LED SMD 3.0x3.0x0.55mm Bianco - Specifica Tecnica - Tensione Diretta 3.0-3.8V - Potenza 3.42W - Flusso Luminoso fino a 300lm

1. Panoramica del Prodotto

Il presente documento tecnico dettaglia le specifiche per un diodo emettitore di luce (LED) bianco ad alta luminosità, progettato per applicazioni a montaggio superficiale (SMT). Il LED è realizzato utilizzando un chip semiconduttore blu combinato con un rivestimento al fosforo per produrre luce bianca. È alloggiato in un compatto package SMC (Surface-Mount Chip), che lo rende idoneo per processi di assemblaggio automatizzati. Il prodotto è caratterizzato da un’elevata emissione luminosa, un ampio angolo di visione e un’elevata affidabilità nelle normali condizioni operative.

1.1 Caratteristiche Principali

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• Package SMC:Il dispositivo utilizza un robusto package chip per montaggio superficiale, progettato per stabilità meccanica e una gestione termica efficiente.
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• Angolo di Visione Estremamente Ampio:Un angolo di visione tipico (2θ1/2) di 120 gradi garantisce una distribuzione della luce ampia e uniforme, ideale per l'illuminazione d'ambiente e il backlighting.
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• Compatibilità con Assemblaggio SMT:Completamente compatibile con le linee standard di assemblaggio a montaggio superficiale, inclusi i macchinari pick-and-place e i processi di saldatura a rifusione.
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• Confezionamento in Nastro e Bobina:Fornito in formato nastro e bobina per facilitare la produzione automatizzata ad alta velocità.
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• Livello di Sensibilità all'Umidità (MSL):Classificato di Livello 3 secondo gli standard di settore. Ciò richiede che il dispositivo venga essiccato se esposto alle condizioni ambientali oltre il tempo specificato prima della saldatura a rifusione, per prevenire il fenomeno del "popcorn cracking".
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• Conformità RoHS:Il prodotto è fabbricato in conformità alla direttiva sulla restrizione delle sostanze pericolose (RoHS), garantendo l'assenza di piombo, mercurio, cadmio e altri materiali limitati.
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1.2 Applicazioni

Questo LED versatile è progettato per una vasta gamma di applicazioni di illuminazione, tra cui, ma non limitate a:

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• Retroilluminazione:Fonte di luce primaria per pannelli LCD in televisori, monitor per computer e display strumentali.
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• Luci Spia (Indicator):Illuminazione per interruttori, pulsanti e simboli di stato in elettronica di consumo e apparecchiature industriali.
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• Illuminazione Decorativa/Ambientale:Adatto per illuminazione decorativa interna, illuminazione d'accento e apparecchi a luce tubolare.
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• Sistemi di Visualizzazione:Utilizzo in cartellonistica interna, display informativi e pannelli pubblicitari.
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• Illuminazione Generale:Qualsiasi applicazione che richieda una fonte di luce bianca compatta, efficiente e luminosa.
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2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Le metriche di prestazione fondamentali sono definite in condizioni di test standardizzate, con una temperatura sul punto di saldatura (Ts) di 25°C. Questi parametri sono fondamentali per la progettazione del circuito e l'integrazione di sistema.

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• Tensione Diretta (VF):Misurata a una corrente diretta (IF) di 800mA, la caduta di tensione ai capi del LED è tipicamente compresa tra 3.0V e 3.8V, con un valore nominale di 3.4V. Questo parametro è essenziale per determinare la tensione dell'alimentatore e il progetto del driver.
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• Corrente Inversa (IR):Applicando una tensione inversa (VR) di 5V, la corrente di dispersione è specificata con un massimo di 10 µA. Ciò indica le caratteristiche del diodo in polarizzazione inversa.
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• Flusso Luminoso (Φ):L'emissione totale di luce visibile, misurata in lumen (lm). A 800mA, il flusso luminoso ha un valore tipico di 250lm, con un minimo di 210lm e un massimo di 300lm. Questo definisce il livello di luminosità del LED.
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• Angolo di Visione (2θ1/2):L'angolo completo a cui l'intensità luminosa è la metà dell'intensità massima. Un valore tipico di 120 gradi indica un fascio luminoso molto ampio.
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• Resistenza Termica (RTHJ-S):La resistenza termica giunzione-punto di saldatura è tipicamente di 12°C/W. Questo valore è fondamentale per i calcoli di gestione termica, poiché definisce quanto facilmente il calore possa dissiparsi dalla giunzione del semiconduttore al PCB.
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2.2 Valori Massimi Assoluti (Absolute Maximum Ratings)

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Il funzionamento a questi limiti o oltre non è garantito e dovrebbe essere evitato in progetti affidabili.

