Specifiche Tecniche LED Monocromatici Serie T20 - Package 2016 - 2.0x1.6x0.75mm - 40mA - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

La serie T20 rappresenta una famiglia di Diodi Emettitori di Luce (LED) monocromatici ad alta prestazione e visione dall'alto, progettati per applicazioni di illuminazione generale. Il modello specifico dettagliato in questo documento utilizza il compatto package per dispositivi a montaggio superficiale (SMD) 2016. Questa serie è progettata per fornire un'emissione luminosa affidabile ed efficiente in un package termicamente migliorato, adatto per processi di assemblaggio automatizzati.

La filosofia di progettazione centrale si concentra sul bilanciamento di un elevato flusso luminoso con una robusta gestione termica, consentendo un funzionamento stabile anche in condizioni impegnative. Il package è ottimizzato per la saldatura a rifusione senza piombo, allineandosi con gli standard ambientali e produttivi moderni, ed è progettato per rimanere conforme alle direttive RoHS.

2. Caratteristiche Principali e Applicazioni

2.1 Caratteristiche del Prodotto

• LED Bianco Visione dall'Alto:Emette luce perpendicolare al piano di montaggio, ideale per l'illuminazione diretta.
• Progettazione del Package Termicamente Migliorata:Percorso termico migliorato dal chip LED al PCB, che aiuta a gestire la temperatura di giunzione e a mantenere prestazioni e longevità.
• Elevato Flusso Luminoso:Fornisce un'emissione luminosa intensa per le sue dimensioni compatte, con valori tipici variabili per colore (es. 10 lm per il Verde, 5.5 lm per il Rosso a 40mA).
• Elevata Capacità di Corrente:Valutato per una corrente diretta (IF) continua di 50 mA, con una valutazione in impulso (IFP) di 75 mA in condizioni specificate.
• Dimensioni Compatte del Package:Il package 2016 misura circa 2.0mm x 1.6mm, consentendo layout PCB ad alta densità.
• Ampio Angolo di Visione:Un angolo di visione tipico (2θ1/2) di 120 gradi fornisce un'illuminazione ampia e uniforme.
• Applicazione per Saldatura a Rifusione Senza Piombo:Compatibile con i processi SMT standard di rifusione utilizzando saldatura senza piombo.
• Conforme RoHS:Il prodotto è progettato e fabbricato per soddisfare le direttive sulla Restrizione delle Sostanze Pericolose.

2.2 Applicazioni Target

Questa serie di LED è versatile e trova impiego in vari scenari di illuminazione, tra cui:

• Illuminazione Interna:Integrazione in apparecchi per spazi interni residenziali, commerciali o industriali.
• Retrofit (Sostituzione):Utilizzo come sostituzione diretta per sorgenti luminose più vecchie o meno efficienti in apparecchi esistenti.
• Illuminazione Generale:Fornitura di illuminazione primaria o secondaria in un'ampia gamma di prodotti.
• Illuminazione Architettonica / Decorativa:Utilizzo in illuminazione d'accento, segnaletica e progetti di illuminazione estetica dove sono desiderati specifici colori monocromatici.

3. Approfondimento delle Specifiche Tecniche

3.1 Caratteristiche Elettro-Ottiche ed Elettriche

Tutte le misurazioni sono specificate a una temperatura di giunzione (Tj) di 25°C e una corrente diretta (IF) di 40mA, salvo diversa indicazione. Le tolleranze devono essere considerate per i margini di progetto.

3.1.1 Caratteristiche Elettro-Ottiche

L'emissione del flusso luminoso dipende dal colore. Sono forniti valori tipici e minimi:

• Rosso (RED):Tipico 5.5 lm, Minimo 2.0 lm.
• Giallo (YELLOW):Tipico 5.0 lm, Minimo 2.0 lm.
• Blu (BLUE):Tipico 2.3 lm, Minimo 1.0 lm.
• Verde (GREEN):Tipico 10.0 lm, Minimo 8.0 lm.

La tolleranza delle misurazioni del flusso luminoso è ±7%.

3.1.2 Caratteristiche Elettriche

• Tensione Diretta (VF):Varia in base al materiale semiconduttore. I valori tipici vanno da 2.1V per il Rosso a 3.0V per il Verde, con limiti massimi fino a 3.4V.La tolleranza è ±0.1V.
• Corrente Inversa (IR):Massimo 10 μA a una tensione inversa (VR) di 5V per tutti i colori.
• Angolo di Visione (2θ1/2):Tipico 120 gradi per tutti i colori, definito come l'angolo fuori asse dove l'intensità è la metà del valore di picco.
• Sensibilità alle Scariche Elettrostatiche (ESD):Valutato a 1000V (Modello del Corpo Umano, HBM) minimo per tutti i colori, indicando un livello moderato di robustezza ESD per le precauzioni di manipolazione standard.

