Scheda Tecnica LED Bianco Serie T3C 3030 - Dimensioni 3.0x3.0x0.69mm - Tensione 3.2V - Potenza 1.12W - Documento Tecnico

1. Panoramica del Prodotto

La Serie T3C è una famiglia di diodi a emissione luminosa (LED) bianchi top-view ad alte prestazioni, in un compatto package SMD (Surface-Mount Device) 3030. Progettata per applicazioni di illuminazione generale e architetturale, questa serie offre una combinazione di elevato flusso luminoso, eccellente gestione termica e un ampio angolo di visione. Il package è progettato per affidabilità e facilità di assemblaggio su linee di produzione automatizzate utilizzando processi standard di saldatura a rifusione.

1.1 Vantaggi Principali

• Package Termicamente Ottimizzato:Il design minimizza la resistenza termica dalla giunzione del LED al punto di saldatura (Rth j-sp), favorendo un'efficiente dissipazione del calore e supportando correnti di pilotaggio più elevate per prestazioni sostenute.
• Alta Efficienza Luminosa:Garantisce un elevato flusso luminoso, rendendolo adatto per applicazioni che richiedono un'illuminazione brillante ed efficiente.
• Costruzione Robusta:Capace di gestire correnti dirette fino a 400mA (DC) e 600mA (impulso), offrendo flessibilità di progettazione.
• Ampio Angolo di Visione:Caratterizzato da un tipico angolo di visione di 120 gradi (2θ1/2), garantisce una distribuzione uniforme della luce.
• Conformità Ambientale:Il prodotto è progettato per essere privo di piombo (Pb-free) e rimane conforme alle specifiche RoHS.

1.2 Applicazioni Target

Questo LED è ideale per una varietà di soluzioni di illuminazione, tra cui:

• Apparecchi di illuminazione per interni
• Lampade retrofit (sostituzione per sorgenti luminose tradizionali)
• Illuminazione generale
• Illuminazione architetturale e decorativa

2. Analisi dei Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Tutte le misurazioni sono specificate a una temperatura di giunzione (Tj) di 25°C e una corrente diretta (IF) di 350mA, che rappresenta la condizione di test standard.

• Temperatura di Colore Correlata (CCT):Disponibile in 2700K, 3000K, 4000K, 5000K, 5700K e 6500K.
• Indice di Resa Cromatica (CRI - Ra):Ra80 minimo (tipicamente Ra82) per tutte le opzioni CCT, garantendo una buona fedeltà cromatica.
• Flusso Luminoso:I valori tipici vanno da 136 lm (2700K) a 145 lm (4000K-6500K). Sono specificati anche i valori minimi per ciascuna CCT.
• Tensione Diretta (VF):Il valore tipico è 3.2V, con un massimo di 3.4V a 350mA. La tolleranza è di ±0.1V.
• Angolo di Visione (2θ1/2):120 gradi tipici.

2.2 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. L'operatività deve essere mantenuta entro questi limiti.

• Corrente Diretta (IF):400 mA (DC)
• Corrente Diretta Impulsiva (IFP):600 mA (Larghezza impulso ≤100μs, Ciclo di lavoro ≤1/10)
• Dissipazione di Potenza (PD):1360 mW
• Tensione Inversa (VR):5 V
• Temperatura di Esercizio (Topr):-40°C a +105°C
• Temperatura di Giunzione (Tj):120°C (max)

2.3 Caratteristiche Termiche

• Resistenza Termica (Rth j-sp):18 °C/W tipici. Questo parametro è fondamentale per il design della gestione termica, indicando quanto efficacemente il calore viaggia dalla giunzione del semiconduttore al punto di saldatura sul PCB.
• Scarica Elettrostatica (ESD):Resiste a 1000V (Modello Corpo Umano), fornendo un livello base di protezione contro l'elettricità statica da manipolazione.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Il prodotto è classificato in bin per garantire la coerenza dei parametri chiave.

3.1 Binning del Flusso Luminoso

I LED sono suddivisi in bin di flusso (codificati 2E, 2F, 2G, 2H) in base all'output misurato a 350mA. Ogni CCT ha specifici intervalli minimi e massimi di flusso per ciascun codice bin. Ad esempio, un LED 4000K nel bin 2G ha un flusso luminoso compreso tra 139 lm e 148 lm. La tolleranza di misura per il flusso luminoso è del ±7%.

3.2 Binning della Tensione Diretta

I LED sono anche classificati per tensione diretta a 350mA in tre categorie: H3 (2.8-3.0V), J3 (3.0-3.2V) e K3 (3.2-3.4V). Questo aiuta nella progettazione di circuiti di pilotaggio coerenti, specialmente per array in parallelo.

3.3 Binning della Cromaticità

Le coordinate cromatiche (x, y sul diagramma CIE) sono controllate entro un'ellisse MacAdam a 5 passi per ciascun codice CCT (es. 27R5 per 2700K). Ciò garantisce una coerenza cromatica molto stretta, minimizzando le differenze di colore visibili tra singoli LED. Il binning segue le linee guida Energy Star per 2600K-7000K. Le coordinate centrali sono fornite sia per temperature di giunzione di 25°C che di 85°C, riconoscendo lo shift di colore che si verifica con il riscaldamento.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica include diversi grafici chiave che illustrano il comportamento del dispositivo in condizioni variabili.

