Especificación del LED Blanco Serie T20 - Paquete 2016 - 2.0x1.6x1.75mm - 11V Típ. - 0.33W - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

La serie T20 representa una solución compacta y de alto rendimiento de LED blanco, diseñada para aplicaciones de iluminación modernas. Este LED de vista superior, designado con el tamaño de paquete 2016, está diseñado para ofrecer una iluminación fiable y eficiente. Sus ventajas principales provienen de un diseño de paquete térmicamente mejorado, que facilita una mejor disipación del calor, permitiendo una operación a mayor corriente y un flujo luminoso sostenido. El dispositivo se caracteriza por un amplio ángulo de visión, lo que lo hace adecuado para aplicaciones que requieren una distribución de luz amplia. Es totalmente compatible con procesos de soldadura por reflujo sin plomo y cumple con los estándares ambientales RoHS, garantizando compatibilidad con los requisitos de fabricación contemporáneos y las regulaciones globales.

El mercado objetivo para este LED es diverso, abarcando tanto los sectores de iluminación comercial como residencial. Sus aplicaciones principales incluyen luminarias de interior, soluciones de renovación para reemplazar fuentes de luz tradicionales, iluminación ambiental general, e iluminación arquitectónica o decorativa donde tanto el rendimiento como el factor de forma son críticos.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Características Electro-Ópticas

El rendimiento fundamental del LED se define en una condición de prueba estándar de una corriente directa (IF) de 30mA y una temperatura de unión (Tj) de 25°C. El flujo luminoso de salida varía con la Temperatura de Color Correlacionada (CCT). Por ejemplo, un LED de 2700K (blanco cálido) ofrece un flujo luminoso típico de 34.5 lúmenes con un mínimo de 32 lúmenes, mientras que CCTs más frías como 4000K, 5000K, 5700K y 6500K proporcionan una salida típica más alta de 36.5 lúmenes (mínimo 34 lúmenes). Todas las variantes mantienen un alto Índice de Reproducción Cromática (IRC) de Ra80, asegurando una buena fidelidad de color. La tolerancia para la medición del flujo luminoso es de ±7%, y la tolerancia del IRC es de ±2.

El dispositivo presenta un ángulo de visión (2θ1/2) muy amplio de 120 grados, proporcionando un patrón de emisión de luz amplio y uniforme ideal para iluminación de áreas.

2.2 Parámetros Eléctricos

El voltaje directo (VF) a 30mA es típicamente de 11V, con un rango de 9.5V a 12V, y una tolerancia de medición de ±0.3V. Las especificaciones máximas absolutas definen los límites operativos: una corriente directa continua (IF) de 40mA, una corriente directa pulsada (IFP) de 60mA (bajo condiciones de pulso específicas), y una disipación de potencia máxima (PD) de 440mW. El voltaje inverso (VR) está limitado a 5V. Se debe tener cuidado de no exceder estas especificaciones para garantizar la fiabilidad a largo plazo.

2.3 Características Térmicas

La gestión térmica es crucial para el rendimiento y la vida útil del LED. La resistencia térmica desde la unión hasta el punto de soldadura (Rth j-sp) se especifica como 40°C/W en condiciones de prueba estándar. La temperatura máxima absoluta de unión (Tj) es de 120°C. El dispositivo está clasificado para un rango de temperatura de operación (Topr) de -40°C a +105°C. La curva de reducción de potencia (Fig. 8) ilustra claramente cómo la corriente directa permitida debe reducirse a medida que aumenta la temperatura ambiente para prevenir sobrecalentamiento y fallos prematuros.

3. Explicación del Sistema de Clasificación

3.1 Clasificación por Flujo Luminoso

Los LEDs se clasifican en grupos de flujo luminoso para garantizar consistencia. Por ejemplo, un LED de 4000K con Ra80 se puede encontrar en los grupos E1 (34-36 lm), E2 (36-38 lm) y E3 (38-42 lm). El código de grupo (ej., D9, E1, E2) es parte del sistema de numeración de piezas y permite a los diseñadores seleccionar LEDs con niveles de salida precisos para su aplicación.

3.2 Clasificación por Voltaje Directo

De manera similar, el voltaje directo se clasifica para ayudar en el diseño de circuitos, particularmente para conducir múltiples LEDs en serie. Los grupos disponibles incluyen 1C (8-9V), 1D (9-10V) y 5X (10-12V). Seleccionar LEDs del mismo grupo de voltaje puede ayudar a lograr una distribución de corriente más uniforme.

