Scheda Tecnica LED Bianco SMD5050 - Dimensioni 5.0x5.0x1.6mm - Tensione 3.2V - Potenza 0.306W - Documentazione Tecnica

1. Panoramica del Prodotto

La serie SMD5050 è un LED bianco ad alta luminosità e a montaggio superficiale, progettato per applicazioni di illuminazione generale. Questa serie offre una gamma di temperature di colore dal bianco caldo al bianco freddo, con opzioni per diversi indici di resa cromatica (CRI). Il package presenta un ingombro compatto di 5.0mm x 5.0mm, rendendolo adatto a progetti con vincoli di spazio che richiedono un'illuminazione uniforme ed efficiente.

1.1 Caratteristiche Principali e Applicazioni Target

I principali vantaggi del LED SMD5050 includono l'elevata emissione di flusso luminoso, l'ampio angolo di visione di 120 gradi e le prestazioni robuste in un intervallo di temperatura specificato. È progettato per l'affidabilità in vari apparecchi di illuminazione, inclusi quelli per l'illuminazione architettonica, decorativa, per retroilluminazione di display e segnaletica. Il design del prodotto facilita una gestione termica efficiente e la facilità di assemblaggio nei processi automatizzati di tecnologia a montaggio superficiale (SMT).

2. Analisi dei Parametri Tecnici

Questa sezione fornisce un'interpretazione dettagliata e oggettiva dei principali parametri elettrici, ottici e termici specificati per il LED SMD5050.

2.1 Valori Massimi Assoluti

I seguenti parametri definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al LED. Il funzionamento in queste condizioni non è garantito.

• Corrente Diretta (IF): 90 mA (Continuo)
• Corrente Diretta di Impulso (IFP): 120 mA (Larghezza impulso ≤10ms, Ciclo di lavoro ≤1/10)
• Dissipazione di Potenza (PD): 306 mW
• Temperatura di Esercizio (Topr): -40°C a +80°C
• Temperatura di Magazzinaggio (Tstg): -40°C a +80°C
• Temperatura di Giunzione (Tj): 125°C
• Temperatura di Saldatura (Tsld): 200°C o 230°C per 10 secondi (Rifusione)

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche Tipiche

Misurato in condizioni di test standard di T_s= 25°C e I_F= 60mA.

• Tensione Diretta (V_F): Tipica 3.2V, Massima 3.4V (Tolleranza: ±0.08V)
• Tensione Inversa (V_R): 5V
• Corrente Inversa (I_R): Massima 10 µA
• Angolo di Visione (2θ_1/2): 120°

3. Spiegazione del Sistema di Binning

La serie SMD5050 utilizza un sistema di binning completo per garantire la coerenza di colore e luminosità, fondamentale per le applicazioni di illuminazione.

3.1 Binning della Temperatura di Colore (CCT)

I LED sono classificati in bin standard di Temperatura di Colore Correlata (CCT), ciascuno associato a specifiche regioni di cromaticità sul diagramma CIE. I bin standard per l'ordine sono:

• 2700K (Regioni: 8A, 8B, 8C, 8D)
• 3000K (Regioni: 7A, 7B, 7C, 7D)
• 3500K (Regioni: 6A, 6B, 6C, 6D)
• 4000K (Regioni: 5A, 5B, 5C, 5D)
• 4500K (Regioni: 4A, 4B, 4C, 4D, 4R, 4S, 4T, 4U)
• 5000K (Regioni: 3A, 3B, 3C, 3D, 3R, 3S, 3T, 3U)
• 5700K (Regioni: 2A, 2B, 2C, 2D, 2R, 2S, 2T, 2U)
• 6500K (Regioni: 1A, 1B, 1C, 1D, 1R, 1S, 1T, 1U)
• 8000K (Regioni: 0A, 0B, 0C, 0D, 0R, 0S, 0T, 0U)

Nota: L'ordine del prodotto specifica il flusso luminoso minimo e l'esatta regione di cromaticità, non un valore massimo di flusso.

3.2 Binning del Flusso Luminoso

Il flusso luminoso è classificato in base alla temperatura di colore e all'Indice di Resa Cromatica (CRI). La seguente tabella illustra i bin standard di flusso a I_F=60mA. Le tolleranze sono ±7% per il flusso luminoso e ±2 per il CRI.

• CRI 70, Bianco Caldo (2700-3700K): Codice 1E (18-20 lm), 1F (20-22 lm)
• CRI 70, Bianco Neutro (3700-5000K): Codice 1E (18-20 lm), 1F (20-22 lm), 1G (22-24 lm)
• CRI 70, Bianco Freddo (5000-10000K): Codice 1E (18-20 lm), 1F (20-22 lm), 1G (22-24 lm), 1H (24-26 lm)
• CRI 80-85, Bianco Caldo (2700-3700K): Codice 1D (16-18 lm), 1E (18-20 lm)
• CRI 80-85, Bianco Neutro (3700-5300K): Codice 1D (16-18 lm), 1E (18-20 lm), 1F (20-22 lm)
• CRI 80-85, Bianco Freddo (5300-10000K): Codice 1E (18-20 lm), 1F (20-22 lm)
• CRI 90-93, Bianco Caldo (2700-3700K): Codice 1C (14-16 lm), 1D (16-18 lm)

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Comprendere la relazione tra pilotaggio elettrico, output ottico e temperatura è essenziale per un progetto di circuito e una gestione termica ottimali.

