Scheda Tecnica LED Lampada 334-15/X1C5-1QSA - Bianco Caldo - 3.2V Tip - Angolo di Visione 50° - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche per una lampada LED bianco caldo ad alte prestazioni. Il dispositivo è progettato per applicazioni che richiedono un'uscita luminosa significativa all'interno di un package compatto e standard del settore. La sua funzione principale è fornire un'illuminazione efficiente e affidabile in una gamma di applicazioni per indicatori e illuminazione.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

I vantaggi principali di questo LED includono la sua elevata potenza luminosa e l'emissione di una luce bianco caldo, ottenuta attraverso un sistema di conversione al fosforo. È alloggiato in un popolare package rotondo T-1 3/4, garantendo un'ampia compatibilità con zoccoli e design esistenti. Il dispositivo è anche conforme agli standard ambientali e di manipolazione rilevanti, presentando protezione ESD e conformità RoHS. Le sue applicazioni target sono varie, spaziando da pannelli messaggi, indicatori ottici, moduli di retroilluminazione e luci segnaletiche dove è richiesta una segnalazione chiara e brillante.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

Questa sezione fornisce un'analisi oggettiva delle principali caratteristiche elettriche, ottiche e termiche del dispositivo come definite nella scheda tecnica.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Non sono destinati al funzionamento normale.

• Corrente Diretta Continua (IF):30 mA. Superare questa corrente in modo continuativo solleciterà eccessivamente la giunzione del semiconduttore.
• Corrente Diretta di Picco (IFP):100 mA con un duty cycle di 1/10 e 1 kHz. Ciò consente brevi impulsi di corrente più elevata, utili in applicazioni di display multiplexate.
• Tensione Inversa (VR):5 V. Applicare una tensione di polarizzazione inversa superiore a questa può causare il breakdown della giunzione.
• Dissipazione di Potenza (Pd):110 mW. Questa è la massima potenza che il package può dissipare come calore in condizioni specificate.
• Temperatura di Funzionamento & Stoccaggio:Rispettivamente -40°C a +85°C e -40°C a +100°C, definendo la robustezza ambientale del dispositivo.
• Resistenza ESD (HBM):4 kV, indicando un buon livello di protezione contro le scariche elettrostatiche durante la manipolazione.
• Temperatura di Saldatura:260°C per 5 secondi, specificando la tolleranza del profilo di saldatura a rifusione.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi sono i parametri di prestazione tipici misurati a 25°C in condizioni di test standard (IF=20mA salvo diversa indicazione).

• Tensione Diretta (VF):Da 2.8V a 3.6V. La caduta di tensione ai capi del LED quando conduce. Il valore tipico è centrato attorno a 3.2V. I progettisti devono assicurarsi che il circuito di pilotaggio possa accogliere questo intervallo.
• Intensità Luminosa (IV):Varia da un minimo di 3600 mcd a 7150 mcd, a seconda del bin specifico (vedi Sezione 3). Questa alta intensità è una caratteristica chiave per applicazioni che richiedono alta visibilità.
• Angolo di Visione (2θ1/2):50 gradi (tipico). Questo definisce l'ampiezza angolare alla quale l'intensità luminosa scende alla metà del suo valore di picco, risultando in un fascio moderatamente ampio.
• Coordinate di Cromaticità (x, y):x=0.40, y=0.39 (tipico) secondo lo spazio colore CIE 1931. Ciò colloca il colore emesso nella regione del bianco caldo.
• Tensione Inversa Zener (Vz):5.2V tipico a Iz=5mA. Questa caratteristica di protezione integrata aiuta a salvaguardare il LED da transitori di tensione inversa.
• Corrente Inversa (IR):50 µA massimo a VR=5V, indicando una perdita molto bassa nello stato di spegnimento.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Il dispositivo è categorizzato in bin per garantire coerenza nei parametri chiave. Ciò consente ai progettisti di selezionare LED che corrispondono alle loro specifiche esigenze di luminosità e tensione diretta.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

I LED sono suddivisi in tre bin principali in base alla loro intensità luminosa minima a 20mA:

- Bin Q:3600 - 4500 mcd

- Bin R:4500 - 5650 mcd

- Bin S:5650 - 7150 mcd

Si applica una tolleranza di ±10% a questi valori. Selezionare un bin più alto (es. S) garantisce un dispositivo più luminoso.