3.2 Valori Massimi Assoluti

Sollecitazioni oltre questi limiti possono causare danni permanenti. Le condizioni operative dovrebbero essere progettate per rimanere ben all'interno di questi valori per l'affidabilità.

• Corrente Diretta (IF):50 mA (DC Continuo).
• Corrente Diretta in Impulso (IFP):75 mA (Larghezza impulso ≤100μs, Ciclo di lavoro ≤1/10).
• Tensione Inversa (VR):5 V.
• Dissipazione di Potenza (PD):Rosso/Giallo: 130 mW; Blu/Verde: 170 mW.
• Temperatura Operativa (Topr):-40°C a +105°C.
• Temperatura di Stoccaggio (Tstg):-40°C a +85°C.
• Temperatura di Giunzione (Tj):110°C (Massimo assoluto).
• Temperatura di Saldatura (Tsld):Profilo di rifusione con temperatura di picco di 230°C o 260°C per un massimo di 10 secondi.

Nota: Superare questi parametri può alterare le proprietà del LED rispetto ai valori specificati.

4. 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.

4.1 Binning del Flusso Luminoso

A IF=40mA, Tj=25°C, il flusso è categorizzato in codici da AA a AG, con intervalli di lumen minimi e massimi definiti. Ad esempio, il codice AF copre da 10 a 14 lm. Ciò consente ai progettisti di selezionare LED che corrispondono ai loro requisiti di luminosità.

4.2 Binning della Lunghezza d'Onda

La lunghezza d'onda dominante viene binnata per controllare la purezza del colore. Gli intervalli sono specificati per ogni colore:

• Rosso:620-625 nm, 625-630 nm, 630-635 nm.
• Giallo:585-590 nm, 590-595 nm, 595-600 nm.
• Blu:455-460 nm, 460-465 nm, 465-470 nm.
• Verde:520-525 nm, 525-530 nm, 530-535 nm.

La tolleranza della misurazione della lunghezza d'onda è ±1nm.

4.3 Binning della Tensione Diretta

Anche la tensione diretta viene binnata per aiutare nella progettazione del circuito per la regolazione della corrente. Sono forniti diversi intervalli di codici per i colori a tensione più bassa (Rosso/Giallo: 1.8-2.6V a gradini) e per i colori a tensione più alta (Blu/Verde: 2.6-3.4V a gradini).La tolleranza è ±0.1V.

4.4 Sistema di Numerazione delle Parti

La struttura del numero di parte (es. T20**011F-*****) codifica attributi specifici che consentono l'identificazione e l'ordinazione precisa. Gli elementi chiave includono il codice Tipo (20 per il package 2016), il codice CCT/Colore, l'indice di resa cromatica (per il bianco), il numero di chip in serie/parallelo e un codice colore che definisce gli standard di prestazione (es. F per ERP, M per ANSI).

5. Analisi delle Curve di Prestazione

Il datasheet fa riferimento a due rappresentazioni grafiche chiave delle prestazioni.

5.1 Spettro dei Colori

Fig 1. Spettro dei Colori:Questo grafico mostrerebbe tipicamente la potenza radiante relativa rispetto alla lunghezza d'onda per ogni colore del LED (Rosso, Giallo, Blu, Verde) a Tj=25°C. Definisce visivamente la purezza spettrale e la lunghezza d'onda di picco, che si correla direttamente con il colore percepito. Uno spettro stretto indica un'elevata saturazione del colore, tipica dei LED monocromatici.

5.2 Distribuzione dell'Angolo di Visione

Fig 2. Distribuzione dell'Angolo di Visione:Questo grafico polare illustra il modello di radiazione spaziale del LED. Per un LED a visione dall'alto con un ampio angolo di visione di 120 gradi, la curva mostrerebbe un'ampia distribuzione di tipo Lambertiano, dove l'intensità è massima a 0 gradi (perpendicolare alla faccia del LED) e diminuisce dolcemente verso i bordi. Questo modello è cruciale per progettare l'ottica e comprendere l'uniformità dell'illuminazione.

6. Informazioni Meccaniche e sul Package

6.1 Dimensioni del Package

Il package SMD 2016 ha dimensioni nominali di 2.0mm di lunghezza, 1.6mm di larghezza e 0.75mm di altezza. Un diagramma vista dal basso mostra il layout dei pad di saldatura e la marcatura di polarità. I pad dell'anodo e del catodo sono chiaramente identificati, con il catodo tipicamente indicato da una marcatura o da un angolo smussato sul package. La tolleranza dimensionale è ±0.1mm salvo diversa specificazione.

