RF-40QI32DS-FH-N Specifica Tecnica LED Bianco - Package PLCC-2 - 2.8x3.5x1.82mm - 3.0V - 60mA - 22.5lm - CRI97 4290K

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento descrive in dettaglio le specifiche di un diodo a emissione di luce (LED) bianco ad alta resa cromatica in un package standard per montaggio superficiale PLCC-2. Il dispositivo è realizzato utilizzando un chip semiconduttore violetto combinato con fosfori per produrre luce bianca, risultando ideale per applicazioni che richiedono un'accurata rappresentazione dei colori.

1.1 Vantaggi Principali

Il LED offre diversi vantaggi chiave che lo rendono una scelta affidabile per progetti elettronici moderni:

• Package PLCC-2:Package standard del settore che garantisce compatibilità con i processi di assemblaggio automatizzati.
• Angolo di Visione Estremamente Ampio:Un tipico angolo a metà intensità di 120 gradi fornisce una distribuzione della luce uniforme.
• Completa Compatibilità SMT:Progettato per essere utilizzato in tutti i processi standard di tecnologia a montaggio superficiale e rifusione della saldatura.
• Confezionamento in Nastro e Bobina:Disponibile su nastro portacomponenti avvolto su bobina per assemblaggio automatico pick-and-place ad alto volume.
• Sensibilità all'Umidità:Classificato MSL (Livello di Sensibilità all'Umidità) 3, che indica la necessità di precauzioni standard di manipolazione.
• Conformità Ambientale:Il prodotto è conforme alla direttiva RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose).

1.2 Mercato Obiettivo & Applicazioni

Questo LED è progettato per illuminazione generale e segnalazione dove la buona qualità del colore è importante. Le sue principali aree di applicazione includono:

• Indicatori ottici di stato su dispositivi elettronici e pannelli di controllo.
• Retroilluminazione per display informativi interni e segnaletica.
• Applicazioni generali di illuminazione tubolare.
• Illuminazione generale ad ampio spettro dove un alto CRI è vantaggioso.

Nota Importante:Il prodotto è esplicitamente indicato come non adatto per l'uso in strisce flessibili, probabilmente a causa delle considerazioni sullo stress meccanico sul package.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

Le prestazioni del LED sono definite in condizioni standard di prova ad una temperatura di giunzione (Ts) di 25°C.

2.1 Caratteristiche Elettro-Ottiche

I parametri operativi primari ad una corrente diretta (IF) di 60mA sono i seguenti:

• Tensione Diretta (VF):3.0V tipico, con un intervallo da 2.9V (Min) a 3.2V (Max). Questo parametro è cruciale per calcolare il valore della resistenza in serie o progettare un driver a corrente costante.
• Flusso Luminoso (Φ):22.5 lumen tipici, con un intervallo da 20 lm (Min) a 26 lm (Max). Questa misura quantifica l'emissione totale di luce visibile.
• Angolo di Visione (2θ½):120 gradi tipici, definisce l'ampiezza angolare in cui l'intensità luminosa è almeno la metà dell'intensità di picco.
• Indice di Resa Cromatica (CRI):97 tipico, con un minimo di 95. Questo valore eccezionalmente alto indica l'abilità del LED di rivelare fedelmente i veri colori degli oggetti illuminati, rendendolo ideale per illuminazione commerciale, museale o task lighting.
• Corrente Inversa (IR):Massimo di 10 µA ad una tensione inversa (VR) di 5V, indica la corrente di dispersione nello stato spento.
• Resistenza Termica (R_THJ-S):20 °C/W tipici dalla giunzione al punto di saldatura. Questo valore è critico per la progettazione della gestione termica, poiché definisce quanto aumenterà la temperatura di giunzione per ogni watt di potenza dissipata.

2.2 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente. Non è garantito il funzionamento a questi limiti o oltre.

• Dissipazione di Potenza (P_D):576 mW
• Corrente Diretta Continua (I_F):180 mA
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):300 mA (con ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms)
• Tensione Inversa (V_R):5 V
• Scarica Elettrostatica (ESD) HBM:2000 V (Nota: Resa oltre il 90% a questo livello, ma è comunque richiesta protezione ESD durante la manipolazione).
• Temperatura Operativa & di Magazzinaggio (T_OPR, T_STG):-40°C a +100°C
• Temperatura Massima di Giunzione (T_J):125°C

Regola Critica di Progettazione:La massima corrente operativa deve essere determinata dopo aver misurato la temperatura effettiva del package nell'applicazione, per garantire che la temperatura di giunzione non superi i 125°C.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire coerenza nella produzione di massa, i LED sono suddivisi in bin (lotti) in base a parametri chiave misurati ad I_F= 60mA.