3.2 Binning della Tensione Diretta

Per facilitare l'abbinamento di corrente per connessioni in serie o il design preciso del driver, i LED sono anche suddivisi in bin per tensione diretta:

- Bin 0:2.8 - 3.0 V

- Bin 1:3.0 - 3.2 V

- Bin 2:3.2 - 3.4 V

- Bin 3:3.4 - 3.6 V

L'incertezza di misura è ±0.1V.

3.3 Binning del Colore (Cromaticità)

Il colore bianco caldo è definito all'interno di una regione specifica sul diagramma di cromaticità CIE 1931. La scheda tecnica fornisce le coordinate d'angolo per sei gradi di colore (D1, D2, E1, E2, F1, F2), che sono raggruppati insieme (Gruppo 1). Questo raggruppamento indica che tutti questi gradi rientrano in uno spazio colore bianco caldo accettabile, con F1/F2 più caldi (temperatura di colore correlata più bassa) e D1/D2 più freddi. Le coordinate tipiche (x=0.40, y=0.39) si trovano all'interno di quest'area raggruppata.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

I grafici forniti offrono una visione del comportamento del dispositivo in condizioni variabili.

4.1 Intensità Relativa vs. Lunghezza d'Onda

La curva di distribuzione spettrale di potenza mostra un ampio picco di emissione nello spettro visibile, caratteristico di un LED bianco convertito al fosforo. Il picco è nella regione gialla, con una componente blu sottostante dal chip InGaN, risultando nell'aspetto bianco caldo.

4.2 Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva IV)

Questa curva mostra la relazione esponenziale tipica di un diodo. La tensione diretta aumenta in modo logaritmico con la corrente. La curva è essenziale per progettare driver a corrente costante, poiché una piccola variazione di tensione può portare a una grande variazione di corrente.

4.3 Intensità Relativa vs. Corrente Diretta

L'uscita luminosa aumenta con la corrente diretta ma non linearmente. La curva può mostrare una regione di aumento quasi lineare seguita da un decadimento a correnti più elevate a causa dell'efficienza droop e degli effetti termici. Si consiglia di operare a o al di sotto della corrente di test consigliata di 20mA per un'efficienza e longevità ottimali.

4.4 Cromaticità vs. Corrente Diretta & Prestazioni Termiche

Le coordinate di cromaticità possono spostarsi leggermente con la corrente di pilotaggio. Il grafico che mostra la corrente diretta rispetto alla temperatura ambiente è cruciale per la gestione termica. All'aumentare della temperatura ambiente, la corrente diretta massima consentita per una data temperatura di giunzione diminuisce. Questa curva di derating deve essere seguita per prevenire il surriscaldamento.

4.5 Diagramma di Direttività

Il grafico del diagramma di radiazione illustra la distribuzione spaziale della luce. Il package T-1 3/4 con lente arrotondata produce un fascio uniforme e ampio con l'angolo di visione pubblicizzato di 50 gradi.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il LED utilizza un package rotondo standard T-1 3/4 (5mm). Note dimensionali chiave includono:

- Tutte le dimensioni sono in millimetri con una tolleranza generale di ±0.25mm salvo diversa specificazione.

- La spaziatura dei terminali è misurata nel punto in cui i terminali escono dal corpo del package.

- La sporgenza massima della resina sotto la flangia è di 1.5mm.

- Il disegno dimensionale fornisce misure esatte per la lunghezza totale, il diametro della lente, il diametro dei terminali e i punti di piegatura, che sono critici per il design dell'impronta PCB e il montaggio meccanico.