3.3 Clasificación por Cromaticidad

La consistencia del color se controla estrictamente utilizando el diagrama de cromaticidad CIE 1931. Cada CCT (ej., 2700K, 3000K) se define por una coordenada central objetivo (x, y) y una elipse de tolerancia. La especificación establece que los rangos de color caen dentro de una elipse MacAdam de 5 pasos, que es un estándar para definir diferencias de color perceptibles. Los estándares de clasificación Energy Star se aplican en el rango de 2600K a 7000K, asegurando que los LEDs cumplan con requisitos estrictos de uniformidad de color para productos de iluminación de calidad.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos proporciona varios gráficos clave para comprender el rendimiento bajo condiciones variables.

Relative Intensity vs. Forward Current (Fig. 3): This curve shows how light output increases with current. It is typically non-linear, and operating beyond the recommended current can lead to efficiency droop and accelerated degradation.

Forward Voltage vs. Forward Current (Fig. 4): This IV characteristic curve is essential for designing the driver circuit. It shows the relationship between the voltage across the LED and the current flowing through it.

Relative Luminous Flux vs. Ambient Temperature (Fig. 5): This graph demonstrates the negative impact of rising temperature on light output. As the ambient (and consequently junction) temperature increases, the luminous flux decreases. This underscores the importance of effective thermal design.

Relative Forward Voltage vs. Ambient Temperature (Fig. 6): The forward voltage has a negative temperature coefficient, meaning it decreases slightly as temperature rises. This can be a factor in constant-current driver design.

Chromaticity Shift vs. Ambient Temperature (Fig. 7): This plot is critical for color-sensitive applications. It shows how the x and y color coordinates drift with changes in temperature, which is vital information for maintaining color consistency in varying environments.

Color Spectrum (Fig. 1): This graph displays the spectral power distribution of the emitted white light, which is a combination of the blue LED chip and the phosphor coating. It helps in understanding the color quality and potential applications.

5. Información Mecánica y del Paquete

El LED utiliza la huella del paquete 2016, con dimensiones de 2.0mm de longitud, 1.6mm de ancho y una altura de 1.75mm. El dibujo del paquete proporciona una vista inferior que ilustra el patrón de almohadillas de soldadura. Se muestra una clara identificación de polaridad: el cátodo está marcado. La tolerancia dimensional, a menos que se especifique lo contrario, es de ±0.1mm. Este tamaño compacto permite diseños de PCB de alta densidad, haciéndolo adecuado para luminarias delgadas.

6. Guías de Soldadura y Ensamblaje

El dispositivo está diseñado para procesos de soldadura por reflujo. Se proporciona un perfil de reflujo detallado con parámetros específicos: La tasa de calentamiento desde la temperatura de liquidus (TL=217°C) hasta la temperatura máxima (Tp=260°C máx.) no debe exceder los 3°C/segundo. El tiempo mantenido por encima de TL (tL) debe estar entre 60 y 150 segundos. La temperatura máxima del cuerpo del paquete no debe exceder los 260°C, y el tiempo dentro de 5°C de este máximo (tp) debe ser un máximo de 30 segundos. La tasa de enfriamiento debe ser un máximo de 6°C/segundo. El tiempo total desde 25°C hasta la temperatura máxima no debe exceder los 8 minutos. Adherirse a este perfil es crítico para prevenir daños térmicos al paquete del LED, las uniones de soldadura y los materiales internos de unión del chip.

7. Embalaje e Información de Pedido

El sistema de numeración de piezas es completo, permitiendo una especificación precisa. El modelo es T20**811A-*****. El sistema de numeración se desglosa de la siguiente manera: X1 indica el código de tipo (20 para paquete 2016). X2 es el código de CCT (ej., 27 para 2700K). X3 es el índice de reproducción cromática (8 para Ra80). X4 y X5 indican el número de chips en serie y en paralelo, respectivamente. X6 es un código de componente. X7 es un código de color que define grados de rendimiento específicos (ej., M para estándar ANSI). X8, X9 y X10 son para códigos internos y de repuesto. Este sistema permite a los usuarios solicitar la variante exacta de LED requerida para su diseño.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Como se enumeró, las aplicaciones principales son iluminación interior, renovaciones, iluminación general e iluminación arquitectónica/decorativa. Su alta salida de flujo y ángulo amplio lo hacen excelente para downlights, paneles de luz, tubos de luz y tiras decorativas. El ángulo de haz de 120 grados es particularmente beneficioso para luminarias que requieren una cobertura de iluminación amplia sin puntos calientes.

8.2 Consideraciones de Diseño

Thermal Management: Given the thermal resistance of 40°C/W, proper heat sinking is mandatory, especially when operating at or near the maximum current. The PCB should be designed with adequate thermal vias and possibly connected to a metal core or heatsink to maintain a low junction temperature.

Electrical Driving: A constant current driver is recommended to ensure stable light output and color over the LED's lifetime. The driver should be selected based on the forward voltage bin and the required operating current, ensuring it does not exceed the absolute maximum ratings. The derating curve must be consulted for high-temperature environments.