3.1 Binning della Tensione Diretta (VF)

I LED sono categorizzati in tre gruppi di tensione, il che aiuta nella progettazione di alimentatori stabili e nel raggiungere una luminosità uniforme negli array.

• Bin G2:2.9V – 3.0V
• Bin H1:3.0V – 3.1V
• Bin H2:3.1V – 3.2V

3.2 Binning del Flusso Luminoso (Φ)

L'emissione luminosa è suddivisa in tre gruppi di flusso, consentendo ai progettisti di selezionare il livello di luminosità appropriato per la loro applicazione.

• Bin QED:20 – 22 lumen
• Bin QGD:22 – 24 lumen
• Bin QHA:24 – 26 lumen

3.3 Binning della Cromaticità / Temperatura Colore

Il documento fa riferimento al diagramma di cromaticità CIE 1931 e fornisce specifici set di coordinate (es. 40A, 40B, 40C, 40D, 40K) che definiscono regioni quadrilatere o esagonali sul diagramma. Il bin principale menzionato per questo codice articolo sembra essere centrato attorno ad una temperatura colore correlata (CCT) di circa 4290K, come indicato dal codice bin "40K" e dal suffisso del codice articolo. Le precise coordinate colore garantiscono un controllo rigoroso del punto bianco, essenziale per applicazioni dove la consistenza del colore tra più LED è critica.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

4.1 Tensione Diretta vs. Corrente Diretta (Curva I-V)

La caratteristica curva I-V mostra la relazione tra la tensione applicata al LED e la corrente risultante. Per questo dispositivo, alla tipica corrente operativa di 60mA, la tensione diretta è approssimativamente 3.0V. La curva è non lineare, mostrando una caratteristica standard di accensione del diodo. Questi dati sono essenziali per selezionare una topologia di driver limitatore di corrente appropriata (resistivo o a corrente costante).

4.2 Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta

Questa curva dimostra come l'emissione luminosa scala con la corrente di pilotaggio. L'emissione aumenta in modo sub-lineare con la corrente. Mentre pilotare a correnti più alte produce più luce, genera anche più calore, il che può ridurre l'efficienza (efficacia luminosa) e potenzialmente abbreviare la vita del LED se la gestione termica è inadeguata. Operare alla corrente raccomandata di 60mA o al di sotto di essa garantisce prestazioni e affidabilità ottimali.

5. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

5.1 Dimensioni e Tolleranze del Package

Il package PLCC-2 ha le seguenti dimensioni critiche (tutte in millimetri, con tolleranza generale di ±0.05mm salvo diversa specifica):

• Lunghezza Totale:3.50 mm
• Larghezza Totale:2.80 mm
• Altezza Totale:1.82 mm (tipica)
• Larghezza del Terminale:0.48 mm (tipica)
• Passo tra Terminali:2.10 mm (tra i centri di anodo e catodo)

Viste dettagliate dall'alto, laterale, dal basso e della polarità sono fornite nei disegni dimensionali.

5.2 Identificazione della Polarità e Pattern dei Pad di Saldatura

Una chiara marcatura di polarità è essenziale per un corretto assemblaggio. Il design del package incorpora un indicatore di polarità. Il pattern raccomandato per i pad di saldatura (land pattern) è anch'esso fornito per garantire un filetto di saldatura affidabile e un corretto allineamento durante la rifusione, fattori critici per le prestazioni termiche e la resistenza meccanica.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Istruzioni per Saldatura SMT a Rifusione

Il LED è adatto per processi standard di saldatura a rifusione a infrarossi o convezione. Il rispetto del profilo di rifusione raccomandato è cruciale. I parametri chiave includono tipicamente:

• Preriscaldamento:Un incremento graduale per attivare il flussante della pasta saldante e minimizzare lo shock termico.
• Stabilizzazione/Pre-rifusione:Un periodo ad una temperatura inferiore al punto di liquidus per garantire un riscaldamento uniforme del componente e della scheda.
• Rifusione:Una zona di temperatura di picco dove la pasta saldante fonde. La temperatura di picco deve essere controllata per evitare danni ai materiali interni del LED (epossidica, fosfori, wire bond) assicurando al contempo la corretta formazione del giunto saldato. La temperatura massima sul corpo non deve superare il limite nominale.
• Raffreddamento:Un periodo di raffreddamento controllato per solidificare i giunti saldati.