4.1 Corrente Diretta vs. Flusso Luminoso Relativo

Questa curva mostra che l'output luminoso aumenta con la corrente ma alla fine satura. È cruciale per determinare la corrente di pilotaggio ottimale per bilanciare luminosità ed efficienza/durata.

4.2 Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva IV)

Questo grafico descrive la relazione esponenziale tra tensione e corrente, fondamentale per il funzionamento del LED. Viene utilizzato per il design del driver e il calcolo della potenza.

4.3 Temperatura Ambiente vs. Flusso Luminoso Relativo

Questa curva dimostra l'impatto negativo dell'aumento della temperatura ambiente (e quindi di giunzione) sull'output luminoso. Un design termico efficace è necessario per mantenere le prestazioni.

4.4 Temperatura Ambiente vs. Tensione Diretta Relativa

Mostra come la tensione diretta diminuisca all'aumentare della temperatura, caratteristica dei diodi a semiconduttore. Può essere utilizzata per il rilevamento della temperatura in alcuni sistemi di controllo avanzati.

4.5 Distribuzione dell'Angolo di Visione

Illustra il pattern di emissione di tipo Lambertiano, confermando l'ampio angolo di visione di 120 gradi.

4.6 Spettro del Colore

Raffigura la distribuzione spettrale di potenza della luce bianca, che è una combinazione di un chip LED blu e un rivestimento di fosforo. La forma indica il CRI e la qualità del colore.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il LED ha un ingombro compatto di 3.0mm x 3.0mm con un'altezza tipica di 0.69mm. Il disegno fornisce dimensioni dettagliate per la lente, il corpo e i pad di saldatura. Le tolleranze chiave sono di ±0.2mm salvo diversa specifica.

5.2 Layout dei Pad e Polarità

Il diagramma vista inferiore mostra chiaramente i pad di saldatura dell'anodo e del catodo. Il catodo è tipicamente identificato da una marcatura o da un angolo smussato sul package. La polarità corretta è essenziale per il funzionamento.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione

Viene fornito un profilo di rifusione dettagliato per garantire una saldatura affidabile senza danneggiare il LED.

• Temperatura Massima del Corpo del Package (Tp):Massimo 260°C.
• Tempo sopra il Liquido (TL=217°C):Da 60 a 150 secondi.
• Tempo entro 5°C dalla Temperatura di Picco:Massimo 30 secondi.
• Velocità di Rampa in Salita:Massimo 3°C/secondo.
• Velocità di Rampa in Discesa:Massimo 6°C/secondo.
• Preriscaldamento:Da 150°C a 200°C per 60-120 secondi.

Rispettare questo profilo è fondamentale per mantenere l'integrità del giunto di saldatura e prevenire stress termici sul package del LED e sull'attacco interno del die.

6.2 Conservazione e Manipolazione

L'intervallo di temperatura di conservazione è -40°C a +85°C. I dispositivi devono essere conservati in imballaggio sensibile all'umidità fino all'uso e maneggiati con precauzioni ESD.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

I LED sono forniti su nastro portante goffrato per l'assemblaggio automatizzato pick-and-place. La quantità massima per bobina è di 5000 pezzi. Sono fornite le dimensioni del package del nastro per facilitare la configurazione dell'alimentatore.

7.2 Sistema di Numerazione dei Parti

Il numero di parte T3C**811A-***** è decodificato come segue: 'T3C' indica il tipo di package 3030. I caratteri successivi specificano la CCT (es. 27 per 2700K), la Resa Cromatica (8 per Ra80), il numero di chip in serie e parallelo (1 e 1 rispettivamente), un codice componente e un codice colore (es. R per il binning ANSI a 85°C). Questo sistema consente una selezione precisa delle caratteristiche di prestazione desiderate.

8. Considerazioni di Progettazione per l'Applicazione

8.1 Gestione Termica

Data la dissipazione di potenza (fino a 1.12W a 350mA, 3.2V) e la resistenza termica, è obbligatorio un PCB a nucleo metallico (MCPCB) progettato correttamente o un altro metodo di dissipazione. L'obiettivo è mantenere la temperatura di giunzione il più bassa possibile per massimizzare l'output luminoso, la longevità e la stabilità del colore. La Rth j-sp di 18°C/W è il punto di partenza per calcolare la resistenza termica di sistema richiesta.

8.2 Pilotaggio Elettrico

Si raccomanda vivamente un driver a corrente costante rispetto a una sorgente a tensione costante per garantire un'output luminoso stabile e prevenire la fuga termica. Il driver deve essere progettato per operare entro i Valori Massimi Assoluti, considerando sia il bin della tensione diretta che il coefficiente di temperatura negativo della VF.

8.3 Design Ottico

L'ampio angolo di visione di 120 gradi rende questo LED adatto per applicazioni che richiedono un'illuminazione ampia senza ottiche secondarie. Per fasci focalizzati, devono essere selezionate lenti o riflettori appropriati, considerando il pattern di emissione del LED e le dimensioni fisiche.