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

La curva I-V è caratteristica di un diodo a semiconduttore. Per l'SMD5050, la tensione diretta tipica è di 3.2V a 60mA. I progettisti devono assicurarsi che il circuito limitatore di corrente (es. driver a corrente costante o resistore) sia progettato per operare entro l'intervallo di tensione specificato per mantenere un'emissione luminosa stabile e prevenire un'eccessiva dissipazione di potenza.

4.2 Corrente Diretta vs. Flusso Luminoso Relativo

Questa curva mostra che l'output luminoso aumenta con la corrente diretta ma non in modo lineare. Operare significativamente al di sopra della corrente di test (60mA) può portare a una ridotta efficienza (lumen per watt) e a un degrado accelerato a causa dell'aumento della temperatura di giunzione. La corrente massima continua di 90mA dovrebbe essere considerata il limite superiore di progetto.

4.3 Temperatura di Giunzione vs. Distribuzione Spettrale di Potenza Relativa

All'aumentare della temperatura di giunzione del LED, l'output spettrale può spostarsi. Per i LED bianchi, questo si manifesta spesso come un cambiamento nella temperatura di colore e una potenziale diminuzione del flusso luminoso. Un efficace dissipatore di calore è cruciale per mantenere colore e luminosità stabili durante la vita del prodotto.

4.4 Distribuzione Spettrale di Potenza Relativa

Il grafico spettrale illustra le caratteristiche di emissione per diversi intervalli di CCT (es. 2600-3700K, 3700-5000K, 5000-10000K). I LED bianco caldo hanno più energia nelle lunghezze d'onda più lunghe (rosso/giallo), mentre i LED bianco freddo hanno un picco nella regione blu, integrato dalla luce gialla convertita dal fosforo. Questa informazione è vitale per applicazioni con requisiti di colore specifici.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package e Disegno di Contorno

Il package SMD5050 ha dimensioni nominali di 5.0mm (L) x 5.0mm (L) x 1.6mm (A). I disegni meccanici dettagliati specificano le dimensioni critiche, inclusa la dimensione della lente, il posizionamento del lead frame e le tolleranze generali (es. ±0.10mm per dimensioni .X, ±0.05mm per dimensioni .XX).

5.2 Layout dei Pad e Progetto dello Stencil

La scheda tecnica fornisce il layout consigliato dei pad (footprint) e i progetti dello stencil per la pasta saldante per garantire la formazione affidabile dei giunti di saldatura durante la rifusione. Rispettare queste raccomandazioni è essenziale per un corretto allineamento, trasferimento termico e resistenza meccanica. Il progetto del pad include tipicamente sei pad (per una configurazione a 3 chip) con dimensioni specifiche per facilitare la saldatura e la dissipazione del calore.

6. Linee Guida per la Saldatura e l'Assemblaggio

6.1 Sensibilità all'Umidità e Pre-riscaldo (Baking)

Il LED SMD5050 è sensibile all'umidità (classificato MSL secondo IPC/JEDEC J-STD-020C).

• Magazzinaggio: Le buste non aperte devono essere conservate al di sotto di 30°C e 85% UR. Dopo l'apertura, conservare al di sotto di 30°C e 60% UR, preferibilmente in un armadio a secco o in un contenitore sigillato con essiccante.
• Tempo di Utilizzo a Piede Macchina (Floor Life): Utilizzare entro 12 ore dall'apertura della busta barriera all'umidità.
• Requisito di Pre-riscaldo (Baking): Se il dispositivo è esposto oltre il tempo di utilizzo a piede macchina o se la scheda indicatrice di umidità mostra umidità eccessiva, è necessario il pre-riscaldo prima della rifusione.
• Metodo di Pre-riscaldo (Baking): Preriscaldare a 60°C per 24 ore. Non superare i 60°C. La rifusione deve avvenire entro 1 ora dal pre-riscaldo, oppure i componenti devono essere riportati in un ambiente di magazzinaggio asciutto (<20% UR).

6.2 Profilo di Rifusione (Reflow)

Il LED può sopportare una temperatura di picco di rifusione di 200°C o 230°C per un massimo di 10 secondi. È fondamentale seguire un profilo di rifusione standard e controllato per saldature senza piombo, assicurando che le velocità di preriscaldamento, stabilizzazione, rifusione e raffreddamento siano entro limiti accettabili per prevenire shock termici o danni alla lente epossidica e al die interno.