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• Dissipazione di Potenza (PD):La dissipazione di potenza massima ammissibile è di 3420 mW. Superare questo limite può portare a surriscaldamento e guasto catastrofico.
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• Corrente Diretta (IF):La massima corrente diretta continua è di 900 mA.
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• Corrente Diretta di Picco (IFP):È ammessa una corrente di picco di breve durata di 1200 mA in condizioni pulsate (duty cycle 1/10, larghezza impulso 0.1ms).
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• Tensione Inversa (VR):La massima tensione inversa ammissibile è di 5V. Applicare una tensione inversa più elevata può causare il breakdown della giunzione.
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• Scariche Elettrostatiche (ESD):La tensione di tenuta ESD secondo il modello del corpo umano (HBM) è di 2000V. Sebbene la resa superi il 90% a questo livello, sono comunque obbligatorie le opportune precauzioni di manipolazione ESD durante l'assemblaggio.
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• Intervalli di Temperatura:La temperatura di funzionamento (TOPR) varia da -40°C a +85°C. La temperatura di stoccaggio (Tstg) varia da -40°C a +100°C. La temperatura massima di giunzione (TJ) è di 125°C.
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3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nella produzione di massa, i LED vengono suddivisi in bin (classi) in base ai parametri elettrici e ottici chiave misurati a IF=800mA. Cið consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfino specifici requisiti applicativi per tensione e luminosità.

3.1 Binning della Tensione Diretta (VF)

La tensione diretta è categorizzata in bin indicati da codici come G0, H0, I0, J0, K0, ecc. Ogni codice corrisponde a un intervallo di tensione specifico (es. G0: 2.8-3.0V, H0: 3.0-3.2V). Ciò aiuta nell'abbinamento di LED per connessioni in serie, garantendo una distribuzione uniforme della corrente.

3.2 Binning del Flusso Luminoso (Φ)

L'emissione del flusso luminoso è classificata utilizzando codici come A210, A220, A230, ecc., dove il numero indica il flusso luminoso minimo in lumen per quel bin (es. A210: 210-220 lm, A220: 220-230 lm). Cið consente un controllo preciso del livello di luminosità nell'applicazione finale.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene i dati grafici specifici siano referenziati nel documento come "Tipiche curve delle caratteristiche ottiche", i parametri elettrici permettono di dedurre le principali tendenze prestazionali.

4.1 Relazione Corrente-Tensione (I-V)

La tensione diretta aumenta con la corrente diretta in modo non lineare, tipico delle caratteristiche di un diodo. I progettisti devono tenerne conto nella scelta delle resistenze di limitazione o dei driver a corrente costante, per garantire che il LED operi nel suo intervallo di tensione specificato alla corrente desiderata.

4.2 Dipendenza dalla Temperatura

La tensione diretta tipicamente diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Al contrario, l'emissione luminosa generalmente si degrada con l'aumento della temperatura. La resistenza termica specificata di 12°C/W è un fattore chiave; ad esempio, dissipare 3W innalzerebbe la temperatura di giunzione di circa 36°C sopra la temperatura del punto di saldatura. Un adeguato dissipatore termico sul PCB è essenziale per mantenere le prestazioni e la longevità.

4.3 Caratteristiche Spettrali

Essendo un LED bianco a conversione di fosfori basato su un chip blu, lo spettro della luce emessa consiste in un picco blu primario dal chip e un'emissione più ampia di giallo/bianco dal fosforo. Lo spettro combinato definisce la temperatura di colore correlata (CCT) e l'indice di resa cromatica (CRI), sebbene valori specifici non siano dettagliati in questo documento.

5. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

5.1 Dimensioni del Package

Il LED ha un ingombro compatto con dimensioni complessive di 3.00mm in lunghezza, 3.00mm in larghezza e un'altezza di 0.55mm. Tutte le tolleranze dimensionali sono ±0.1mm salvo diversa specifica. Il package include una lente che contribuisce all'ampio angolo di visione.

5.2 Design del Pad e Identificazione della Polarità

La vista inferiore del package mostra due pad di saldatura. Il pad con area maggiore o una marcatura specifica (spesso un simbolo "+" o "-" o un angolo smussato) denota il terminale anodo (positivo). L'altro pad è il catodo (negativo). Il corretto orientamento della polarità durante il layout del PCB e l'assemblaggio è critico per il corretto funzionamento. Viene fornito il pattern dei pad raccomandato per garantire la formazione di giunti di saldatura affidabili e resistenza meccanica.