6.2 Identificazione della Polarità

La polarità corretta è essenziale. Il package include un marcatore visivo (es. un punto, una linea o un angolo tagliato) per identificare il terminale catodico. Il pattern dei pad di saldatura è asimmetrico per prevenire un posizionamento errato durante l'assemblaggio.

7. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

7.1 Profilo di Saldatura a Rifusione

Viene fornito un profilo di rifusione dettagliato per processi di saldatura senza piombo. I parametri chiave includono:

• Preriscaldamento:Rampa da 150°C a 200°C in 60-120 secondi.
• Velocità di Rampa in Salita:Massimo 3°C/secondo fino alla temperatura di picco.
• Tempo Sopra il Liquido (T_L=217°C):60-150 secondi.
• Temperatura di Picco del Corpo del Package (T_P):Massimo 260°C.
• Tempo entro 5°C da T_P:Massimo 30 secondi.
• Velocità di Rampa in Discesa:Massimo 6°C/secondo.
• Tempo Totale del Ciclo:Massimo 8 minuti da 25°C al picco.

7.2 Avvertenze Importanti

1. Limite di Rifusione:Si raccomanda di non sottoporre il LED a saldatura a rifusione più di due volte. Se passano più di 24 ore dopo la prima saldatura prima di una seconda rifusione, il LED potrebbe danneggiarsi.
2. Riparazione Post-Saldatura:Non dovrebbero essere eseguite riparazioni (es. utilizzando un saldatore) sul LED dopo che ha subito la saldatura a rifusione, poiché il calore localizzato può causare danni.
3. Dissipazione di Potenza:È necessario prestare attenzione nella progettazione termica dell'applicazione per garantire che la dissipazione di potenza non superi il valore massimo assoluto, poiché ciò influisce direttamente sulla temperatura di giunzione e sulla durata di vita.

8. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

8.1 Imballaggio in Nastro e Bobina

Per l'assemblaggio automatizzato pick-and-place, i LED sono forniti su nastro portante goffrato e bobine.

• Dimensioni del Nastro:Specificate per garantire la compatibilità con le attrezzature alimentatrici.
• Capacità della Bobina:Massimo 5000 pezzi per bobina.
• Tolleranza Cumulativa:La tolleranza cumulativa su 10 passi è ±0.2mm.

8.2 Imballaggio Esterno

Le bobine sono ulteriormente imballate in scatole per la spedizione e lo stoccaggio.

• Capacità della Scatola:Le configurazioni standard includono 10 bobine per scatola, con opzioni per 30 o 60 bobine per scatola.
• Etichettatura:Le scatole e i sacchetti interni sono etichettati con informazioni critiche tra cui Numero di Parte, Codice Data di Produzione, Numero di Lotto, Quantità e parametri del prodotto. Il disidratante è incluso nei sacchetti barriera all'umidità per proteggere i componenti.

9. Considerazioni per la Progettazione dell'Applicazione

9.1 Pilotaggio del LED

I LED sono dispositivi pilotati in corrente. È altamente raccomandata una sorgente di corrente costante rispetto a una sorgente di tensione costante per garantire un'emissione luminosa stabile e prevenire la fuga termica. Il driver dovrebbe essere progettato per fornire la corrente operativa desiderata (es. 40mA per le specifiche nominali) rimanendo entro i Valori Massimi Assoluti. Le informazioni sul binning della tensione diretta sono utili per calcolare la necessaria tensione di compliance del driver.

9.2 Gestione Termica

Nonostante il package termicamente migliorato, un efficace dissipatore di calore è fondamentale per prestazioni e longevità. Il layout del PCB dovrebbe utilizzare un'adeguata area di rame (pad termici) collegata ai pad di saldatura del LED per condurre il calore lontano dalla giunzione. Operare alla corrente nominale massima o vicino ad essa genererà più calore, rendendo necessaria una progettazione termica più aggressiva per mantenere la temperatura di giunzione (Tj) ben al di sotto del suo limite massimo di 110°C.

9.3 Integrazione Ottica

L'ampio angolo di visione di 120 gradi rende questi LED adatti per applicazioni che richiedono un'illuminazione ampia e diffusa senza ottiche secondarie. Per fasci focalizzati, saranno necessarie ottiche primarie (lenti) o riflettori. Le piccole dimensioni della sorgente del package 2016 sono vantaggiose per il controllo ottico.

