Scheda Tecnica LED ad Alta Potenza SMD 5050 - Dimensione 5.0x5.0mm - Tensione Max 6.0V - Potenza 6.3W - Documento Tecnico Luce Bianca

1. Panoramica del Prodotto

Il package 5050 rappresenta una soluzione LED di grado illuminotecnico ad alta potenza, progettata per applicazioni di illuminazione impegnative. Si tratta di un dispositivo a montaggio superficiale (SMD) compatto che offre un elevato flusso luminoso ed efficienza in un ingombro ridotto. L'obiettivo progettuale principale è fornire una sorgente luminosa affidabile e potente, adatta a un'ampia gamma di utilizzi professionali e di illuminazione generale dove è richiesta una luce bianca brillante e uniforme.

1.1 Vantaggi Principali

I principali vantaggi di questa serie LED includono l'elevata intensità luminosa, che garantisce prestazioni ottiche eccellenti. Presenta un tipico ampio angolo di visione di 120 gradi, fornendo un'illuminazione ampia e uniforme. Il prodotto è fabbricato senza piombo (Pb-free), conforme al regolamento UE REACH, e soddisfa i requisiti alogeni-free, in particolare con contenuto di Bromo (Br) inferiore a 900 ppm, Cloro (Cl) inferiore a 900 ppm e la loro somma totale inferiore a 1500 ppm. Ciò lo rende adatto per progetti attenti all'ambiente e applicazioni con restrizioni materiali severe.

1.2 Mercati e Applicazioni Target

Questo LED è progettato per applicazioni di illuminazione versatili. I suoi mercati principali includono l'illuminazione decorativa e per intrattenimento, dove qualità del colore e luminosità sono cruciali. È anche ben adatto per l'illuminazione agricola, supportando spettri per la crescita delle piante se combinato con fosfori appropriati. L'illuminazione generale è un'area applicativa principale, che comprende illuminazione indoor e outdoor. In particolare, è destinato a infrastrutture di illuminazione pubblica come lampioni, proiettori per ambienti industriali o commerciali (high-bay) e luci per stadi, dove elevata potenza e affidabilità sono fondamentali.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

Questa sezione fornisce un'interpretazione dettagliata e oggettiva dei principali parametri tecnici che definiscono le prestazioni e i limiti operativi del LED.

2.1 Valori Nominali Assoluti Massimi

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Non è raccomandato un funzionamento a o vicino a questi limiti per periodi prolungati. I valori nominali massimi assoluti sono specificati a una temperatura del punto di saldatura (T_saldatura) di 25°C.

• Corrente Diretta (I_F):1050 mA (DC). Questa è la massima corrente continua che può essere applicata.
• Dissipazione di Potenza (P_d):6300 mW (6.3 W). Questa è la massima potenza che il package può dissipare.
• Corrente Diretta Impulsiva (I_PF):2000 mA. Questa corrente più elevata è consentita solo in condizioni impulsive, non in funzionamento continuo.
• Temperatura di Esercizio (T_opr):-35°C a +105°C. L'intervallo di temperatura ambiente per un funzionamento affidabile.
• Temperatura di Magazzinaggio (T_stg):-35°C a +105°C. L'intervallo di temperatura sicuro quando il dispositivo non è alimentato.
• Resistenza Termica (R_{th J-S}):2.5 °C/W (Giunzione a Punto di Saldatura). Un valore più basso indica un migliore trasferimento di calore dal chip LED (giunzione) alla scheda. Una gestione termica efficace è fondamentale per rimanere entro il limite di temperatura di giunzione.
• Temperatura di Giunzione (T_j):125 °C (massima). La temperatura al semiconduttore stesso non deve superare questo limite per garantire longevità e prestazioni.
• Sensibilità ESD:2000 V (Modello Corpo Umano). Il dispositivo è sensibile alle scariche elettrostatiche e richiede procedure di manipolazione appropriate.
• Temperatura di Saldatura:Per la saldatura a rifusione, è specificata una temperatura di picco di 260°C per 10 secondi. Per la saldatura manuale, il limite è di 350°C per 3 secondi.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Queste caratteristiche definiscono le prestazioni tipiche del LED in condizioni operative normali, misurate a T_saldatura= 25°C e una corrente diretta (I_F) di 180mA.

• Flusso Luminoso (Φ):Varia da un minimo di 160 lm a un massimo di 255 lm, a seconda del bin specifico del prodotto (vedi Sezione 3). La tolleranza tipica è ±11%.
• Tensione Diretta (V_F):Massimo di 6.0 V a 180mA. La tolleranza tipica è ±0.1V. Il V_Feffettivo varierà in base al bin e all'unità singola.
• Indice di Resa Cromatica (CRI o R_a):Minimo di 70 per la serie standard, con una tolleranza di ±2. Sono disponibili opzioni con CRI più elevato (vedi Sezione 3.1).
• Angolo di Visione (2θ_1/2):Tipicamente 120 gradi. Questo è l'angolo totale a cui l'intensità luminosa è la metà del valore di picco.
• Corrente Inversa (I_R):Massimo di 10 µA a una tensione inversa (V_R) di 5V.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza di colore e luminosità nella produzione, i LED vengono suddivisi in bin in base a parametri chiave. Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfano requisiti applicativi specifici.