6. Linee Guida per la Saldatura e l'Assemblaggio

6.1 Istruzioni per la Saldatura a Rifusione SMT

Il LED è progettato per resistere ai profili standard di saldatura a rifusione a infrarossi o convezione. È raccomandato un tipico profilo senza piombo (SnAgCu) con una temperatura di picco non superiore a 260°C. Le velocità di rampa termica e i tempi di stabilizzazione dovrebbero seguire le linee guida per i componenti MSL Livello 3 per prevenire shock termici e guasti legati all'umidità.

6.2 Precauzioni per la Manipolazione e la Riparazione

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• Uso del Saldatore:Se è necessaria una saldatura manuale o una riparazione, utilizzare un saldatore a temperatura controllata con una temperatura della punta inferiore a 350°C e un tempo di contatto molto breve (meno di 3 secondi) per evitare di danneggiare il package in plastica o i bonding interni.
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• Riparazioni:I componenti non dovrebbero essere risaldati più di due volte. Un'esposizione eccessiva al calore può degradarne le prestazioni.
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• Avvertenze:Evitare di applicare stress meccanico alla lente. Non toccare la superficie della lente con le mani nude o strumenti contaminati, poiché oli e residui possono influenzare l'emissione luminosa e causare scolorimenti.
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7. Confezionamento e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche di Confezionamento

I LED sono confezionati in nastro portante sagomato con dimensioni specifiche delle tasche per trattenere il dispositivo in modo sicuro. Il nastro è avvolto su bobine. Sono definite le dimensioni standard delle bobine e la quantità per bobina per adattarsi alle attrezzature automatizzate.

7.2 Etichetta e Protezione dall'Umidità

Ogni bobina include un'etichetta che specifica il numero di parte, la quantità, i codici di bin, il codice data e altre informazioni di tracciabilità. Il prodotto è imballato con barriere resistenti all'umidità (come essiccante e schede indicatrici di umidità) all'interno di sacchetti sigillati, come richiesto per i componenti MSL Livello 3. Questi sacchetti sono poi inseriti in scatole di cartone protettive per spedizione e stoccaggio.

8. Suggerimenti Applicativi e Considerazioni di Progetto

8.1 Gestione Termica nel Progetto

Data la capacità di dissipazione fino a 3.42W, una gestione termica efficace sul circuito stampato (PCB) è fondamentale. I progettisti dovrebbero utilizzare un PCB con un'adeguata area di rame (pad termici o piani) collegata ai pad di saldatura del LED per fungere da dissipatore. I via termici possono essere utilizzati per trasferire il calore agli strati interni o inferiori. Mantenere la temperatura di giunzione ben al di sotto del valore massimo di 125°C è essenziale per l'affidabilità a lungo termine e per prevenire il decadimento del flusso luminoso.

8.2 Considerazioni sull'Alimentazione Elettrica

Per garantire un'emissione luminosa stabile e costante, è altamente raccomandato pilotare il LED con una sorgente di corrente costante, al contrario di una sorgente di tensione costante con una resistenza in serie. Ciò compensa le variazioni della tensione diretta (sia da unità a unità sia con la temperatura). Il driver dovrebbe essere dimensionato per la massima corrente continua di 900mA e fornire un'adeguata protezione da sovracorrente e tensione inversa.

8.3 Progetto Ottico per Applicazioni Target

Per applicazioni di retroilluminazione, un array di questi LED combinato con una lastra guida luce (LGP) e film diffusori può creare un'illuminazione superficiale uniforme. L'angolo di visione di 120 gradi è vantaggioso per ridurre il numero di LED richiesti. Per uso come indicatore, l'ampio angolo garantisce la visibilità da varie direzioni.