Consultare la sezione specifica delle istruzioni SMT per il profilo esatto temperatura-tempo.

6.2 Precauzioni per Manipolazione e Magazzinaggio

• Protezione ESD:Sebbene il dispositivo abbia un rating ESD HBM di 2000V, è necessario utilizzare precauzioni ESD standard (postazioni di lavoro messe a terra, braccialetti) durante la manipolazione per prevenire danni cumulativi.
• Sensibilità all'Umidità:Essendo un componente MSL Livello 3, la busta deve essere sottoposta a "baking" (essiccazione) prima della saldatura se il tempo di esposizione all'esterno della confezione sigillata con essiccante supera il limite specificato (tipicamente 168 ore a ≤30°C/60% UR).
• Evitare Stress Meccanico:Non applicare forze eccessive sulla lente o sui terminali.
• Pulizia:Evitare la contaminazione della superficie della lente, poiché può ridurre l'emissione luminosa.

7. Confezionamento e Affidabilità

7.1 Specifica di Confezionamento

Il prodotto è fornito in una busta barriera resistente all'umidità con essiccante, posto su nastro portacomponenti goffrato avvolto su bobina. Sono fornite le dimensioni dettagliate delle tasche del nastro portacomponenti e della bobina stessa per garantire la compatibilità con le attrezzature di assemblaggio automatico. Un'etichetta sulla bobina specifica il codice articolo, la quantità, i codici bin e le informazioni di tracciabilità del lotto.

7.2 Test di Affidabilità

Il prodotto è sottoposto a una serie di test di affidabilità per garantirne le prestazioni a lungo termine sotto vari stress ambientali. Mentre le condizioni specifiche sono elencate in una tabella dedicata, i test tipici per i LED includono:

• Vita Operativa ad Alta Temperatura (HTOL):Testa la longevità in condizioni di funzionamento continuo a temperatura elevata.
• Cicli Termici:Testa la resistenza allo shock termico e allo stress meccanico da dilatazione/contrazione.
• Test di Umidità:Valuta la resistenza all'ingresso di umidità.
• Resistenza al Calore della Saldatura:Verifica che il package possa resistere al processo di saldatura.

Sono definiti criteri specifici per giudicare i guasti (ad esempio, variazioni di tensione diretta, flusso luminoso, o guasto catastrofico) dopo questi test.

8. Considerazioni per Applicazione e Progettazione

8.1 Gestione Termica

Data la resistenza termica di 20°C/W, un efficace smaltimento del calore è fondamentale, specialmente quando si pilota a correnti superiori ai 60mA nominali o ad alte temperature ambientali. Il percorso primario di dissipazione del calore è attraverso i pad di saldatura al circuito stampato (PCB). Utilizzare un PCB con fori termici (thermal vias) sotto il pad termico del LED (se applicabile) collegati a un piano di massa o a un'area dedicata per il dissipatore è una pratica standard per ridurre la resistenza termica dalla giunzione all'ambiente (R_THJ-A). Calcolare sempre la temperatura di giunzione attesa: T_J= T_A+ (P_D* R_THJ-A), e garantire che T_J <125°C.

8.2 Pilotaggio Elettrico

Per stabilità e longevità ottimali, pilotare il LED con una sorgente di corrente costante piuttosto che con una tensione costante con una resistenza in serie, specialmente in applicazioni dove la temperatura varia o è richiesta una luminosità costante. La sorgente di corrente costante regola automaticamente la tensione per mantenere la corrente impostata, compensando il coefficiente di temperatura negativo della tensione diretta del LED.