5.2 Identificazione della Polarità

La polarità è tipicamente indicata dalla lunghezza del terminale (il terminale più lungo è l'anodo) o da un punto piatto sulla flangia del package. Il catodo è solitamente collegato al terminale adiacente a questo punto piatto. La polarità corretta è essenziale per il funzionamento e per evitare di applicare una polarizzazione inversa.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

Una manipolazione corretta è fondamentale per l'affidabilità.

6.1 Formatura dei Terminali

• La piegatura deve avvenire ad almeno 3mm dalla base del bulbo in epossidico per evitare stress sul die interno e sui fili di connessione.
• Formare i terminali prima della saldatura. Applicare stress a un giunto saldato può danneggiare il PCB o il LED.
• Utilizzare strumenti appropriati per evitare stress sul package. Un disallineamento durante il montaggio su PCB può causare stress permanente.
• Tagliare i terminali a temperatura ambiente. Il taglio ad alta temperatura può trasferire calore e danneggiare il dispositivo.
• Assicurarsi che i fori del PCB siano perfettamente allineati con i terminali del LED per evitare un'inserzione forzata.

6.2 Parametri di Saldatura

• Saldatura Manuale:Temperatura massima della punta del saldatore 300°C (per un saldatore max 30W), con un tempo di saldatura non superiore a 3 secondi per terminale.
• Saldatura ad Onda/Ad Immersione:Temperatura di pre-riscaldamento massima di 100°C per un massimo di 60 secondi.
• Mantenere una distanza di oltre 3mm dal giunto saldato al bulbo in epossidico. Si consiglia di saldare oltre la base della barra di collegamento (il piccolo supporto metallico tra i terminali all'interno del package).

6.3 Condizioni di Stoccaggio

• Conservare a ≤30°C e ≤70% di Umidità Relativa dopo la ricezione. La durata di conservazione consigliata in questa condizione è di 3 mesi.
• Per una conservazione più lunga (fino a un anno), posizionare i LED in un contenitore sigillato con atmosfera di azoto e essiccante.
• Evitare rapidi cambiamenti di temperatura in condizioni di alta umidità per prevenire la condensa sul e all'interno del package.

7. Informazioni su Imballaggio e Ordinazione

7.1 Specifiche di Imballaggio

I LED sono imballati per prevenire danni da umidità, staticità e urti fisici:

- Imballati in buste anti-elettrostatiche.

- Minimo 200 a massimo 500 pezzi per busta.

- Cinque buste sono poste in una scatola interna.

- Dieci scatole interne sono imballate in una scatola master (esterna).

7.2 Spiegazione dell'Etichetta

L'etichetta sulla busta contiene informazioni critiche di tracciabilità e specifica:

- P/N:Numero di Parte.

- QTY:Quantità nella busta.

- CAT:Codice combinato per i bin di Intensità Luminosa e Tensione Diretta.

- HUE:Grado di Colore (es. D1, F2).

- LOT No:Numero di lotto di produzione per la tracciabilità.

7.3 Designazione del Numero di Modello

Il numero di parte 334-15/X1C5-1QSA segue un formato strutturato in cui i quadrati segnaposto (□) probabilmente rappresentano codici per bin specifici di intensità luminosa, tensione diretta e grado di colore, consentendo un ordinamento preciso del grado di prestazione desiderato.

8. Suggerimenti Applicativi

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Pannelli Messaggi & Tabelloni:La sua alta intensità e ampio angolo di visione lo rendono adatto per l'illuminazione di caratteri in display interni/esterni.
• Indicatori Ottici:Ideale per luci di stato su apparecchiature industriali, elettronica di consumo o pannelli di controllo dove è preferita un'indicazione bianco caldo.
• Retroilluminazione:Può essere utilizzato per l'illuminazione laterale di piccoli pannelli, cartelli o illuminazione decorativa.
• Luci Segnaletiche:Adatto per indicatori di posizione, segnali di uscita o illuminazione ambientale di percorso a basso livello.

