Scheda Tecnica LED Bianco SMD 3030 - Dimensione 3.0x3.0x0.66mm - Tensione 5.9V - Potenza 0.71W - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche per un LED bianco ad alte prestazioni, a vista dall'alto, in un compatto package SMD (Surface-Mount Device) 3030. Progettato per applicazioni di illuminazione generale, questo componente offre una combinazione di elevata emissione luminosa, robusta gestione termica e funzionamento affidabile in condizioni impegnative. I suoi mercati target principali includono soluzioni di retrofit per l'illuminazione, illuminazione generale e retroilluminazione per insegne sia indoor che outdoor.

I vantaggi principali di questa serie di LED derivano dal suo design del package termicamente migliorato, che facilita un'efficiente dissipazione del calore dalla giunzione del semiconduttore. Questo design è fondamentale per mantenere le prestazioni e la longevità, specialmente quando si opera ad alte correnti di pilotaggio. Il package offre un ampio angolo di visione di 120 gradi, garantendo una distribuzione uniforme della luce. Inoltre, è conforme alle direttive RoHS ed è adatto per processi di saldatura a rifusione senza piombo, allineandosi agli standard moderni di produzione e ambientali.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

Le prestazioni di questo LED sono caratterizzate in specifiche condizioni di test, tipicamente a una temperatura di giunzione (Tj) di 25°C e una corrente diretta (IF) di 120mA. È cruciale comprendere che le prestazioni nel mondo reale varieranno con la temperatura operativa e la corrente di pilotaggio.

2.1 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Il flusso luminoso in uscita è direttamente correlato alla Temperatura di Colore Correlata (CCT) e all'Indice di Resa Cromatica (Ra). Per una condizione di test standard di IF=120mA, il flusso luminoso tipico varia da circa 94 lumen per un LED 2700K, Ra90 a 129 lumen per LED bianchi più freddi (4000K-6500K) con Ra70. La tensione diretta (VF) misura tipicamente 5.9V a 120mA, con una tolleranza specificata di ±0.2V. L'angolo di visione (2θ1/2), definito come l'angolo fuori asse in cui l'intensità luminosa scende alla metà del suo valore di picco, è di 120 gradi.

2.2 Valori Massimi Assoluti e Caratteristiche Elettriche

Per garantire l'affidabilità del dispositivo, il funzionamento non deve mai superare i Valori Massimi Assoluti. La massima corrente diretta continua (IF) è 200mA, con una corrente diretta impulsiva (IFP) di 300mA consentita in condizioni specifiche (larghezza dell'impulso ≤100μs, ciclo di lavoro ≤10%). La massima dissipazione di potenza (PD) è 1280 mW. Il dispositivo può sopportare una tensione inversa (VR) fino a 5V. L'intervallo di temperatura operativa (Topr) va da -40°C a +105°C, e la massima temperatura di giunzione ammissibile (Tj) è 120°C.

2.3 Caratteristiche Termiche

La gestione termica è fondamentale per le prestazioni e la durata del LED. Il parametro chiave qui è la resistenza termica dalla giunzione al punto di saldatura (Rth j-sp), specificata come 13°C/W. Questo valore indica quanto efficacemente il calore generato dal chip LED viene trasferito al circuito stampato (PCB). Una resistenza termica più bassa è sempre auspicabile. La scheda tecnica fornisce curve di derating che mostrano come la massima corrente diretta ammissibile diminuisca all'aumentare della temperatura ambiente per impedire che la temperatura di giunzione superi il suo limite.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

A causa delle variazioni di produzione, i LED vengono suddivisi in bin di prestazione per garantire coerenza nell'applicazione. Questo prodotto utilizza un sistema di binning multidimensionale.

3.1 Binning del Flusso Luminoso

I LED sono raggruppati in base al loro flusso luminoso misurato a 120mA. Il codice bin (es. 5G, 5H, 5J) definisce un intervallo specifico di lumen. Ad esempio, per un LED 4000K con Ra80, il codice bin 5H corrisponde a un intervallo di flusso di 115-120 lumen, mentre 5J corrisponde a 120-125 lumen. I bin disponibili variano con le combinazioni di CCT e CRI.