9. Domande Frequenti (Basate sui Dati Tecnici)

9.1 Qual è la differenza tra i valori di flusso luminoso 'Tip' e 'Min'?

Il valore 'Tip' (Tipico) rappresenta la prestazione media o attesa in condizioni di test standard. Il valore 'Min' (Minimo) è il limite inferiore garantito per il prodotto. I progettisti dovrebbero utilizzare il valore 'Min' per calcoli conservativi dei lumen di sistema per garantire che il prodotto finale raggiunga i suoi obiettivi di luminosità.

9.2 Posso pilotare questo LED a 400mA in modo continuo?

Sebbene il Valore Massimo Assoluto per la corrente diretta continua sia 400mA, operare a questo limite genererà più calore (Potenza = IF * VF) e probabilmente ridurrà la durata e l'efficienza. La condizione di test standard e la maggior parte dei dati di prestazione sono forniti a 350mA, che è considerato un punto operativo più ottimale per bilanciare output e affidabilità. Pilotare a 400mA richiede una gestione termica eccezionale.

9.3 In che modo il binning a ellisse MacAdam a 5 passi avvantaggia la mia applicazione?

Questo binning stretto garantisce che LED dello stesso codice CCT (es. 40R5) appaiano virtualmente identici in colore all'occhio umano quando posizionati fianco a fianco. Ciò è fondamentale in apparecchi multi-LED (come plafoniere o faretti) per evitare spiacevoli variazioni di colore, spesso percepite come un difetto di qualità.

10. Studio di Caso di Progettazione

Scenario:Progettazione di un modulo retrofit per faretto LED da 1200 lm.

Processo di Progettazione:

1. Selezione del LED:Utilizzo del LED 4000K, Ra80, bin di flusso 2G (139-148 lm tip.). Utilizzo del valore minimo di 139 lm per un design conservativo.
2. Calcolo della Quantità:Lumen target / Flusso min per LED = 1200 / 139 ≈ 8.6 LED. Arrotondare a 9 LED.
3. Design Elettrico:Pianificazione di un array serie-parallelo (es. 3 stringhe di 3 LED in serie) da pilotare con un driver a corrente costante. La corrente del driver è impostata a 350mA per stringa. La tensione diretta per stringa (3 LED * ~3.2V) ≈ 9.6V. Il driver deve fornire 350mA con una tensione di compliance che copra l'intervallo del bin VF (es. fino a 3*3.4V=10.2V).
4. Design Termico:Potenza totale ≈ 9 LED * 3.2V * 0.35A = 10.1W. Utilizzando la Rth j-sp di 18°C/W e puntando a una Tj massima di 105°C in un ambiente a 55°C (ΔT=50°C), la resistenza termica di sistema richiesta dalla giunzione all'ambiente è ΔT / Potenza = 50°C / 10.1W ≈ 4.95°C/W. Poiché la Rth j-sp interna del LED è già di 18°C/W, è necessario un dissipatore esterno con una resistenza termica molto bassa, evidenziando la necessità di un design efficace di MCPCB e telaio.
5. Ottico/Meccanico:L'ampio angolo di visione dei LED consente una buona diffusione della luce all'interno del riflettore o diffusore del faretto.

11. Principi Tecnici

Questo LED si basa sulla tecnologia dei semiconduttori dove la corrente elettrica che scorre attraverso un chip (tipicamente InGaN) causa la ricombinazione elettrone-lacuna, emettendo fotoni nello spettro blu. Uno strato di materiale fosforico, depositato sul chip, assorbe una parte di questa luce blu e la riemette come luce gialla. La combinazione della luce blu residua e della luce gialla convertita risulta nella percezione della luce bianca. L'esatta miscela di blu e giallo (e talvolta fosforo rosso per CRI più alto) determina la Temperatura di Colore Correlata (CCT). L'efficienza di questo processo di conversione, insieme all'efficienza elettrica del chip, determina l'efficienza luminosa complessiva (lumen per watt). Il package è progettato per proteggere il chip, fornire connessioni elettriche e gestire il calore generato, poiché il calore in eccesso degrada sia il chip che il fosforo, riducendo l'output luminoso e spostando il colore.

12. Tendenze del Settore

L'industria dei LED continua a concentrarsi sull'aumento dell'efficienza luminosa (lm/W) e sul miglioramento della qualità del colore (CRI più alto con una migliore resa spettrale, specialmente R9 per i rossi). C'è una forte tendenza verso la standardizzazione dei package (come il 3030) per semplificare le catene di approvvigionamento e il design degli apparecchi. Un'altra tendenza significativa è l'integrazione di maggiore intelligenza, spostandosi verso sistemi connessi, a luce bianca regolabile (controllo CCT e intensità). Inoltre, l'affidabilità e la durata in condizioni di alta temperatura sono costantemente migliorate attraverso progressi nella tecnologia dei chip, nella stabilità del fosforo e nei materiali di packaging. La spinta verso la sostenibilità promuove anche una maggiore efficienza e cicli di vita del prodotto più lunghi.