Scheda Tecnica LED Bianco Serie T3C 3030 - Dimensioni 3.0x3.0x0.52mm - Tensione 48-50V - Potenza 1.5W - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

La serie T3C rappresenta una soluzione LED bianco ad alte prestazioni progettata per applicazioni di illuminazione generale e architetturale. Questo LED a vista superiore è realizzato su una piattaforma di package termicamente potenziata, che consente un funzionamento affidabile in condizioni impegnative. L'ingombro compatto 3030 (3.0mm x 3.0mm) lo rende adatto a design con spazio limitato, garantendo al contempo un'uscita luminosa sostanziale.

I vantaggi chiave di questa serie includono l'elevata capacità di corrente, che supporta prestazioni robuste, e un ampio angolo di visione di 120 gradi, che assicura una distribuzione uniforme della luce. Il prodotto è conforme ai processi di saldatura a rifusione senza piombo, aderendo agli standard ambientali RoHS, il che semplifica la produzione e si allinea con i requisiti normativi globali.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Le prestazioni fondamentali sono misurate a una temperatura di giunzione (Tj) di 25°C e una corrente diretta (IF) di 25mA. Il flusso luminoso varia con la Temperatura di Colore Correlata (CCT). Per un LED 2700K (bianco caldo) con un Indice di Resa Cromatica (CRI o Ra) di 80, il flusso luminoso tipico è di 139 lumen, con un minimo di 122 lumen. All'aumentare della CCT a 6500K (bianco freddo), il flusso tipico raggiunge i 146 lumen, con un minimo di 139 lumen. Si applica una tolleranza di misura di ±7% per il flusso luminoso e di ±2 per il CRI.

La tensione diretta (VF) è specificata tra 48V (Min) e 50V (Tip) nelle stesse condizioni di 25mA, con una tolleranza di ±3%. La corrente inversa (IR) è al massimo di 10µA a una tensione inversa (VR) di 5V. Il dispositivo offre protezione contro le scariche elettrostatiche (ESD) fino a 1000V (Modello del Corpo Umano).

2.2 Valori Massimi Assoluti e Gestione Termica

I limiti di funzionamento sicuri sono fondamentali per l'affidabilità. La corrente diretta massima assoluta (IF) è di 30mA in CC, con una corrente diretta impulsiva (IFP) di 45mA consentita in condizioni specifiche (larghezza dell'impulso ≤100µs, ciclo di lavoro ≤1/10). La massima dissipazione di potenza (PD) è di 1500mW.

I parametri termici definiscono l'intervallo di funzionamento. La temperatura di giunzione (Tj) non deve superare i 120°C. Il dispositivo può operare a temperature ambiente (Topr) da -40°C a +105°C ed essere conservato (Tstg) da -40°C a +85°C. Una metrica termica chiave è la resistenza termica dalla giunzione al punto di saldatura (Rth j-sp), tipicamente di 8°C/W. Questo valore basso è il risultato del design del package termicamente potenziato, che facilita un efficiente trasferimento di calore dal chip LED al circuito stampato.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

3.1 Binning del Flusso Luminoso e della Tensione Diretta

Per garantire la coerenza di colore e luminosità nella produzione, i LED vengono suddivisi in bin. Il binning del flusso luminoso fornisce più intervalli di output per ogni CCT. Ad esempio, un LED 4000K con Ra80 può essere classificato come 2G (139-148 lm), 2H (148-156 lm) o 2J (156-164 lm). Ciò consente ai progettisti di selezionare il grado di luminosità appropriato per la loro applicazione.

Allo stesso modo, la tensione diretta viene classificata per garantire la compatibilità elettrica nel design del circuito. I bin includono 6Q (44-46V), 6R (46-48V) e 6S (48-50V). Selezionare LED dallo stesso bin di tensione aiuta a mantenere una distribuzione uniforme della corrente negli array multi-LED.

3.2 Binning della Cromaticità

La coerenza del colore è gestita attraverso un rigoroso binning della cromaticità definito sul diagramma CIE 1931. I bin sono definiti da un'ellisse MacAdam a 5 passi centrata su coordinate (x, y) specifiche per ogni CCT sia a 25°C che a 85°C di temperatura di giunzione. Questo tiene conto dello spostamento del colore con la temperatura. Ad esempio, il bin 4000K (40R5) ha un centro a x=0.3875, y=0.3868 a 25°C, con raggi dell'ellisse (a, b) rispettivamente di 0.01565 e 0.00670. Questo sistema, allineato a standard come Energy Star per 2600K-7000K, garantisce che tutti i LED all'interno di un bin appaiano visivamente identici all'occhio umano.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

I grafici forniti offrono informazioni cruciali sulle prestazioni nel mondo reale. La curva Corrente Diretta vs. Flusso Luminoso Relativo mostra che l'output luminoso aumenta con la corrente ma alla fine si satura. La curva Corrente Diretta vs. Tensione Diretta dimostra la caratteristica relazione esponenziale del diodo, fondamentale per il design del driver.