Optical Design: The top-view nature and wide beam angle may require secondary optics (lenses or diffusers) if a specific beam pattern or glare control is needed.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los LEDs de potencia media estándar, el paquete T20/2016 ofrece un equilibrio entre tamaño compacto y buen rendimiento térmico debido a su diseño térmicamente mejorado. Su voltaje directo típico de 11V a 30mA sugiere que puede contener configuraciones de múltiples chips internamente. El amplio ángulo de visión de 120 grados es un diferenciador clave frente a LEDs con haces más estrechos, haciéndolo más adecuado para iluminación general que para iluminación focalizada. La adhesión a elipses MacAdam de 5 pasos y la clasificación Energy Star lo colocan en una categoría enfocada en alta consistencia de color, lo cual es una ventaja significativa sobre LEDs con tolerancias de color más laxas.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

Q: What is the actual power consumption of this LED?
A: At the typical operating condition of 30mA and 11V, the power consumption is 0.33W (30mA * 11V = 330mW). This is below the maximum power dissipation rating of 440mW.

Q: Can I drive this LED with a 12V supply?
A: Not directly. The LED requires a constant current driver, not a constant voltage supply. Connecting it directly to a 12V source would likely cause excessive current flow, exceeding the absolute maximum rating and destroying the LED. A driver circuit that regulates current to 30mA (or another desired level within spec) must be used.

Q: How does temperature affect the light output?
A: As shown in Fig. 5, light output decreases as ambient temperature rises. Effective heat sinking is crucial to maintain high luminous flux and long life.

Q: What does "5-step MacAdam ellipse" mean for my application?
A: It means the LEDs are binned so tightly that the color difference between any two LEDs in the same bin is virtually imperceptible to the human eye under standard viewing conditions. This is essential for applications where color uniformity across multiple LEDs is critical, such as in panel lights or linear fixtures.

11. Caso Práctico de Diseño y Uso

Considere diseñar un tubo LED de renovación para reemplazar un tubo fluorescente T8 tradicional. Un diseño típico podría usar 120 piezas de este LED T20 dispuestas linealmente en una PCB de núcleo metálico (MCPCB). Dado su amplio ángulo de visión de 120 grados, la distribución de la luz sería excelente para la iluminación general de oficinas. El diseñador seleccionaría LEDs del mismo grupo de flujo luminoso y voltaje (ej., E2 y 5X) para garantizar uniformidad en el brillo y distribución de corriente. La MCPCB se uniría a una carcasa de aluminio que actúa como disipador de calor. Se diseñaría un controlador de corriente constante para proporcionar aproximadamente 30mA por cadena de LED, teniendo en cuenta el voltaje directo total de los LEDs conectados en serie. El perfil de soldadura por reflujo se seguiría estrictamente durante el ensamblaje. Esta configuración aprovecharía la alta eficiencia, larga vida útil y buena reproducción cromática del LED para crear un producto de iluminación de alta calidad y ahorro energético.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

Un LED blanco opera bajo el principio de electroluminiscencia en un material semiconductor, combinado con conversión de fósforo. El núcleo es un chip semiconductor, típicamente hecho de nitruro de galio e indio (InGaN), que emite luz azul cuando se aplica una corriente directa. Esta luz azul luego golpea una capa de recubrimiento de fósforo (a menudo basado en granate de itrio y aluminio o YAG) depositado sobre o alrededor del chip. El fósforo absorbe una porción de la luz azul y la re-emite como luz amarilla. La combinación de la luz azul restante y la luz amarilla emitida es percibida por el ojo humano como luz blanca. El tono exacto de blanco (CCT) se controla mediante la composición y el grosor de la capa de fósforo. El amplio ángulo de visión se logra a través del diseño del paquete y la difusión de la luz a través de la lente de encapsulado.

13. Tendencias y Desarrollo Tecnológico

La industria de la iluminación continúa impulsando una mayor eficacia (lúmenes por vatio), una mejor calidad de color (valores de IRC y R9 más altos) y una mejor fiabilidad. Las tendencias incluyen el desarrollo de nuevos materiales de fósforo para una emisión roja más saturada (mejorando el IRC R9), el uso de diseños de fósforo remoto para una mejor uniformidad de color y gestión térmica, y la integración de tecnologías de paquete a escala de chip (CSP) para factores de forma aún más pequeños. Además, hay un enfoque creciente en la iluminación inteligente, que requiere LEDs que puedan ser atenuados y controlados de manera fiable a través de protocolos como DALI o Zigbee. La serie T20, con su paquete térmicamente mejorado y clasificación consistente, se alinea con la demanda de la industria de componentes fiables y de alta calidad que forman la base de sistemas de iluminación tanto básicos como avanzados. El movimiento hacia la iluminación centrada en el ser humano (HCL), que ajusta el color e intensidad de la luz para apoyar los ritmos circadianos, también depende del rendimiento estable y predecible de LEDs como los de esta serie.