Spécifications de la LED blanche série T20 - Boîtier 2016 - 2.0x1.6x1.75mm - 11V Typ - 0.33W - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

La série T20 représente une solution de LED blanche compacte et performante, conçue pour les applications d'éclairage moderne. Cette LED à vue de dessus, désignée par la taille de boîtier 2016, est conçue pour fournir un éclairage fiable et efficace. Ses principaux avantages découlent d'une conception de boîtier à performance thermique améliorée, qui facilite une meilleure dissipation de la chaleur, permettant un fonctionnement à courant plus élevé et un flux lumineux soutenu. Le dispositif se caractérise par un angle de vision large, le rendant adapté aux applications nécessitant une large distribution de lumière. Il est entièrement compatible avec les procédés de soudage par refusion sans plomb et respecte les normes environnementales RoHS, garantissant ainsi la compatibilité avec les exigences de fabrication contemporaines et les réglementations mondiales.

Le marché cible de cette LED est diversifié, englobant les secteurs de l'éclairage commercial et résidentiel. Ses applications principales incluent les luminaires d'éclairage intérieur, les solutions de rénovation pour remplacer les sources lumineuses traditionnelles, l'éclairage ambiant général, ainsi que l'éclairage architectural ou décoratif où la performance et le facteur de forme sont critiques.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques électro-optiques

La performance fondamentale de la LED est définie dans une condition de test standard d'un courant direct (IF) de 30mA et d'une température de jonction (Tj) de 25°C. Le flux lumineux varie avec la Température de Couleur Corrélée (CCT). Par exemple, une LED 2700K (blanc chaud) offre un flux lumineux typique de 34,5 lumens avec un minimum de 32 lumens, tandis que les CCT plus froides comme 4000K, 5000K, 5700K et 6500K fournissent une sortie typique plus élevée de 36,5 lumens (minimum 34 lumens). Toutes les variantes maintiennent un Indice de Rendu des Couleurs (IRC) élevé de Ra80, assurant une bonne fidélité des couleurs. La tolérance de mesure du flux lumineux est de ±7%, et la tolérance de l'IRC est de ±2.

Le dispositif présente un angle de vision (2θ1/2) très large de 120 degrés, offrant un motif d'émission de lumière large et uniforme idéal pour l'éclairage de zone.

2.2 Paramètres électriques

La tension directe (VF) à 30mA est typiquement de 11V, avec une plage de 9,5V à 12V, et une tolérance de mesure de ±0,3V. Les valeurs maximales absolues définissent les limites opérationnelles : un courant direct continu (IF) de 40mA, un courant direct pulsé (IFP) de 60mA (dans des conditions de pulsation spécifiques), et une dissipation de puissance maximale (PD) de 440mW. La tension inverse (VR) est limitée à 5V. Il faut veiller à ne pas dépasser ces valeurs pour garantir la fiabilité à long terme.

2.3 Caractéristiques thermiques

La gestion thermique est cruciale pour la performance et la durée de vie de la LED. La résistance thermique de la jonction au point de soudure (Rth j-sp) est spécifiée à 40°C/W dans des conditions de test standard. La température de jonction maximale absolue (Tj) est de 120°C. Le dispositif est conçu pour une plage de température de fonctionnement (Topr) de -40°C à +105°C. La courbe de déclassement (Fig. 8) illustre clairement comment le courant direct admissible doit être réduit à mesure que la température ambiante augmente pour éviter la surchauffe et une défaillance prématurée.

3. Explication du système de tri

3.1 Tri par flux lumineux

Les LED sont triées en catégories de flux lumineux pour garantir l'uniformité. Par exemple, une LED 4000K avec Ra80 peut se trouver dans les catégories E1 (34-36 lm), E2 (36-38 lm) et E3 (38-42 lm). Le code de catégorie (par ex., D9, E1, E2) fait partie du système de numérotation des pièces et permet aux concepteurs de sélectionner des LED avec des niveaux de sortie précis pour leur application.