Il grafico Temperatura Ambiente vs. Flusso Luminoso Relativo è fondamentale per il design termico. Mostra che l'output luminoso diminuisce all'aumentare della temperatura ambiente (e di conseguenza della giunzione). Un dissipatore di calore adeguato è essenziale per mantenere la luminosità nominale. Al contrario, il grafico Temperatura Ambiente vs. Tensione Diretta Relativa mostra un coefficiente di temperatura negativo, dove la tensione diretta diminuisce leggermente con l'aumentare della temperatura. Il grafico della Distribuzione dell'Angolo di Visione conferma il pattern di emissione di tipo Lambertiano con un angolo di metà intensità di 120 gradi, fornendo un'illuminazione ampia e uniforme. I grafici dello Spettro dei Colori per Bianco Caldo, Naturale e Freddo illustrano le diverse distribuzioni di potenza spettrale, influenzando sia la qualità del colore che l'idoneità dell'applicazione.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

Il LED presenta un package SMD compatto con dimensioni di 3.00mm in lunghezza e larghezza e un'altezza di 0.52mm. Il pattern dei pad di saldatura è chiaramente definito, con pad separati per anodo e catodo per garantire la corretta connessione elettrica e il percorso termico ottimale verso il PCB. La polarità è indicata nella vista inferiore del package. Tutte le tolleranze non specificate sono ±0.1mm. Questo ingombro standardizzato 3030 consente una facile integrazione in sistemi ottici e linee di produzione esistenti.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

Il dispositivo è qualificato per processi di saldatura a rifusione senza piombo. Viene fornito un profilo di rifusione dettagliato per garantire giunti di saldatura affidabili senza danneggiare il LED. I parametri chiave includono: una temperatura massima del corpo del package (Tp) non superiore a 260°C, con il tempo entro 5°C da questo picco (tp) limitato a un massimo di 30 secondi. La temperatura di liquidus (TL) è di 217°C e il tempo sopra questa temperatura (tL) dovrebbe essere compreso tra 60 e 150 secondi. La velocità di riscaldamento da TL a Tp non deve superare i 3°C/secondo e la velocità di raffreddamento da Tp a TL non deve superare i 6°C/secondo. Il tempo totale da 25°C alla temperatura di picco deve essere di 8 minuti o meno. Rispettare questo profilo è essenziale per l'affidabilità a lungo termine.

7. Sistema di Numerazione dei Modelli

Il numero di parte segue un formato strutturato: T3C**851A-R****. Questo codice racchiude gli attributi chiave del prodotto. Il "3C" indica il tipo di package 3030. Le due cifre successive rappresentano la CCT (es. 27 per 2700K, 40 per 4000K). La cifra successiva indica l'Indice di Resa Cromatica (7 per Ra70, 8 per Ra80, 9 per Ra90). I caratteri successivi definiscono il numero di chip in serie e parallelo, il codice del componente e il codice colore (es. 'R' per il binning ANSI a 85°C). Questo sistema consente l'identificazione precisa e l'ordinazione della configurazione LED desiderata.

8. Raccomandazioni per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo LED è ben adatto a una varietà di applicazioni di illuminazione grazie alla sua elevata potenza in uscita e affidabilità. Gli usi principali includono l'illuminazione interna per spazi residenziali e commerciali, la sostituzione di apparecchi esistenti con tecnologia LED, l'illuminazione generale di aree e l'illuminazione architettonica o decorativa dove sia le prestazioni che il fattore di forma sono importanti.

8.2 Considerazioni di Progettazione

Quando si progetta con questo LED, devono essere considerati diversi fattori. Innanzitutto, la gestione termica è fondamentale. È necessario utilizzare un PCB a nucleo metallico (MCPCB) appropriato o un altro dissipatore di calore efficace per mantenere la temperatura di giunzione entro limiti sicuri, garantendo così una lunga vita e mantenendo il flusso luminoso. In secondo luogo, è richiesto un driver LED a corrente costante per fornire una corrente stabile di 25mA (o altra corrente progettata) al LED, poiché la tensione diretta ha una tolleranza e un coefficiente di temperatura negativo. Terzo, per array multi-LED, considerare l'uso di LED dello stesso bin di flusso e tensione per ottenere una luminosità uniforme e una condivisione della corrente. Infine, assicurarsi che il layout dei pad sul PCB corrisponda al pattern di saldatura consigliato per un'integrità ottimale del giunto saldato e delle prestazioni termiche.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

Rispetto ai LED di media potenza standard, la serie T3C 3030 offre vantaggi distinti. La sua tensione diretta più elevata (48-50V) suggerisce che possa utilizzare più chip collegati in serie all'interno del package, il che può semplificare il design del driver per determinate configurazioni rispetto a chip a bassa tensione in parallelo. Il package termicamente potenziato con una bassa Rth j-sp di 8°C/W fornisce una migliore dissipazione del calore rispetto a molti package convenzionali, consentendo correnti di pilotaggio più elevate o una maggiore longevità a correnti standard. La combinazione di un elevato output di flusso (fino a 164 lm per 5000K-6500K nel bin J) all'interno del compatto ingombro 3030 offre una densità di lumen favorevole per apparecchi efficienti in termini di spazio.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Quale corrente di driver devo usare?