3.2 Binning della Tensione Diretta

Anche la tensione diretta è suddivisa in bin per aiutare nella progettazione del circuito, in particolare per pilotare più LED in serie. I bin sono etichettati Z3 (5.6-5.8V), A4 (5.8-6.0V), B4 (6.0-6.2V) e C4 (6.2-6.4V). Selezionare LED dallo stesso bin di tensione può aiutare a ottenere una distribuzione di corrente più uniforme in stringhe parallele.

3.3 Binning della Cromaticità (Colore)

Le coordinate di cromaticità (x, y sul diagramma CIE) sono controllate entro un'ellisse MacAdam a 5 step per ogni CCT nominale (2700K, 3000K, 4000K, 5000K, 5700K, 6500K). Un'ellisse a 5 step garantisce che le differenze di colore tra LED all'interno dello stesso bin siano appena percettibili all'occhio umano in condizioni di visione standard. La scheda tecnica fornisce le coordinate centrali e i parametri dell'ellisse per ogni grado CCT sia a 25°C che a 85°C di temperatura di giunzione, riconoscendo lo spostamento di colore che si verifica con la temperatura.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica include diversi grafici essenziali per i progettisti.

4.1 Distribuzione Spettrale della Potenza

Vengono forniti grafici per spettri con Ra≥70, Ra≥80 e Ra≥90. Gli spettri con CRI più alto mostrano uno spettro più "riempito", in particolare nella regione del rosso, portando a una resa cromatica più accurata degli oggetti illuminati.

4.2 Corrente Diretta vs. Intensità Luminosa Relativa & Tensione

La curva dell'Intensità Luminosa Relativa mostra una relazione quasi lineare con la corrente nella gamma inferiore, tipicamente saturandosi a correnti più elevate a causa dell'efficienza droop e degli effetti termici. La curva della Tensione Diretta mostra la caratteristica crescita esponenziale con la corrente, cruciale per progettare driver a corrente costante.

4.3 Curve di Derating Termico

La curva "Temperatura Ambiente vs. Flusso Luminoso Relativo" dimostra la riduzione dell'emissione luminosa all'aumentare della temperatura operativa del LED. La curva "Temperatura Ambiente vs. Tensione Diretta Relativa" mostra la diminuzione di VF con l'aumentare della temperatura, un coefficiente di temperatura negativo tipico dei semiconduttori. Il grafico "Corrente Diretta Massima vs. Temperatura Ambiente" è una curva di derating, che definisce la più alta corrente operativa sicura a qualsiasi data temperatura ambiente per mantenere Tj al di sotto di 120°C.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il LED è alloggiato in un package 3030, il che significa che la sua impronta è di circa 3.0mm x 3.0mm. L'altezza complessiva è di 0.66mm. Disegni meccanici dettagliati mostrano viste dall'alto, dal basso e laterali con dimensioni critiche, inclusa la curvatura della lente e il layout dei pad di saldatura. Tutte le tolleranze non specificate sono ±0.2mm.

5.2 Design dei Pad e Identificazione della Polarità

La vista dal basso mostra chiaramente i due pad di saldatura dell'anodo e i due del catodo. La polarità è segnata sul package stesso, con un marcatore distintivo che indica il lato del catodo. Questo è fondamentale per il corretto orientamento durante l'assemblaggio. Il pattern dei pad di saldatura è progettato per facilitare una buona formazione del giunto di saldatura e la stabilità meccanica durante la rifusione.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

Il componente è classificato per la saldatura a rifusione senza piombo. Viene specificato il profilo di temperatura massimo di saldatura: la temperatura del corpo del package non deve superare i 230°C o 260°C per più di 10 secondi, a seconda del profilo specifico utilizzato. Sono applicabili i profili standard IPC/JEDEC J-STD-020 per la lavorazione senza piombo. Si raccomanda di seguire il profilo suggerito dal produttore per evitare shock termici, difetti dei giunti di saldatura o danni ai materiali interni del LED. I dispositivi dovrebbero essere conservati in un ambiente asciutto e controllato prima dell'uso.