3.2 Tri par tension directe

De même, la tension directe est triée pour faciliter la conception des circuits, en particulier pour l'alimentation de plusieurs LED en série. Les catégories disponibles incluent 1C (8-9V), 1D (9-10V) et 5X (10-12V). La sélection de LED provenant de la même catégorie de tension peut aider à obtenir une distribution de courant plus uniforme.

3.3 Tri par chromaticité

La cohérence des couleurs est strictement contrôlée à l'aide du diagramme de chromaticité CIE 1931. Chaque CCT (par ex., 2700K, 3000K) est définie par une coordonnée centrale cible (x, y) et une ellipse de tolérance. La spécification indique que les rangs de couleur se situent à l'intérieur d'une ellipse MacAdam à 5 pas, qui est une norme pour définir les différences de couleur perceptibles. Les normes de tri Energy Star sont appliquées sur la plage de 2600K à 7000K, garantissant que les LED répondent aux exigences strictes d'uniformité des couleurs pour les produits d'éclairage de qualité.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit plusieurs graphiques clés pour comprendre la performance dans différentes conditions.

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. Informations mécaniques et sur le boîtier

La LED utilise l'empreinte du boîtier 2016, avec des dimensions de 2,0 mm de longueur, 1,6 mm de largeur et une hauteur de 1,75 mm. Le dessin du boîtier fournit une vue de dessous illustrant le motif des pastilles de soudure. L'identification de polarité est clairement indiquée : la cathode est marquée. La tolérance dimensionnelle, sauf indication contraire, est de ±0,1 mm. Cette taille compacte permet des dispositions de PCB à haute densité, la rendant adaptée aux luminaires fins.

6. Guide de soudage et d'assemblage

Le dispositif est conçu pour les procédés de soudage par refusion. Un profil de refusion détaillé est fourni avec des paramètres spécifiques : La vitesse de montée de la température de liquidus (TL=217°C) à la température de pic (Tp=260°C max) ne doit pas dépasser 3°C/seconde. Le temps maintenu au-dessus de TL (tL) doit être compris entre 60 et 150 secondes. La température maximale du corps du boîtier ne doit pas dépasser 260°C, et le temps à moins de 5°C de ce pic (tp) doit être au maximum de 30 secondes. La vitesse de descente doit être au maximum de 6°C/seconde. Le temps total de 25°C à la température de pic ne doit pas dépasser 8 minutes. Le respect de ce profil est essentiel pour éviter les dommages thermiques au boîtier de la LED, aux soudures et aux matériaux d'attache internes de la puce.

7. Conditionnement et informations de commande

Le système de numérotation des pièces est complet, permettant une spécification précise. Le modèle est T20**811A-*****. Le système de numérotation se décompose comme suit : X1 indique le code de type (20 pour le boîtier 2016). X2 est le code CCT (par ex., 27 pour 2700K). X3 est l'indice de rendu des couleurs (8 pour Ra80). X4 et X5 indiquent respectivement le nombre de puces en série et en parallèle. X6 est un code composant. X7 est un code couleur définissant des grades de performance spécifiques (par ex., M pour la norme ANSI). X8, X9 et X10 sont pour les codes internes et de réserve. Ce système permet aux utilisateurs de commander la variante exacte de LED requise pour leur conception.

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

Comme indiqué, les applications principales sont l'éclairage intérieur, les rénovations, l'éclairage général et l'éclairage architectural/décoratif. Son flux lumineux élevé et son angle large en font un excellent choix pour les downlights, les panneaux lumineux, les tubes LED et les bandes décoratives. L'angle de faisceau de 120 degrés est particulièrement bénéfique pour les luminaires nécessitant une large couverture d'éclairage sans points chauds.