3.1 Binning dell'Indice di Resa Cromatica (CRI)

Il CRI indica quanto naturalmente una sorgente luminosa riproduce i colori rispetto a una sorgente di riferimento. Un simbolo a lettera singola nel numero di parte denota il CRI minimo. Ad esempio, 'L' corrisponde a un CRI minimo di 70, 'K' a 80, e 'H' o 'R' a 90. Il bin 'R' ha il requisito aggiuntivo di un valore R9 minimo (rosso saturo) di 50, importante per un'illuminazione di alta qualità. La tolleranza per il CRI è ±2.

3.2 Indice di Corrente Diretta

Il simbolo 'Z18' nel numero di parte indica la corrente diretta nominale per test e specifiche dei parametri, che è 180mA (I_F= 180mA).

3.3 Indice di Tensione Diretta

Il simbolo '60' denota la tensione diretta massima per il gruppo, che è 6.0V.

3.4 Binning del Flusso Luminoso

I LED vengono binnati in base al loro flusso luminoso minimo a 180mA. Il codice bin, come '160L15' o '230L15', specifica l'intervallo di flusso. Ad esempio, '230L15' significa che il flusso minimo è 230 lm e l'ampiezza del bin è 15 lm (quindi l'intervallo è 230-245 lm). La tolleranza complessiva del flusso è ±11%.

3.5 Binning della Tensione Diretta

Anche la tensione viene binnata per aiutare nella progettazione del driver e nell'abbinamento di corrente negli array. I gruppi sono definiti da un codice a due cifre come '52B', dove '52' indica la tensione minima (5.2V) e 'B' è l'identificatore del bin. L'intervallo per '52B' è 5.2V a 5.4V. Altri bin includono '54B' (5.4-5.6V), '56B' (5.6-5.8V) e '58B' (5.8-6.0V). La tolleranza è ±0.1V.

3.6 Binning delle Coordinate Cromatiche (Temperatura di Colore)

La Temperatura di Colore Correlata (CCT) è controllata binnando le coordinate cromatiche (x, y) sul diagramma CIE 1931. La scheda tecnica fornisce scatole di coordinate dettagliate per diverse CCT come 1800K, 2200K e 2700K (Bianco Caldo), e altre fino a 6500K (Bianco Freddo). Ogni CCT ha più sub-bin (es. 18K-A, 18K-B) per garantire una stretta coerenza di colore. L'intervallo di riferimento per i bin 1800K, ad esempio, è tra 1765K e 1960K, a seconda del sub-bin specifico selezionato.

4. Lista di Produzione di Massa e Decodifica del Numero di Parte

Viene fornito un elenco dei prodotti standard in produzione di massa. Ad esempio, il numero di parteXI5050EE/LKE-H5023060Z18/2Npuò essere decodificato come segue:

• XI5050EE/LKE:Famiglia prodotto base (LED ad Alta Potenza SMD 5050).
• H:Prefisso per il codice prestazionale.
• 50:Codice Temperatura di Colore Correlata (CCT), rappresentante 5000K.
• 230:Codice flusso luminoso minimo, rappresentante 230 lm.
• 60:Indice tensione diretta (6.0V max).
• Z18:Indice corrente diretta (180mA).
• /2N:Specifica del package o della bobina.

Pertanto, questa parte specifica è un LED a 5000K (bianco neutro) con un flusso minimo di 230 lm, una tensione diretta massima di 6.0V a 180mA e un CRI di almeno 70 (implicito nella serie standard). La tabella di produzione di massa elenca varianti da 1800K a 6500K con i corrispondenti valori di flusso minimo e tipico a diverse correnti di test (180mA, 640mA, 750mA).

5. Considerazioni di Progettazione Applicativa

5.1 Gestione Termica

Data l'elevata dissipazione di potenza (fino a 6.3W) e il limite critico di temperatura di giunzione di 125°C, una gestione termica efficace è l'aspetto progettuale più cruciale. La bassa resistenza termica di 2.5 °C/W da giunzione a punto di saldatura è vantaggiosa, ma richiede un PCB ben progettato con adeguati via termici e, spesso, il collegamento a un dissipatore. La massima temperatura ambiente operativa è 105°C, ma la corrente e la luminosità effettivamente raggiungibili saranno inferiori ad alte temperature ambiente a causa della derating termico.

5.2 Alimentazione Elettrica

Un driver a corrente costante è obbligatorio per un funzionamento affidabile. Il driver deve essere selezionato in base alla corrente operativa desiderata (fino a 1050 mA massima continua) e al bin di tensione diretta dei LED utilizzati. Per connessioni in serie, deve essere considerato il V_Ftotale della stringa. Il dispositivo è sensibile alla tensione inversa, con un massimo di 5V prima che si verifichi una significativa dispersione; i circuiti devono proteggere dalla polarizzazione inversa.

