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 ad alta luminosità e montaggio superficiale, progettato per applicazioni di illuminazione generale. Questa serie offre luce bianca in varie temperature di colore correlate (CCT), tra cui Bianco Caldo, Bianco Neutro e Bianco Freddo, con opzioni per diversi valori di Indice di Resa Cromatica (CRI). Il package presenta un ingombro compatto di 5.0mm x 5.0mm, rendendolo adatto per progetti con vincoli di spazio che richiedono un'illuminazione uniforme ed efficiente.

Il vantaggio principale di questa serie risiede nel suo sistema di binning standardizzato per flusso luminoso e cromaticità, che garantisce la coerenza del colore nelle produzioni in serie. È progettato per l'affidabilità nei processi di assemblaggio SMT standard ed è destinato ad applicazioni come strisce LED, moduli di retroilluminazione, illuminazione decorativa e illuminazione architettonica d'accento.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

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 (Corrente continua massima)
• Corrente Diretta Impulsiva (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):Saldatura a rifusione a 200°C o 230°C per un massimo di 10 secondi.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi parametri sono misurati in condizioni di prova standard a T_s=25°C e rappresentano le prestazioni tipiche.

• Tensione Diretta (V_F):3.2V (Tipico), 3.4V (Massimo) a I_F=60mA.
• Tensione Inversa (V_R):5V
• Corrente Inversa (I_R):10 µA (Massimo)
• Angolo di Visione (2θ_1/2):120° (Tipico)

3. Spiegazione del Sistema di Binning

3.1 Binning della Temperatura di Colore Correlata (CCT)

I LED sono classificati in specifiche regioni di cromaticità (bin) in base alla loro CCT target. Ciò garantisce l'uniformità del colore quando più LED sono utilizzati insieme. I bin standard per l'ordine sono:

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

Nota: Il flusso luminoso per i prodotti della serie 5050N è specificato con un valore minimo; il flusso effettivamente spedito può essere superiore, pur rispettando il bin CCT ordinato.

3.2 Binning del Flusso Luminoso

Il flusso è categorizzato da codici (es. 1E, 1F, 1G) che rappresentano intervalli di output minimi e tipici a 60mA. I bin variano in base a CCT e CRI.

• Bianco 70 CRI (Caldo, Neutro, Freddo):I codici vanno da 1E (18-20 lm min) a 1H (24-26 lm min per il Bianco Freddo).
• Bianco 85 CRI:I codici vanno da 1D (16-18 lm min) a 1F (20-22 lm min).
• Bianco Caldo 93 CRI:Codici 1C (14-16 lm min) e 1D (16-18 lm min).

Tolleranze: Flusso Luminoso (±7%), Tensione Diretta (±0.08V), CRI (±2), Coordinate Cromatiche (±0.005).

4. Analisi delle Curve di Prestazione

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

La caratteristica I-V è tipica di un diodo. La tensione diretta aumenta in modo logaritmico con la corrente. L'operazione alla corrente consigliata di 60mA garantisce efficienza e longevità ottimali, rimanendo ben all'interno del valore massimo.

4.2 Corrente Diretta vs. Flusso Luminoso Relativo

L'output luminoso è approssimativamente lineare con la corrente nell'intervallo di funzionamento normale. Guidare il LED al di sopra della corrente consigliata porta a rendimenti decrescenti nell'output luminoso, aumentando significativamente il calore e accelerando il decadimento dei lumen.

4.3 Distribuzione Spettrale di Potenza ed Effetti della Temperatura di Giunzione

Le curve di distribuzione spettrale di energia relativa mostrano i picchi di emissione per diversi intervalli di CCT (2600-3700K, 3700-5000K, 5000-10000K). Lo spettro si sposta leggermente con l'aumentare della temperatura di giunzione, il che può causare un cambiamento misurabile nelle coordinate cromatiche e nella CCT. Una corretta gestione termica è cruciale per mantenere un output di colore stabile.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il package SMD5050 ha dimensioni nominali di 5.0mm (L) x 5.0mm (W) x 1.6mm (H). I disegni meccanici dettagliati specificano le tolleranze: dimensioni .X: ±0.10mm, dimensioni .XX: ±0.05mm.

5.2 Layout dei Pad & Progetto dello Stencil

La scheda tecnica fornisce il land pattern (footprint) consigliato e i progetti dello stencil per la saldatura per garantire la formazione affidabile dei giunti saldati durante la rifusione. Rispettare questi layout è fondamentale per un corretto allineamento, lo smaltimento termico e la stabilità meccanica.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Sensibilità all'Umidità e Essiccazione

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

• Magazzinaggio:Conservare le buste non aperte a <30°C/<85% UR. Dopo l'apertura, conservare a <30°C/<60% UR in un armadio essiccatore o contenitore sigillato con essiccante.
• Tempo di Utilizzo a Punto:Utilizzare entro 12 ore dall'apertura della busta.
• Essiccazione Richiesta Se:La busta è stata aperta, il tempo di utilizzo a punto è stato superato o la scheda indicatrice di umidità mostra esposizione. Non essiccare LED già saldati su schede.
• Procedura di Essiccazione:Essiccare a 60°C per 24 ore sulla bobina originale. Effettuare la rifusione entro 1 ora dall'essiccazione o riporre in magazzinaggio secco (<20% UR). Non superare i 60°C.