R: La condizione di test standard è 25mA e il massimo assoluto è 30mA in CC. Il progetto dovrebbe basarsi su 25mA per le specifiche garantite. Superare i 30mA rischia danni permanenti.

D: In che modo la temperatura influisce sulle prestazioni?

R: Come mostrato nelle curve di prestazione, il flusso luminoso diminuisce con l'aumentare della temperatura di giunzione. Anche la tensione diretta diminuisce leggermente. Un dissipatore di calore adeguato è fondamentale per mantenere l'output e la longevità.

D: Qual è il significato dell'ellisse MacAdam a 5 passi?

R: Definisce la variazione di colore accettabile. I LED all'interno della stessa ellisse a 5 passi appariranno identici in colore alla stragrande maggioranza degli osservatori in condizioni di visione tipiche, garantendo l'uniformità del colore in un apparecchio.

D: Posso usare la saldatura a onda?

R: Il datasheet specifica solo le caratteristiche di saldatura a rifusione. La saldatura a onda in genere non è raccomandata per tali LED SMD a causa dell'eccessivo stress termico e del potenziale di contaminazione.

11. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Si consideri la progettazione di un apparecchio LED lineare per l'illuminazione d'ufficio. L'obiettivo è alta efficienza, buona qualità del colore (Ra80, 4000K) e illuminazione uniforme. Utilizzando il LED T3C 3030 nel bin di flusso 2H (148-156 lm) si garantisce un output luminoso brillante. Dovrebbe essere eseguita una simulazione termica per progettare un dissipatore in alluminio che mantenga la temperatura di giunzione al di sotto degli 85°C quando pilotato a 25mA nella temperatura ambiente prevista. I LED dovrebbero essere approvvigionati dallo stesso bin di tensione (es. 6S) e dallo stesso bin di cromaticità (40R5) per prevenire differenze di colore visibili e garantire una distribuzione uniforme della corrente quando collegati in serie. Sarebbe selezionato un driver a corrente costante che fornisca 25mA per ogni stringa in serie. L'ampio angolo di visione di 120 gradi potrebbe eliminare la necessità di ottiche secondarie in alcuni design di apparecchi diffondenti, semplificando l'assemblaggio e riducendo i costi.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

Un LED bianco funziona sul principio dell'elettroluminescenza in un materiale semiconduttore. Quando viene applicata una tensione diretta, elettroni e lacune si ricombinano all'interno della regione attiva del chip, rilasciando energia sotto forma di fotoni. La serie T3C utilizza probabilmente un chip in nitruro di gallio e indio (InGaN) che emette luce blu. Per produrre luce bianca, una parte della luce blu viene convertita in lunghezze d'onda più lunghe (giallo, rosso) da uno strato di fosforo che riveste il chip. La miscela di luce blu dal chip e luce convertita dal fosforo risulta nella percezione della luce bianca. La specifica miscela di fosfori determina la Temperatura di Colore Correlata (CCT) e l'Indice di Resa Cromatica (CRI). Il package termicamente potenziato è cruciale perché alte temperature di giunzione possono degradare il fosforo e il chip semiconduttore stesso, riducendo l'output luminoso e spostando il colore nel tempo.

13. Tendenze e Sviluppi Tecnologici

L'industria dei LED continua a evolversi verso una maggiore efficienza (lumen per watt), una migliore qualità del colore (CRI più alto e migliori valori R9 per la resa del rosso) e una maggiore affidabilità. C'è una forte attenzione alla riduzione del costo per lumen. Package termicamente potenziati, come quello utilizzato in questa serie, stanno diventando standard per gestire le maggiori densità di potenza dei chip più nuovi ed efficienti. Inoltre, c'è una tendenza verso un binning più preciso e stretto (es. ellissi MacAdam a 3 o addirittura 2 passi) per soddisfare le esigenze di applicazioni di fascia alta dove l'abbinamento perfetto del colore è critico. La spinta verso la sostenibilità promuove una maggiore efficienza e una vita più lunga, riducendo il costo totale di proprietà e l'impatto ambientale dei sistemi di illuminazione. La serie T3C, con il suo robusto design termico e le specifiche di prestazione, si allinea con queste tendenze generali del settore.