5.3 ESD e Manipolazione

La classificazione di sensibilità ESD di 2000V (HBM) richiede le normali precauzioni ESD durante la manipolazione, l'assemblaggio e l'installazione. Utilizzare postazioni di lavoro, braccialetti e contenitori conduttivi messi a terra.

5.4 Processo di Saldatura

Rispettare rigorosamente il profilo di saldatura: rifusione con un picco di 260°C per non più di 10 secondi. Evitare tempi eccessivi al di sopra della temperatura del liquidus. Per la riparazione, la saldatura manuale a 350°C deve essere limitata a 3 secondi per pad. Questi limiti prevengono danni all'attacco del die interno, ai bond dei fili e al package plastico.

6. Analisi delle Prestazioni e Tendenze

6.1 Efficienza Luminosa

Sebbene non esplicitamente dichiarata come lm/W, l'efficienza può essere calcolata dai dati. Per la parte a 5000K, 230 lm min a 180mA e un V_Ftipico forse di 5.6V (potenza = 1.008W), l'efficienza minima è di circa 228 lm/W. A correnti più elevate come 750mA, il flusso tipico è 835 lm. Assumendo un V_Fpiù alto a quella corrente (es. 6.2V, potenza = 4.65W), l'efficienza tipica sarebbe di circa 180 lm/W. Ciò dimostra la natura ad alta efficienza di questo LED di grado illuminotecnico, sebbene l'efficienza diminuisca a correnti più elevate a causa di maggiori perdite termiche ed elettriche.

6.2 Qualità e Coerenza del Colore

La disponibilità di opzioni CRI fino a 90 (con R9 > 50) e un binning cromatico stretto riflette la domanda del mercato per luce bianca di alta qualità in applicazioni professionali. La struttura multi-bin per ogni CCT consente ai produttori di offrire prodotti con un abbinamento colore molto stretto per applicazioni dove la coerenza da lotto a lotto è critica, come nell'illuminazione architetturale o commerciale.

6.3 Ottimizzazione Specifica per Applicazione

L'ampia gamma di CCT (1800K-6500K) consente ai progettisti di adattare la luce a specifici ambienti: bianco caldo (1800K-3000K) per ambienti accoglienti o decorativi, bianco neutro (3500K-5000K) per illuminazione generale e d'ufficio, e bianco freddo (5700K-6500K) per illuminazione task o per simulare la luce diurna. L'elevato flusso in uscita lo rende adatto a sostituire sorgenti luminose tradizionali in progetti di retrofit o a progettare nuovi apparecchi efficienti.

7. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Qual è il vantaggio principale del package 5050?

R: L'ingombro di 5.0mm x 5.0mm offre un eccellente equilibrio tra elevata potenza luminosa (da un'area emissiva relativamente ampia) ed efficienza dello spazio sulla scheda. Consente una buona dissipazione termica mantenendo un fattore di forma compatto adatto a molti design di apparecchi.

D: Posso pilotare questo LED alla sua corrente massima di 1050mA in modo continuo?

R: Sebbene tecnicamente possibile, non è raccomandato un funzionamento continuo al valore nominale massimo assoluto per prestazioni affidabili a lungo termine. La corrente operativa massima pratica sarà inferiore ed è determinata dal design termico del sistema (PCB, dissipatore, temperatura ambiente) per garantire che la temperatura di giunzione (T_j) rimanga sicuramente al di sotto di 125°C. Le curve di derating, sebbene non fornite in questo estratto, sono essenziali per tale progettazione.

D: Come scelgo il bin CRI corretto?

R: Per applicazioni dove l'aspetto del colore è critico (es. retail, musei, gallerie d'arte, residenziale di alta gamma), scegliere un bin CRI alto (80, 85, 90). Il bin 'R' (CRI 90, R9>50) è particolarmente buono per riprodurre le tonalità rosse. Per l'illuminazione generale o utilitaria dove il costo è un fattore più importante, il bin CRI 70 standard è spesso sufficiente.

D: Perché l'angolo di visione è di 120 gradi?

R: Un ampio angolo di visione è desiderabile per molte applicazioni di illuminazione generale perché fornisce un'illuminazione ampia e uniforme, riducendo ombre dure e abbagliamento. È ideale per illuminazione d'area, downlight e pannelli dove è necessario un fascio ampio senza ottiche secondarie. Per faretti, verrebbero utilizzate lenti secondarie per restringere il fascio.

D: Cosa significa la conformità "Alogeni Free" per il mio prodotto?

R: Significa che i materiali del LED rispettano le restrizioni sui ritardanti di fiamma a base di bromo e cloro. Ciò è importante per soddisfare alcune normative ambientali (come IEC 61249-2-21), ridurre le emissioni tossiche in caso di incendio, ed è spesso richiesto in elettronica di consumo, automotive e altre certificazioni eco-label.