8.2 Considérations de conception

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. Comparaison et différenciation technique

Comparée aux LED de puissance moyenne standard, le boîtier T20/2016 offre un équilibre entre taille compacte et bonne performance thermique grâce à sa conception à dissipation thermique améliorée. Sa tension directe typique de 11V à 30mA suggère qu'elle peut contenir des configurations de puces multiples en interne. Le large angle de vision de 120 degrés est un différenciateur clé par rapport aux LED à faisceaux plus étroits, la rendant plus adaptée à l'éclairage général qu'aux projecteurs. Le respect des ellipses MacAdam à 5 pas et du tri Energy Star la place dans une catégorie axée sur une haute cohérence des couleurs, ce qui est un avantage significatif par rapport aux LED avec des tolérances de couleur plus larges.

10. Questions fréquemment posées (Basées sur les paramètres techniques)

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. Cas pratique de conception et d'utilisation

Prenons l'exemple de la conception d'un tube LED de rénovation pour remplacer un tube fluorescent T8 traditionnel. Une conception typique pourrait utiliser 120 pièces de cette LED T20 disposées linéairement sur un PCB à âme métallique (MCPCB). Étant donné son large angle de vision de 120 degrés, la distribution de la lumière serait excellente pour l'éclairage général de bureau. Le concepteur sélectionnerait des LED de la même catégorie de flux lumineux et de tension (par ex., E2 et 5X) pour garantir une luminosité uniforme et un partage de courant équilibré. Le MCPCB serait fixé à un boîtier en aluminium servant de dissipateur thermique. Un pilote à courant constant serait conçu pour fournir environ 30mA par chaîne de LED, en tenant compte de la tension directe totale des LED connectées en série. Le profil de soudage par refusion serait strictement suivi pendant l'assemblage. Cette configuration tirerait parti de l'efficacité élevée, de la longue durée de vie et du bon rendu des couleurs de la LED pour créer un produit d'éclairage économe en énergie et de haute qualité.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Une LED blanche fonctionne sur le principe de l'électroluminescence dans un matériau semi-conducteur, combinée à une conversion par phosphore. Le cœur est une puce semi-conductrice, généralement en nitrure de gallium-indium (InGaN), qui émet de la lumière bleue lorsqu'un courant direct est appliqué. Cette lumière bleue frappe ensuite une couche de phosphore (souvent à base de grenat d'yttrium et d'aluminium ou YAG) déposée sur ou autour de la puce. Le phosphore absorbe une partie de la lumière bleue et la ré-émet sous forme de lumière jaune. La combinaison de la lumière bleue restante et de la lumière jaune émise est perçue par l'œil humain comme de la lumière blanche. La teinte exacte du blanc (CCT) est contrôlée par la composition et l'épaisseur de la couche de phosphore. Le large angle de vision est obtenu grâce à la conception du boîtier et à la diffusion de la lumière à travers la lentille d'encapsulation.

13. Tendances et évolutions technologiques

L'industrie de l'éclairage continue de pousser vers une efficacité plus élevée (lumens par watt), une meilleure qualité des couleurs (valeurs d'IRC et R9 plus élevées) et une meilleure fiabilité. Les tendances incluent le développement de nouveaux matériaux phosphores pour une émission rouge plus saturée (améliorant l'IRC R9), l'utilisation de conceptions à phosphore distant pour une meilleure uniformité des couleurs et une gestion thermique améliorée, et l'intégration de technologies de boîtier à l'échelle de la puce (CSP) pour des facteurs de forme encore plus petits. De plus, l'accent est de plus en plus mis sur l'éclairage intelligent, nécessitant des LED qui peuvent être atténuées et contrôlées de manière fiable via des protocoles comme DALI ou Zigbee. La série T20, avec son boîtier à performance thermique améliorée et son tri cohérent, s'aligne sur la demande de l'industrie pour des composants fiables et de haute qualité qui forment la base des systèmes d'éclairage de base et avancés. La transition vers l'éclairage centré sur l'humain (HCL), qui ajuste la couleur et l'intensité de la lumière pour soutenir les rythmes circadiens, repose également sur la performance stable et prévisible des LED comme celles de cette série.