Scheda Tecnica LED Bianco Serie T5C 5050 - Dimensione 5.0x5.0x1.9mm - Tensione 25V - Potenza 4W - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

La serie T5C rappresenta un LED bianco ad alte prestazioni, con emissione frontale, progettato per applicazioni di illuminazione generale impegnative. Utilizzando un package termicamente ottimizzato, questo componente di dimensioni 5050 fornisce un elevato flusso luminoso ed è in grado di gestire correnti di pilotaggio elevate. Il suo fattore di forma compatto e l'ampio angolo di visione lo rendono adatto a una varietà di progetti illuminotecnici dove spazio ed efficienza sono critici. Il prodotto è conforme ai processi di saldatura a rifusione senza piombo e rispetta gli standard RoHS, garantendo responsabilità ambientale nella produzione e nell'uso finale.

1.1 Applicazioni Target

Questo LED è progettato per un'ampia applicabilità nel settore dell'illuminazione. I principali casi d'uso includono l'illuminazione interna per spazi residenziali e commerciali, la sostituzione di apparecchi esistenti con tecnologia LED, l'illuminazione di uso generale e l'illuminazione architettonica o decorativa dove sia le prestazioni che l'estetica sono importanti. Il suo design robusto supporta un funzionamento affidabile in questi diversi ambienti.

2. Analisi dei Parametri Tecnici

Una profonda comprensione dei parametri del dispositivo è essenziale per una progettazione ottimale del sistema. Le seguenti sezioni analizzano le principali caratteristiche elettriche, ottiche e termiche.

2.1 Caratteristiche Elettro-Ottiche

In condizioni di test standard (Corrente Diretta, IF = 160mA e Temperatura di Giunzione, Tj = 25°C), il LED mostra metriche di prestazioni specifiche correlate alla sua Temperatura di Colore Correlata (CCT) e all'Indice di Resa Cromatica (Ra). Ad esempio, un LED 4000K con Ra70 ha un flusso luminoso tipico di 655 lumen (lm), con un valore minimo specificato di 600 lm. Al diminuire della CCT (es. a 2700K) o all'aumentare della resa cromatica (es. a Ra90), il flusso luminoso tipico generalmente diminuisce, riflettendo i compromessi della tecnologia dei fosfori. Tutte le misure di flusso luminoso hanno una tolleranza di ±7%, mentre le misure di Ra hanno una tolleranza di ±2.

2.2 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente. La corrente diretta massima assoluta (IF) è 240 mA, con una corrente diretta impulsiva (IFP) di 360 mA in condizioni specifiche (larghezza dell'impulso ≤ 100µs, ciclo di lavoro ≤ 1/10). La massima dissipazione di potenza (PD) è 6480 mW. Il dispositivo può sopportare una tensione inversa (VR) fino a 5V. L'intervallo di temperatura di funzionamento (Topr) è da -40°C a +105°C, e l'intervallo di temperatura di conservazione (Tstg) è da -40°C a +85°C. La massima temperatura di giunzione ammissibile (Tj) è 120°C. Per l'assemblaggio, la temperatura di saldatura (Tsld) è specificata per i processi a rifusione: 230°C o 260°C per un massimo di 10 secondi.

2.3 Caratteristiche Elettriche/Ottiche a Tj=25°C

Questa sezione dettaglia i parametri operativi tipici. La tensione diretta (VF) varia da un minimo di 23V a un massimo di 27V, con un valore tipico di 25V a IF=160mA (tolleranza ±3%). La corrente inversa (IR) è un massimo di 10 µA a VR=5V. L'angolo di visione (2θ1/2), definito come l'angolo fuori asse dove l'intensità è la metà del valore di picco, è tipicamente di 120 gradi. Un parametro critico per la gestione termica è la resistenza termica dalla giunzione del LED al punto di saldatura su un MCPCB (Rth j-sp), che è tipicamente di 2,5 °C/W. Il dispositivo ha un livello di resistenza alle scariche elettrostatiche (ESD) di 1000V (Modello del Corpo Umano).

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza di colore e luminosità nella produzione, i LED vengono suddivisi in bin. La serie T5C utilizza un sistema di binning multidimensionale che copre flusso luminoso, tensione diretta e cromaticità.