8.3 Progettazione Ottica

L'angolo di visione di 120 gradi produce un pattern di emissione simile a Lambertiano. Per applicazioni che richiedono un fascio più stretto, è necessario utilizzare ottiche secondarie (lenti o riflettori). L'alto CRI rende questo LED adatto per aree dove la discriminazione del colore è importante, ma i progettisti dovrebbero essere consapevoli che i LED bianchi ad alto CRI spesso hanno un'efficacia luminosa leggermente inferiore rispetto ai LED bianchi standard.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto ai LED bianchi standard di media potenza, il differenziatore chiave di questo prodotto è il suo Indice di Resa Cromatica eccezionalmente alto (CRI ≥95). La maggior parte dei LED bianchi generici ha un CRI nell'intervallo 70-80. Questo alto CRI è ottenuto attraverso una formulazione precisa dei fosfori e controllo del processo, rendendolo ideale per applicazioni dove la qualità del colore non può essere compromessa, sebbene a un costo potenzialmente più alto e un'efficienza leggermente inferiore rispetto ai LED bianchi standard.

10. Domande Frequenti (Basate sui Dati Tecnici)

10.1 Qual è la corrente operativa raccomandata?

Le specifiche sono principalmente caratterizzate a 60mA, che è il punto operativo tipico raccomandato per un equilibrio di emissione luminosa, efficacia e affidabilità. Può essere operato fino al massimo assoluto di 180mA, ma solo con un'eccellente gestione termica per mantenere sotto controllo la temperatura di giunzione.

10.2 Come interpreto i codici bin quando ordino?

Il codice articolo (es. RF-40QI32DS-FH-N) spesso contiene informazioni codificate. È necessario specificare il bin V_Frichiesto (G2, H1, H2) e il bin Flusso (QED, QGD, QHA) in base al design del circuito e ai requisiti di luminosità. Il "40" nel codice articolo e il bin di cromaticità "40K" citato indicano il gruppo nominale di temperatura colore.

10.3 Perché non è adatto per strisce flessibili?

Le strisce flessibili subiscono continue flessioni durante l'installazione e l'uso. Il rigido package PLCC-2 e i suoi giunti saldati sono suscettibili a rottura sotto tale stress meccanico ripetuto, portando al guasto. I LED per strisce flessibili utilizzano tipicamente un package più morbido e resiliente o sono rivestiti in modo speciale per resistere alla flessione.

11. Esempio Pratico di Caso d'Uso

Scenario: Progettazione di una lampada da tavolo di alta qualità.Un progettista necessita di luce uniforme, brillante con un'ottima resa cromatica per una lampada da tavolo. Seleziona questo LED per il suo alto CRI (97), garantendo che documenti e oggetti appaiano con i loro colori reali. Progetta un PCB a nucleo metallico (MCPCB) che funga da dissipatore, pilotando 12 LED in serie con un driver a corrente costante impostato a 60mA per LED. L'ampio angolo di visione di 120 gradi fornisce una buona copertura senza ombre nette. Il progettista specifica il bin tensione H1 e il bin flusso QGD per garantire luminosità e caduta di tensione coerenti su tutti i 12 LED della stringa in serie.

12. Principio di Funzionamento

Questo è un LED bianco a conversione di fosforo. Un chip semiconduttore a base di nitruro di gallio emette luce nello spettro violetto/ultravioletto. Questa luce primaria non viene emessa direttamente. Invece, eccita uno strato di materiale fosforico depositato sul chip o intorno ad esso. Il fosforo assorbe i fotoni violetti ad alta energia e ri-emette luce su uno spettro più ampio nelle regioni gialla e rossa. La combinazione della luce violetta/blu residua non convertita dal chip e dell'emissione gialla/rossa ampia del fosforo si mescola per produrre luce bianca. L'esatta composizione e spessore dello strato di fosforo determinano la temperatura colore correlata (CCT) e l'Indice di Resa Cromatica (CRI) della luce bianca risultante.

13. Tendenze Tecnologiche

La tendenza generale nella tecnologia LED è verso una maggiore efficacia (più lumen per watt), una migliore qualità del colore (CRI più alto e consistenza cromatica più precisa) e un'affidabilità aumentata. Per package di media potenza come il PLCC-2, i miglioramenti spesso derivano da design di chip più efficienti, formulazioni avanzate di fosfori con bande di emissione più strette per una migliore gamma cromatica e materiali per package migliorati per una minore resistenza termica e temperature operative massime più elevate. Il settore si sta anche concentrando sulla riduzione dei costi e sul miglioramento della sostenibilità attraverso la scelta dei materiali e dei processi di produzione. Il prodotto qui documentato rappresenta un'implementazione attuale che enfatizza l'alta qualità del colore all'interno di un formato di package standard ed economico.