la CCT (es. 'C' per Bianco Freddo, 'M' per Bianco Caldo, 'R' per Rosso).
• E:Specifica il consumo di potenza (es. '1' per 1W).
• F, G, H, I, J:Codici interni e di tipo di imballaggio (es. 'H' indica il tipo di imballaggio, con 'P' per nastro).
• V:Codice del bin di tensione diretta.
• 1234:Codice del bin di colore o CCT.

Questo sistema consente l'identificazione precisa e l'ordinazione di LED con specifiche caratteristiche ottiche, elettriche e termiche.

6. Specifiche dei LED Bianchi

La scheda tecnica fornisce tabelle dettagliate per le varianti standard e ad alto flusso luminoso dei LED bianchi. Tutti i LED bianchi sono conformi agli standard di binatura ANSI. I parametri chiave elencati per ogni codice d'ordine includono il flusso luminoso minimo, l'intervallo specifico del bin CCT, l'intervallo di tensione diretta e l'indice di resa cromatica minimo (CRI). I valori CRI sono tipicamente 70 per il Bianco Freddo e 75 per le varianti Bianco Neutro e Bianco Caldo. L'angolo di visione tipico per la serie standard è di 120°.

7. Linee Guida Meccaniche, di Assemblaggio e di Gestione

7.1 Saldatura e Rifusione

Il dispositivo è destinato all'assemblaggio SMT. La temperatura massima di saldatura durante la rifusione non deve superare i 260°C ed è consentito un massimo di due cicli di rifusione. I progettisti devono attenersi al profilo di rifusione raccomandato per la specifica pasta saldante utilizzata.

7.2 Sensibilità all'Umidità e Stoccaggio

Con una classificazione MSL Livello 1, i componenti hanno una durata illimitata a scaffale nelle condizioni standard di fabbrica (≤30°C/85% UR). Ciò elimina la necessità di preriscaldamento prima dell'uso in circostanze normali, semplificando la gestione dell'inventario. L'intervallo di temperatura di stoccaggio è -40°C a +100°C.

8. Suggerimenti Applicativi e Considerazioni di Progettazione

8.1 Progettazione Termica

Il pad termico elettricamente isolato è un vantaggio significativo. I progettisti devono garantire un adeguato percorso termico dal pad al dissipatore di calore del PCB, utilizzando un numero sufficiente di via termiche e un'area di rame adeguata. Un dissipatore di calore appropriato è essenziale per mantenere la temperatura di giunzione al di sotto dei 125°C, garantendo l'emissione luminosa nominale e la longevità. Le diverse resistenze termiche per i vari colori devono essere considerate nel modello termico.

8.2 Progettazione Elettrica

Si consiglia un driver a corrente costante per prestazioni e stabilità ottimali. Le informazioni sulla binatura della tensione diretta devono essere utilizzate per calcolare la tensione appropriata del driver, specialmente quando si collegano più LED in serie. La protezione ESD da 8KV è robusta, ma si consigliano comunque le normali precauzioni di gestione ESD durante l'assemblaggio.

8.3 Progettazione Ottica

Il diagramma di radiazione Lambertiano (per la maggior parte delle varianti) fornisce una distribuzione della luce ampia e uniforme. Per applicazioni che richiedono ottiche secondarie, questo diagramma è generalmente ben adatto. I progettisti dovrebbero considerare i valori minimi di flusso luminoso nei calcoli fotometrici del loro sistema.

9. Domande Comuni Basate sui Parametri Tecnici

D: Qual è il consumo di potenza effettivo del LED "1W"?
R: La designazione "1W" si riferisce tipicamente a una condizione di pilotaggio comune, spesso intorno a 350mA. La potenza effettiva consumata è il prodotto della tensione diretta (V_f) e della corrente di pilotaggio (I_f). Ad esempio, a 350mA e una V_f di 3,2V, la potenza è di circa 1,12W.