8.2 Considerazioni di Progetto

• Limitazione di Corrente:Pilotare sempre con una sorgente di corrente costante o una resistenza limitatrice di corrente. Calcolare il valore della resistenza in base alla tensione di alimentazione (Vs), alla tensione diretta del LED (Vf dal suo bin) e alla corrente desiderata (es. 20mA): R = (Vs - Vf) / I_f.
• Gestione Termica:Sebbene il package non sia progettato per un'alta dissipazione di potenza, assicurare un'adeguata ventilazione nell'applicazione, specialmente se si utilizzano più LED o se si opera vicino alla corrente massima. Seguire la curva di derating della corrente per temperature ambiente elevate.
• Protezione ESD:Sebbene classificato per 4kV HBM, implementare le normali precauzioni ESD durante l'assemblaggio.
• Progetto Ottico:L'angolo di visione di 50° fornisce un buon equilibrio tra ampiezza del fascio e intensità. Per fasci più stretti, sarebbero necessarie ottiche secondarie (lenti).

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto ai LED bianchi 5mm generici, questo dispositivo offre diversi vantaggi distinti:

1. Alta Intensità Luminosa:Con bin fino a 7150 mcd minimo, fornisce un'uscita luminosa significativamente maggiore rispetto ai LED indicatori standard, consentendo l'uso in condizioni di luce ambientale più elevate.

2. Cromaticità Bianco Caldo Definito:Le coordinate colore specificate e il binning garantiscono un colore bianco caldo piacevole e coerente, a differenza dei LED bianco freddo o bianco bluastro.

3. Protezione Zener Integrata:Il diodo Zener integrato da 5.2V in parallelo al LED fornisce una certa protezione contro picchi di tensione inversa, migliorando l'affidabilità in ambienti elettricamente rumorosi.

4. Specifiche Robuste:Valori massimi dettagliati, curve di prestazione e linee guida di manipolazione forniscono agli ingegneri i dati necessari per un design affidabile e a lungo termine.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Qual è la differenza tra i Bin Q, R e S?

R: Questi bin categorizzano l'intensità luminosa minima. Il Bin S è il più luminoso (5650-7150 mcd min), il Bin R è medio (4500-5650 mcd min) e il Bin Q è la luminosità standard (3600-4500 mcd min). Scegliere in base al requisito di luminosità della vostra applicazione.

D: Posso pilotare questo LED a 30mA in modo continuo?

R: Sebbene 30mA sia il valore massimo assoluto continuo, la condizione di test standard e il punto di funzionamento tipico è 20mA. Operare a 30mA produrrà più luce ma genererà più calore, potenzialmente riducendo la durata e spostando il colore. Per un'affidabilità ottimale, progettare per 20mA o meno.

D: Come interpreto le coordinate colore (x=0.40, y=0.39)?

R: Queste coordinate tracciano un punto sul diagramma di cromaticità CIE 1931. Questo punto specifico rientra nella regione del "bianco caldo", tipicamente associata a una temperatura di colore correlata (CCT) nell'intervallo di 3000K-4000K, simile al bianco caldo di una lampadina a incandescenza o alogena.

D: Il LED ha un diodo Zener. Significa che non ho bisogno di una resistenza in serie per la protezione inversa?

R: No. Il diodo Zener limita principalmente la tensione inversa a circa 5.2V, proteggendo il LED dalla polarizzazione inversa. È ancora assolutamente necessaria una resistenza limitatrice di corrente (o un driver a corrente costante) in serie quando si alimenta il LED in direzione diretta per controllare la corrente e prevenire la fuga termica.

11. Studio di Caso di Progetto e Utilizzo

Scenario: Progettare un cartello di uscita multi-LED.

1. Requisito:12 LED per illuminare la parola "EXIT". Necessità di luminosità e colore uniformi su tutti i LED. Funziona da un alimentatore 12VDC in ambiente interno (Ta max ~40°C).

2. Selezione del LED:Scegliere LED dallo stesso Bin di Intensità (es. Bin R) e dallo stesso Gruppo Colore (Gruppo 1) per garantire uniformità. Selezionare lo stesso Bin di Tensione Diretta (es. Bin 1) aiuterà anche se collegati in parallelo.