9. Confronto Tecnico e Elementi di Distinzione

Sebbene un confronto diretto con altri prodotti non sia fornito nel documento originale, le caratteristiche distintive chiave di questo LED possono essere dedotte dai suoi parametri:

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• Elevata Densita di Flusso Luminoso:Emettere fino a 300lm da un'area di 3.0x3.0mm rappresenta un alto rapporto luminosità/dimensioni.
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• Prestazioni Termiche Bilanciate:Una resistenza termica di 12°C/W è competitiva per un package SMC, consentendo correnti di pilotaggio più elevate senza un eccessivo innalzamento della temperatura quando correttamente dissipato.
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• Robusta Compatibilità SMT:La classificazione MSL Livello 3 e la compatibilità con i profili standard di rifusione lo rendono adatto per ambienti di produzione ad alto volume con un'adeguata manipolazione.
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10. Domande Frequenti basate sui Parametri Tecnici

10.1 Qual è la massima corrente con cui posso pilotare questo LED?

La corrente diretta continua massima assoluta è 900mA. Tuttavia, la corrente operativa raccomandata per il flusso luminoso e la tensione specificati è 800mA. Lavorare a 900mA produrrà più luce ma genererà anche più calore, richiedendo una gestione termica eccezionale per rimanere entro il limite di temperatura di giunzione. La corrente impulsiva di picco può essere di 1200mA in condizioni specifiche.

10.2 Come interpreto i codici di binning quando ordino?

È necessario specificare sia il bin della tensione diretta (es. I0 per 3.2-3.4V) che il bin del flusso luminoso (es. A250 per 250-260 lm) per assicurarsi di ricevere LED con le precise caratteristiche elettriche e ottiche necessarie per il proprio progetto, specialmente per configurazioni in serie o parallelo.

10.3 Quali precauzioni sono necessarie per lo stoccaggio prima dell'assemblaggio?

Essendo un componente MSL Livello 3, il dispositivo deve essere stoccato nella sua originale busta sigillata a barriera di umidità. Una volta aperta la busta, la "vita a banco" (tempo consentito di esposizione alle condizioni ambientali della fabbrica) è tipicamente di 168 ore (7 giorni) a ≤ 30°C/60% UR. Se questo tempo viene superato, i componenti devono essere essiccati secondo il profilo raccomandato (es. 125°C per 24 ore) prima della saldatura a rifusione.

11. Casi Pratici di Applicazione

11.1 Caso Studio: Unita di Retroilluminazione per Monitor LCD

Un array di 50 di questi LED può essere disposto lungo il bordo della lastra guida luce di un monitor da 24 pollici. Pilotati ciascuno a 700mA (deratati per una maggiore durata), forniscono un flusso luminoso sufficiente per uno schermo luminoso e uniforme. Il package SMT consente un profilo sottile del monitor, e l'ampio angolo di visione dei LED contribuisce a un'illuminazione edge-lit uniforme.

11.2 Caso Studio: Indicatori per Pannelli di Controllo Industriali

Utilizzato come spia di stato su un pannello di controllo di una macchina industriale, un singolo LED per indicatore, pilotato da un alimentatore a 5V tramite una semplice resistenza di limitazione calcolata per ~800mA. L'alta luminosità e l'ampio angolo di visione garantiscono che l'indicatore sia chiaramente visibile agli operatori da varie angolazioni in un ambiente industriale illuminato.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

La luce bianca è generata attraverso un processo chiamato conversione di fosfori. Il cuore del LED è un chip semiconduttore che emette luce blu quando una corrente elettrica lo attraversa in direzione diretta (elettroluminescenza). Questa luce blu viene poi parzialmente assorbita da uno strato di materiale fosforico giallo (o una miscela di rosso e verde) depositato sul chip o attorno ad esso. Il fosforo riemette questa energia come luce di lunghezze d'onda più lunghe (gialla). La combinazione della luce blu residua e della luce gialla convertita appare bianca all'occhio umano. La tonalità esatta del bianco (fredda, neutra, calda) è determinata dalla composizione e dallo spessore dello strato di fosforo.

13. Tendenze di Sviluppo Tecnologico

L'evoluzione dei LED SMD bianchi come questo è guidata da diverse tendenze chiave:Aumento dell'Efficienza (lm/W):La ricerca in corso si concentra sul miglioramento dell'efficienza quantica interna del chip blu e dell'efficienza di conversione del fosforo per estrarre più lumen per watt di ingresso elettrico.Miglioramento della Qualità del Colore:Gli sviluppi nella tecnologia dei fosfori mirano a migliorare l'Indice di Resa Cromatica (CRI) per una luce più naturale, specialmente per display di alta gamma e illuminazione generale.Miniaturizzazione e Maggiore Densità di Potenza:La spinta verso package più piccoli in grado di gestire correnti di pilotaggio e dissipazione di potenza più elevate continua, consentendo soluzioni di illuminazione più luminose e compatte.Maggiore Affidabilità e Durata:I progressi nei materiali di packaging, nelle tecnologie di attacco del die e nella stabilità dei fosfori stanno estendendo la durata operativa e il mantenimento del lumen dei LED in condizioni operative severe.