D: In che modo la temperatura del pad termico influisce sull'emissione luminosa?
R: L'emissione luminosa diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. La scheda tecnica specifica il flusso a T_pad=25°C. Nelle applicazioni reali, è necessario un raffreddamento efficace per minimizzare l'aumento di temperatura e mantenere alta efficienza e colore costante.

D: Posso pilotare questo LED a correnti superiori a 350mA?
R: Il valore massimo assoluto per la corrente continua è 700mA. Sebbene sia possibile operare fino a questa corrente, genererà significativamente più calore, richiederà una gestione termica più robusta e potrebbe influenzare la durata di vita e la stabilità del colore. I dati sulle prestazioni (flusso luminoso) sono forniti a 350mA.

10. Esempio di Caso d'Uso Pratico

Si consideri la progettazione di un farettto a incasso di alta qualità per uso residenziale, che richieda luce bianca calda (3000K) con una buona resa cromatica (CRI >75). Un progettista selezionerebbe dalla scheda tecnica un codice articolo come ELSW-F71M1-0LPGS-C3000. Questo specifica un flusso minimo di 70 lm a 350mA, una CCT di 3000K (all'interno dei bin 30K-1 a 30K-4), una tensione diretta tra 2,65V e 3,55V e un CRI minimo di 75. Il progettista dovrebbe quindi:

1. Progettare un PCB con un pad di rame sufficiente e via termiche sotto il pad termico del LED per dissipare il calore.
2. Selezionare un driver a corrente costante in grado di fornire 350mA con una tensione di compliance che si adatti all'intervallo V_f di più LED se utilizzati in serie.
3. Incorporare ottiche appropriate (es. una lente secondaria o un riflettore) per ottenere l'angolo del fascio desiderato per il farettto a incasso.
4. Utilizzare il valore di flusso minimo di 70 lm nel calcolo totale dei lumen del sistema per garantire che l'apparecchio finale raggiunga i suoi obiettivi fotometrici.

11. Introduzione al Principio di Funzionamento

I Diodi Emettitori di Luce (LED) sono dispositivi a semiconduttore che emettono luce quando una corrente elettrica li attraversa. Questo fenomeno, chiamato elettroluminescenza, si verifica quando gli elettroni si ricombinano con le lacune elettroniche all'interno del dispositivo, rilasciando energia sotto forma di fotoni. La lunghezza d'onda specifica (colore) della luce è determinata dal band gap dei materiali semiconduttori utilizzati. I LED bianchi sono tipicamente creati utilizzando un chip LED blu o ultravioletto ricoperto da un materiale fosforo. Il fosforo assorbe una parte della luce del chip e la riemette a lunghezze d'onda più lunghe (giallo, rosso), mescolandosi con la luce blu rimanente per produrre luce bianca. La temperatura di colore correlata (CCT) e l'indice di resa cromatica (CRI) sono controllati dalla composizione e dallo spessore dello strato di fosforo.

12. Tendenze e Contesto del Settore

La serie Shwo, con il suo formato SMD, alta potenza e pad termico isolato, si allinea con diverse tendenze chiave nell'illuminazione a stato solido. Il settore continua a spingere verso una maggiore efficienza (lumen per watt), un'affidabilità migliorata e una maggiore integrazione nel design. I package SMD consentono un assemblaggio automatizzato e ad alto volume, riducendo i costi di produzione. La tendenza verso la binatura standardizzata (come ANSI) facilita la coerenza e l'intercambiabilità nei prodotti di illuminazione. Inoltre, caratteristiche come la certificazione LM-80 e la conformità senza alogeni rispondono alle crescenti richieste del mercato per longevità, sostenibilità e responsabilità ambientale. L'idoneità del dispositivo per applicazioni diverse, dall'illuminazione generale a quella automobilistica e agricola, riflette il ruolo in espansione dei LED oltre la semplice illuminazione, in aree come l'illuminazione centrata sull'uomo, la comunicazione (Li-Fi) e la stimolazione della crescita delle piante.