3.1 Binning del Flusso Luminoso

I LED sono raggruppati in base al loro flusso luminoso misurato a 160mA. Ogni combinazione di CCT e CRI ha specifici bin di flusso denotati da codici di due lettere (es. GL, GM, GN). Ad esempio, un LED 4000K Ra70 può essere binnato come GN (600-650 lm min), GP (650-700 lm), GQ (700-750 lm) o GR (750-800 lm). Le versioni con CRI più alto (Ra90) per la stessa CCT hanno tipicamente bin di flusso inferiori, a partire da GK (450-500 lm). Ciò consente ai progettisti di selezionare il grado di luminosità appropriato per la loro applicazione.

3.2 Binning della Tensione Diretta

Anche la tensione diretta viene binnata per aiutare nella progettazione del circuito per la regolazione della corrente. I bin sono codificati come 6D (22-24V), 6E (24-26V) e 6F (26-28V), tutti misurati a IF=160mA. Conoscere il bin VF aiuta a calcolare i requisiti dell'alimentatore e il carico termico in modo più accurato.

3.3 Binning della Cromaticità (Coerenza del Colore)

I LED vengono binnati all'interno di un'ellisse MacAdam a 5 step sul diagramma di cromaticità CIE, che è uno standard per definire le differenze di colore percettibili. Ogni CCT (es. 2700K, 3000K) ha una coordinata centrale definita (x, y) e un'ellisse definita dai parametri (a, b, Φ). Ad esempio, il bin 4000K (40R5) è centrato su x=0,3875, y=0,3868. Questo binning stretto garantisce che i LED dello stesso bin appaiano quasi identici in colore all'occhio umano, il che è cruciale per apparecchi con più LED. Lo standard di binning Energy Star è applicato a tutti i prodotti da 2600K a 7000K.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

I dati grafici forniscono informazioni sul comportamento del LED in condizioni variabili.

4.1 Distribuzione Spettrale

La scheda tecnica include gli spettri di colore per le versioni Ra70, Ra80 e Ra90. Questi grafici mostrano l'intensità relativa attraverso le lunghezze d'onda. I LED con CRI più alto (Ra90) mostrano tipicamente uno spettro più pieno, specialmente nella regione del rosso, rispetto ai LED Ra70, il che spiega la loro migliore resa cromatica ma spesso un'efficacia complessiva leggermente inferiore.

4.2 Angolo di Visione e Intensità

Il grafico di distribuzione dell'angolo di visione conferma l'ampio pattern di emissione, tipicamente lambertiano, con un semiangolo di 120 gradi. Ciò fornisce un'illuminazione uniforme su un'ampia area, adatta per l'illuminazione generale.

4.3 Corrente vs. Caratteristiche

La curva Corrente Diretta vs. Intensità Relativa mostra come l'output luminoso aumenti con la corrente, tipicamente in modo sub-lineare a correnti più elevate a causa del calo di efficienza. La curva Corrente Diretta vs. Tensione Diretta illustra la relazione esponenziale V-I del diodo, che è vitale per progettare driver a corrente costante.

4.4 Dipendenza dalla Temperatura

I grafici chiave illustrano i cambiamenti di prestazione con la temperatura ambiente (Ta). La curva Temperatura Ambiente vs. Flusso Luminoso Relativo mostra la diminuzione dell'output luminoso all'aumentare della temperatura, un fattore critico per la gestione termica. La curva Temperatura Ambiente vs. Tensione Diretta Relativa mostra VF che diminuisce con l'aumentare della temperatura (coefficiente di temperatura negativo). Il grafico Ta vs. Spostamento CIE x, y dimostra come il punto di colore emesso possa spostarsi con la temperatura. Infine, il grafico Corrente Diretta Massima vs. Temperatura Ambiente definisce la linea di derating; all'aumentare della temperatura ambiente, la corrente di pilotaggio massima ammissibile deve essere ridotta per evitare di superare il limite di temperatura di giunzione.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il LED ha un footprint 5050, il che significa che le dimensioni del suo package sono approssimativamente 5,0mm x 5,0mm. L'altezza complessiva è di 1,9mm. I disegni meccanici dettagliati mostrano le viste dall'alto e dal basso, inclusa la forma della lente e il layout dei pad. Le dimensioni critiche includono le dimensioni e le distanze dei pad, essenziali per il design del layout PCB per garantire una corretta saldatura e conduzione termica.