7. Protezione dalle Scariche Elettrostatiche (ESD)

I LED sono dispositivi a semiconduttore suscettibili ai danni da ESD, in particolare i tipi bianco, verde, blu e viola.

• Generazione di ESD: Può verificarsi per attrito, induzione o conduzione.
• Danno Potenziale: L'ESD può causare difetti latenti (aumento della corrente di dispersione, riduzione della luminosità/spostamento del colore) o guasto catastrofico (mancato funzionamento completo).
• Precauzioni: Implementare misure standard di controllo ESD: utilizzare postazioni di lavoro messe a terra, braccialetti, tappetini conduttivi per pavimenti e imballaggi antistatici. Manipolare i LED solo in aree protette da ESD.

8. Regola di Numerazione del Modello

Il codice prodotto segue una struttura specifica per denotare gli attributi chiave. Il formato generale è:T□□ □□ □ □ □ – □□□ □□. La suddivisione include codici per:

• Contorno del Package: es. '5A' per 5050N.
• Numero di Chip: es. '3' per un design a 3 chip.
• Codice Ottico: es. '00' per nessuna lente, '01' con lente.
• Codice Colore: es. 'L' per Bianco Caldo (<3700K), 'C' per Bianco Neutro (3700-5000K), 'W' per Bianco Freddo (>5000K).
• Codice Interno: Riferimento interno del produttore.
• Codice CCT: Specifica il bin della temperatura di colore.
• Codice Flusso Luminoso: Specifica il bin del flusso (es. 1E, 1F).

9. Suggerimenti Applicativi e Considerazioni di Progetto

9.1 Scenari Applicativi Tipici

• Illuminazione Architettonica e Decorativa: Illuminazione a incasso, illuminazione d'accento e strisce lineari dove sono necessarie alta luminosità e distribuzione uniforme della luce.
• Retroilluminazione: Pannelli a illuminazione laterale o diretta per segnaletica, display e pannelli di controllo.
• Illuminazione Generale: Integrati in moduli per faretti, pannelli luminosi e altri apparecchi di illuminazione, spesso in array.

9.2 Considerazioni Critiche di Progetto

• Gestione Termica: La temperatura massima di giunzione è 125°C. Un corretto progetto del PCB con adeguati via termici e, se necessario, un dissipatore di calore esterno è obbligatorio per mantenere T_jentro limiti di sicurezza, specialmente quando si pilota a correnti più elevate o in alte temperature ambientali. Ciò garantisce affidabilità a lungo termine e output luminoso stabile.
• Pilotaggio della Corrente:** Utilizzare sempre un driver a corrente costante o una resistenza limitatrice di corrente. Non è consigliato pilotare con una sorgente a tensione costante in quanto può portare a fuga termica (thermal runaway). Il driver deve essere progettato per accogliere la variazione della tensione diretta (tolleranza).
• Progetto Ottico: L'angolo di visione di 120 gradi fornisce un'illuminazione ampia. Per fasci focalizzati, potrebbero essere necessarie ottiche secondarie (lenti o riflettori) progettate per l'ingombro 5050.
• Binning per la Coerenza: Per applicazioni che richiedono colore e luminosità uniformi (es. array multi-LED), specificare un binning stretto sia per CCT che per flusso luminoso al fornitore.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

10.1 Qual è la differenza tra la tensione diretta tipica e quella massima?

La tensione diretta tipica (3.2V) è il valore atteso in condizioni di test standard. Il massimo (3.4V) è il limite superiore per il bin del prodotto. Il vostro circuito di pilotaggio deve essere in grado di fornire tensione sufficiente per accogliere LED alla V_Fmassima per garantirne l'accensione e il corretto funzionamento.

10.2 Posso pilotare questo LED a 90mA in modo continuo?

Sebbene 90mA sia la corrente continua massima assoluta, operare a questo livello genererà calore significativo e probabilmente ridurrà la durata del LED a causa dell'elevata temperatura di giunzione. Per un'affidabilità e un'efficienza ottimali, è consigliabile progettare per una corrente di pilotaggio inferiore, come la condizione di test di 60mA o un valore determinato dalle vostre capacità di gestione termica.

10.3 Perché è necessario il pre-riscaldo (baking) prima della saldatura?

Il package in plastica può assorbire umidità dall'atmosfera. Durante il processo di rifusione ad alta temperatura, questa umidità intrappolata può espandersi rapidamente, causando delaminazione interna, crepe o "popcorning", che porta a guasti immediati o latenti. Il pre-riscaldo rimuove questa umidità assorbita.

10.4 Come interpreto il codice del bin del flusso luminoso (es. 1F)?

Il codice del bin del flusso (come 1F) corrisponde a un intervallo specifico di output luminoso misurato in lumen a 60mA. Ad esempio, il codice 1F per un LED bianco freddo a CRI 70 garantisce un minimo di 20 lumen e un massimo tipico di 22 lumen, con una tolleranza di misura di ±7%. Si seleziona il bin in base al requisito di luminosità per la propria applicazione.