6.2 Profilo di Saldatura a Rifusione

Utilizzare un profilo standard per saldatura a rifusione senza piombo. La temperatura di picco non deve superare i 230°C e il tempo sopra i 200°C deve essere limitato a un massimo di 10 secondi per prevenire danni al package o il degrado dei materiali interni.

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:Danno latente (aumento della corrente di dispersione, riduzione della luminosità/spostamento del colore, vita utile più breve) o guasto catastrofico (completa non funzionalità).
• Precauzioni:Implementare misure standard di controllo ESD: utilizzare postazioni di lavoro messe a terra, braccialetti, tappetini conduttivi per pavimento, ionizzatori, e materiali di imballaggio e manipolazione sicuri per ESD.

8. Suggerimenti Applicativi e Considerazioni di Progetto

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Strisce e Nastri LED:Alta densità e buon angolo di visione consentono un'illuminazione lineare uniforme.
• Retroilluminazione:Per insegne, display e pannelli che richiedono luce bianca uniforme.
• Illuminazione Decorativa e Architettonica:Illuminazione d'accento, nicchie e illuminazione di contorno.
• Indicatore/Illuminazione per Uso Generale:Dove è necessaria una sorgente luminosa compatta e brillante a montaggio superficiale.

8.2 Considerazioni di Progetto

• Limitazione di Corrente:Utilizzare sempre un driver a corrente costante o un resistore di limitazione della corrente appropriato. Non collegare direttamente a una sorgente di tensione.
• Gestione Termica:Progettare il PCB con adeguato smaltimento termico e area di rame per dissipare il calore. Alte temperature di giunzione riducono l'output luminoso, spostano il colore e accorciano la vita utile.
• Progetto Ottico:L'angolo di visione di 120° fornisce un'illuminazione ampia. Considerare ottiche secondarie (lenti, diffusori) se è richiesta la modellazione del fascio.
• Binning per Coerenza del Colore:Per applicazioni con più LED, specificare bin CCT e di flusso stretti al fornitore per evitare disallineamenti visibili di colore o luminosità.

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Posso pilotare questo LED alla sua corrente massima di 90mA per una luminosità maggiore?

R: Non è raccomandato per un funzionamento continuo. La corrente di esercizio consigliata è 60mA. Operare a 90mA genererà significativamente più calore, potenzialmente superando la temperatura di giunzione massima, portando a un rapido decadimento dei lumen e a un'affidabilità ridotta. Progettare sempre per le condizioni consigliate.

D: Cosa succede se non essicco i LED dopo che la busta è stata aperta per più di 12 ore?

R: L'umidità assorbita nel package plastico può espandersi rapidamente durante la saldatura a rifusione, causando delaminazione interna, danni ai bond dei fili o crepe nel package (\"popcorning\"). Ciò spesso risulta in un guasto immediato o in difetti latenti che causano un guasto prematuro in campo.

D: Quanto è critico il profilo di temperatura di saldatura?

R: Molto critico. Superare i 230°C o i limiti di tempo a temperatura può danneggiare la lente in silicone, il fosforo, l'attacco del die o i bond dei fili. Seguire sempre il profilo di rifusione consigliato.

D: Il flusso luminoso ha una tolleranza di ±7%. Come influisce sul mio progetto?

R: Questa variazione è normale nella produzione di LED. Per applicazioni che richiedono uniformità di luminosità, è consigliabile utilizzare LED dello stesso lotto di produzione e specificare un bin di flusso stretto. Anche il circuito di pilotaggio dovrebbe essere progettato per adattarsi al tipico intervallo di tensione diretta.

10. Principio di Funzionamento e Tendenze Tecnologiche

10.1 Principio di Funzionamento di Base

Un LED SMD bianco utilizza tipicamente un chip semiconduttore in nitruro di gallio e indio (InGaN) blu. Parte della luce blu emessa da questo chip viene convertita in lunghezze d'onda più lunghe (giallo, rosso) da uno strato di fosforo che riveste il chip. La combinazione della luce blu residua e della luce convertita dal fosforo risulta nella percezione della luce bianca. L'esatta miscela di fosfori determina la Temperatura di Colore Correlata (CCT) e l'Indice di Resa Cromatica (CRI).

10.2 Tendenze del Settore

La tendenza generale nei LED SMD di media potenza come il 5050 è verso una maggiore efficienza (più lumen per watt), un miglioramento della resa cromatica (CRI più alto con valori R9) e una migliore coerenza del colore (binning più stretto). C'è anche un focus sul miglioramento dell'affidabilità e della longevità sotto correnti di pilotaggio e temperature di esercizio più elevate. Inoltre, la tecnologia dei fosfori continua ad avanzare, consentendo colori più saturi e una gamma più ampia per applicazioni di display, nonché luce bianca più spettralmente regolabile per l'illuminazione centrata sull'uomo.