5.2 Design del Pad di Saldatura e Polarità

La vista dal basso indica chiaramente i pad dell'anodo e del catodo. Il pattern di saldatura è progettato per stabilità ed efficace trasferimento di calore dal die del LED. Il catodo è tipicamente contrassegnato o ha una forma specifica del pad (es. una tacca o un pad più grande) per l'identificazione. La scheda tecnica specifica le dimensioni consigliate del pad di saldatura sul PCB per ottenere una giunzione saldata affidabile e prestazioni termiche ottimali.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

Il dispositivo è adatto per la saldatura a rifusione senza piombo. È specificato il profilo di temperatura di saldatura massimo: le temperature di picco di 230°C o 260°C non devono essere superate per più di 10 secondi. È fondamentale seguire i profili di rifusione consigliati per evitare shock termici o danni al package del LED e ai materiali interni. Le precauzioni includono evitare stress meccanici durante il posizionamento e assicurarsi che il PCB e il LED siano puliti e privi di umidità prima della saldatura (considerare la pre-essiccazione se necessario). La conservazione deve avvenire in un ambiente asciutto e controllato entro l'intervallo di temperatura specificato (-40°C a +85°C).

7. Informazioni per l'Ordine e Numerazione del Modello

Il numero di parte segue un sistema strutturato: T5C***81C-R****. Una scomposizione dettagliata spiega ogni segmento (da X1 a X10). I parametri selezionabili chiave includono: Codice Tipo (X1, es. '5C' per 5050), Codice CCT (X2, es. '40' per 4000K), Codice Resa Cromatica (X3, es. '8' per Ra80), numero di chip in serie e parallelo (X4, X5) e un Codice Colore (X7) che indica standard di prestazione come ANSI o ERP. Questo sistema consente di ordinare con precisione il bin di prestazione desiderato.

8. Considerazioni per la Progettazione dell'Applicazione

8.1 Gestione Termica

Data l'alta potenza (fino a 4W tipici a 160mA, 25V) e la resistenza termica tipica di 2,5 °C/W, un efficace dissipatore di calore è fondamentale. La massima temperatura di giunzione di 120°C non deve essere superata. I calcoli di progetto devono considerare la temperatura ambiente, il percorso termico dalla giunzione al dissipatore e la corrente di pilotaggio. L'uso della curva di derating (Corrente Diretta Massima vs. Temperatura Ambiente) è essenziale per ambienti ad alta temperatura.

8.2 Pilotaggio Elettrico

Si raccomanda vivamente un driver a corrente costante per garantire un output luminoso stabile e una lunga durata. Il driver deve essere scelto in base al bin della tensione diretta e alla corrente operativa desiderata (fino al massimo assoluto di 240mA DC). È consigliata anche la protezione contro la tensione inversa e i picchi di tensione transitori. La sensibilità ESD (1000V HBM) richiede le precauzioni standard di manipolazione ESD durante l'assemblaggio.

8.3 Integrazione Ottica

L'ampio angolo di visione di 120 gradi potrebbe richiedere ottiche secondarie (lenti o riflettori) per ottenere pattern di fascio specifici per applicazioni come faretti o downlight. Il design a emissione frontale facilita l'emissione diretta in tali ottiche.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

La serie T5C si differenzia grazie alla combinazione di un elevato flusso luminoso da un package 5050 compatto e una caratteristica di alta tensione diretta (tipica 25V), che può essere vantaggiosa per ridurre i requisiti di corrente in configurazioni a stringa in serie. Il design del package termicamente migliorato, evidenziato dalla resistenza termica specificata, mira a una migliore affidabilità e sostenibilità delle prestazioni rispetto ai package standard. Il binning completo su flusso, tensione e strette ellissi di cromaticità offre ai progettisti un alto livello di coerenza per prodotti di illuminazione di qualità.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Qual è l'efficacia tipica di questo LED?

R: L'efficacia (lumen per watt) può essere calcolata. Per un LED 4000K Ra70 con 655 lm tipici a 160mA e 25V (4W di input), l'efficacia tipica è di circa 164 lm/W. L'efficacia effettiva del sistema sarà inferiore a causa delle perdite del driver e degli effetti termici.

D: Come seleziono il bin giusto per il mio progetto?