7. Suggerimenti per l'Applicazione

7.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo LED è ben adatto per:
- Lampade di Retrofit:Sostituzione diretta per lampadine tradizionali a incandescenza, alogene o CFL in faretti, faretti a binario e lampadine.
- Illuminazione Generale:Moduli lineari, pannelli luminosi e apparecchi per altezze elevate dove è richiesta un'elevata emissione di flusso.
- Insegne e Illuminazione Architetturale:Retroilluminazione per insegne indoor/outdoor, lettere canale e illuminazione d'accento decorativa grazie al suo ampio angolo di visione e luminosità.

7.2 Considerazioni di Progettazione

1. Gestione Termica:La bassa Rth j-sp è efficace solo se il PCB ha un percorso a bassa resistenza termica verso un dissipatore. Utilizzare PCB a nucleo metallico (MCPCB) o altri substrati termicamente migliorati.
2. Corrente di Pilotaggio:Sebbene sia in grado di gestire 200mA, operare a o al di sotto della corrente di test di 120mA spesso fornisce un migliore equilibrio tra efficienza, durata e carico termico.
3. Ottica:L'angolo di visione di 120 gradi potrebbe richiedere ottiche secondarie (lenti, riflettori) per applicazioni che necessitano di un fascio più stretto.
4. Progettazione Elettrica:Utilizzare un driver a corrente costante adattato al bin della tensione diretta e alla corrente operativa desiderata. Considerare il coefficiente di temperatura negativo di VF quando si progettano loop di retroazione.

8. Domande Frequenti Basate sui Parametri Tecnici

D: Qual è il consumo di potenza effettivo nel punto operativo tipico?
R: A IF=120mA e VF=5.9V, la potenza elettrica in ingresso è di circa 0.71 Watt (120mA * 5.9V = 0.708W).

D: In che modo l'indice di resa cromatica (CRI) influisce sull'emissione luminosa?
R: Come mostrato nella tabella elettro-ottica, per la stessa CCT, i LED con CRI più alto (Ra90) hanno un flusso luminoso tipico inferiore rispetto a quelli con CRI standard (Ra70). Questo è un compromesso fondamentale nei LED bianchi convertiti da fosfori.

D: Posso pilotare questo LED con una sorgente a tensione costante?
R: È fortemente sconsigliato. La relazione esponenziale I-V dei LED significa che piccole variazioni di tensione causano grandi variazioni di corrente, portando a fuga termica e guasto. Utilizzare sempre un driver a corrente costante.

D: Cosa significa l'ellisse MacAdam a 5 step per la mia applicazione?
R: Garantisce una coerenza cromatica molto stretta. I LED dello stesso bin CCT appariranno virtualmente identici nel colore alla maggior parte degli osservatori, il che è fondamentale negli apparecchi multi-LED per evitare variazioni di colore visibili (color mixing).

9. Principio di Funzionamento

Questo è un LED bianco convertito da fosfori. Il chip semiconduttore centrale emette luce blu quando la corrente elettrica lo attraversa (elettroluminescenza). Questa luce blu colpisce uno strato di materiale fosforico depositato sul chip o nelle sue vicinanze. Il fosforo assorbe una porzione dei fotoni blu e riemette luce a lunghezze d'onda più lunghe (giallo, e spesso rosso per i tipi ad alto CRI). La combinazione della luce blu residua e dell'emissione a spettro ampio del fosforo risulta nella percezione di luce bianca. La specifica miscela di fosfori determina la CCT e il CRI dell'output finale.

10. Tendenze del Settore

Il formato del package 3030 rappresenta un equilibrio tra l'elevata capacità di gestione della potenza e un'impronta compatta, rendendolo una scelta popolare nel segmento dei LED di media potenza. Le tendenze del settore continuano a concentrarsi sull'aumento dell'efficienza luminosa (lumen per watt), sul miglioramento della coerenza e della resa cromatica e sull'aumento dell'affidabilità a temperature operative più elevate. C'è anche una spinta verso processi e materiali di produzione più sostenibili. L'integrazione di fosfori avanzati per una migliore qualità spettrale e l'ottimizzazione della geometria del package per prestazioni termiche superiori sono aree di sviluppo in corso per package di questa classe.