3. Progetto del Circuito:Collegare 3 LED in serie con una resistenza limitatrice di corrente e creare 4 stringhe identiche in parallelo. Per un LED Bin 1 (Vf tip 3.1V), tre in serie cadono ~9.3V. Per un'alimentazione 12V e una corrente target di 18mA (leggermente ridotta per longevità), R = (12V - 9.3V) / 0.018A ≈ 150 Ω. Calcolare la potenza nominale della resistenza: P = I²R = (0.018)² * 150 ≈ 0.049W, quindi una resistenza standard da 1/8W (0.125W) è sufficiente.

4. Layout:Seguire il disegno meccanico per la spaziatura delle piazzole PCB. Assicurarsi che la regola di piegatura dei terminali a 3mm sia rispettata se i terminali devono essere formati. Fornire un po' di spaziatura tra i LED per la dissipazione del calore.

5. Risultato:Un cartello illuminato in modo affidabile con aspetto uniforme, operante entro tutti i limiti specificati del LED.

12. Introduzione al Principio Operativo

Questo è un LED bianco convertito al fosforo. L'elemento emettitore di luce principale è un chip semiconduttore realizzato in Nitruro di Gallio e Indio (InGaN), che emette luce blu quando una corrente diretta viene applicata attraverso la sua giunzione p-n (elettroluminescenza). Questa luce blu non viene emessa direttamente. Invece, la coppa riflettente del LED è riempita con un materiale fosforo giallo (o giallo-rosso). Quando i fotoni blu dal chip colpiscono le particelle di fosforo, vengono assorbiti. Il fosforo poi ri-emette luce su uno spettro più ampio, principalmente nelle regioni gialla e rossa. La combinazione della luce blu rimanente non assorbita e della luce gialla/rossa appena emessa si mescola percettivamente per creare luce bianca. La miscela specifica di fosfori determina la temperatura di colore—in questo caso, un "bianco caldo" con più contenuto spettrale rosso. Il diodo Zener integrato è un componente semiconduttore separato collegato in parallelo ma con polarità opposta (catodo ad anodo) per proteggere la fragile giunzione LED dal breakdown da tensione inversa.

13. Tendenze Tecnologiche e Contesto

Il dispositivo descritto rappresenta una tecnologia matura e ampiamente adottata. Il package a foro passante T-1 3/4 (5mm) è stato uno standard del settore per decenni per applicazioni di indicatori e illuminazione di basso livello. Le tendenze attuali nel più ampio settore dei LED si stanno spostando verso:

1. Aumento dell'Efficienza (lm/W):Nuovi design di chip e fosfori avanzati continuano a migliorare la quantità di luce emessa per watt elettrico, riducendo il consumo energetico.

2. Dominanza dei Dispositivi a Montaggio Superficiale (SMD):Per la maggior parte dei nuovi progetti, i package SMD (come 3528, 5050 o più piccoli) sono preferiti per le loro dimensioni ridotte, idoneità per l'assemblaggio automatizzato e spesso un migliore percorso termico verso il PCB.

3. Qualità e Coerenza del Colore Superiori:Binning più stretto per il colore (utilizzando metriche come le Ellissi di MacAdam) e un Indice di Resa Cromatica (CRI) migliorato stanno diventando standard per le applicazioni di illuminazione.

4. Soluzioni Integrate:LED con driver integrati (IC a corrente costante), controller o canali colore multipli (RGB, RGBW) in un unico package stanno crescendo in popolarità per l'illuminazione intelligente.

Nonostante queste tendenze, la lampada LED a foro passante rimane altamente rilevante per applicazioni che richiedono una semplice sostituzione, un'alta intensità in un singolo punto, robustezza in ambienti ostili o dove è specificato l'assemblaggio PCB a foro passante. Le sue caratteristiche ben definite e la lunga storia ne fanno una scelta affidabile e prevedibile per molti progetti ingegneristici.