R: Scegli la CCT (X2) e il CRI (X3) in base ai requisiti di illuminazione dell'applicazione. Quindi, seleziona un bin di flusso luminoso (dalla tabella di binning) che soddisfi le tue esigenze di luminosità. Il bin della tensione (6D/E/F) può essere selezionato in base all'intervallo di tensione di conformità del tuo driver.

D: Posso pilotare questo LED alla sua corrente massima assoluta di 240mA in modo continuo?

R: Ciò è possibile solo se la gestione termica è eccezionalmente efficace, mantenendo la temperatura di giunzione ben al di sotto dei 120°C. Nella maggior parte dei progetti pratici, è più sicuro operare a o al di sotto della corrente di test di 160mA per garantire longevità e mantenere l'efficienza. Fare sempre riferimento alla curva di derating per la specifica temperatura ambiente.

D: Cosa significa "ellisse MacAdam a 5 step" per la coerenza del colore?

R: Significa che tutti i LED all'interno di questo bin hanno coordinate di cromaticità così vicine che la differenza di colore è impercettibile o appena percettibile per la maggior parte degli osservatori in condizioni di visione standard. Un'ellisse a 5 step è uno standard comune del settore per il mixing di colore di alta qualità.

11. Studio di Caso Pratico di Progettazione

Consideriamo la progettazione di un pannello luminoso LED di alta qualità 4000K Ra80. Il progettista seleziona la serie T5C per il suo alto output e coerenza. Dalla tabella di binning, specifica il bin di flusso GN (600-650 lm min) per raggiungere la luminosità target del pannello. Sceglie il bin di tensione 6E (24-26V) per adattarsi all'intervallo di tensione di uscita del suo driver a corrente costante. Un PCB a nucleo metallico (MCPCB) è progettato con pad che corrispondono alle raccomandazioni della scheda tecnica. Il design termico calcola la dimensione richiesta del dissipatore in base al numero di LED, ai 2,5 °C/W di Rth j-sp, alla temperatura ambiente prevista di 45°C e a una corrente di pilotaggio scelta di 150mA (leggermente inferiore alla corrente di test per un margine). Il driver è selezionato per fornire un output stabile di 150mA con una tensione di conformità che copra la tensione totale in serie di tutti i LED. Questo approccio sistematico, basato sui parametri della scheda tecnica, garantisce un prodotto di illuminazione affidabile, efficiente e coerente.

12. Principio di Funzionamento

Un LED bianco funziona sul principio dell'elettroluminescenza in un materiale semiconduttore, tipicamente nitruro di indio e gallio (InGaN) per l'emissione blu. Quando viene applicata una tensione diretta, elettroni e lacune si ricombinano nella regione attiva, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce blu). Questa luce blu colpisce quindi un rivestimento di fosforo depositato sul chip semiconduttore o nelle sue vicinanze. Il fosforo assorbe una porzione della luce blu e la riemette come luce su uno spettro più ampio, principalmente nelle regioni gialla e rossa. La combinazione della luce blu residua e della luce gialla/rossa convertita dal fosforo risulta nella percezione della luce bianca. Le esatte proporzioni di luce blu e luce convertita dal fosforo determinano la Temperatura di Colore Correlata (CCT), mentre l'ampiezza e la composizione dello spettro di emissione del fosforo influenzano l'Indice di Resa Cromatica (CRI).

13. Tendenze Tecnologiche

L'industria dell'illuminazione a stato solido continua ad evolversi con diverse tendenze chiave. L'efficacia (lumen per watt) è in costante aumento attraverso miglioramenti nell'efficienza quantica interna, nell'estrazione della luce e nella tecnologia dei fosfori. C'è una forte attenzione al miglioramento della qualità del colore, andando oltre il Ra (CRI) verso metriche come R9 (resa del rosso saturo) e TM-30 (Rf, Rg) per una valutazione del colore più accurata. La miniaturizzazione persiste, consentendo densità più elevate e design più flessibili. L'illuminazione intelligente e connessa, che integra sensori e controlli, sta diventando più diffusa. Inoltre, l'affidabilità e la durata in condizioni operative reali (inclusa alta temperatura e umidità) rimangono aree critiche di sviluppo, così come la spinta verso processi e materiali di produzione più sostenibili.