10. Confronto Tecnico e Differenziazione

Nel panorama dei LED SMD monocromatici, la serie T20/2016 si posiziona con vantaggi specifici:

• vs. Package Più Piccoli (es. 0603, 0402):Offre un'emissione luminosa significativamente più alta e prestazioni termiche migliori grazie alle dimensioni maggiori, rendendolo adatto per compiti di illuminazione generale di potenza più elevata piuttosto che solo per funzioni di indicazione.
• vs. Package Più Grandi (es. 5050, 7070):Fornisce un ingombro più compatto per progetti con vincoli di spazio, fornendo comunque un flusso apprezzabile, offrendo un equilibrio tra dimensioni e prestazioni.
• Miglioramento Termico:La menzione esplicita di una progettazione del package termicamente migliorata è un differenziatore chiave rispetto a molti package LED standard, implicando una migliore affidabilità in funzionamento continuo.
• Binning Completo:Il binning dettagliato per flusso, lunghezza d'onda e tensione fornisce ai progettisti gli strumenti necessari per applicazioni ad alta coerenza, che potrebbero non essere così rigorosamente definiti per tutte le serie di LED.

11. Domande Frequenti (FAQ)

11.1 Qual è la differenza tra i valori di flusso luminoso "Tip" e "Min"?

Il valore "Tip" (Tipico) rappresenta l'output medio o più comune della produzione in condizioni di test. Il valore "Min" (Minimo) è il limite inferiore garantito; qualsiasi LED conforme alla specifica funzionerà a questo livello o superiore. I progettisti dovrebbero utilizzare il valore "Min" per i calcoli dello scenario peggiore per garantire che la loro applicazione soddisfi i requisiti minimi di luminosità.

11.2 Posso pilotare questo LED alla sua corrente massima di 50mA in modo continuo?

Sebbene il Valore Massimo Assoluto sia 50mA, il funzionamento continuo a questo livello genererà il massimo calore e probabilmente spingerà la temperatura di giunzione verso il suo limite a meno che non venga impiegata una gestione termica eccezionale. Per una longevità ottimale e prestazioni stabili, è consigliabile operare alla corrente di test di 40mA o al di sotto, o modellare attentamente le prestazioni termiche a 50mA.

11.3 Come interpreto il numero di parte per ordinare il LED corretto?

Devi fare riferimento alla tabella del Sistema di Numerazione delle Parti. Devi definire ogni segnaposto (X1 fino a X10) in base alle tue esigenze: tipo di package (20 per 2016), colore/lunghezza d'onda desiderata, bin di flusso richiesto, bin di tensione e il codice colore specifico (es. F per standard ERP). Contatta il tuo fornitore con il numero di parte completamente costruito per un ordinamento preciso.

11.4 Perché c'è un'avvertenza contro una seconda rifusione se sono passate 24 ore?

Ciò è probabilmente legato alla sensibilità all'umidità. I package SMD possono assorbire umidità dall'atmosfera. Durante una rapida rifusione, questa umidità intrappolata può vaporizzarsi e causare delaminazione interna o crepe ("popcorning"). Se il dispositivo non viene saldato entro un periodo di tempo specifico dopo essere stato rimosso dalla sua busta a prova di umidità, o se è esposto troppo a lungo, potrebbe richiedere un processo di cottura prima di una seconda rifusione per eliminare l'umidità. L'avvertenza semplifica questo raccomandando di evitare del tutto la pratica a meno che non vengano seguite procedure di manipolazione specifiche.

12. Esempio di Applicazione Pratica

Scenario: Progettazione di una luce decorativa RGB a parete.

1. Selezione dei Componenti:Un ingegnere seleziona i LED Rosso, Verde e Blu della serie T20. Sceglie specifici bin di lunghezza d'onda (es. Rosso 625-630nm, Verde 525-530nm, Blu 465-470nm) per ottenere la gamma di colori desiderata. Seleziona anche un bin di flusso di medio livello (es. codice AC o AD) per una luminosità bilanciata.
2. Progettazione del Circuito:Vengono progettati tre driver a corrente costante separati, uno per ogni canale colore, impostati a 40mA. La tensione di compliance dell'output del driver è dimensionata utilizzando la VF massima dal datasheet (es. 3.4V per Verde/Blu) più un certo margine.
3. Layout del PCB:I LED sono posizionati sul PCB con ampie aree di rame collegate ai loro pad termici. Il layout segue il pattern di pad di saldatura consigliato dal diagramma dimensionale per garantire una saldatura e un allineamento corretti.
4. Analisi Termica:Dato l'apparecchio chiuso, l'ingegnere calcola la resistenza termica prevista dalla giunzione all'ambiente. Si assicura che anche con più LED accesi, la Tj stimata rimanga al di sotto di 85°C per una lunga durata.
5. Assemblaggio:L'assemblaggio del PCB segue precisamente il profilo di rifusione specificato. I LED vengono utilizzati entro il periodo di tempo raccomandato dopo l'apertura della busta per evitare problemi di umidità.

13. Introduzione al Principio di Funzionamento

Un Diodo Emettitore di Luce (LED) è un dispositivo semiconduttore che emette luce quando una corrente elettrica lo attraversa. Questo fenomeno è chiamato elettroluminescenza. In un LED monocromatico come quelli della serie T20, un chip semiconduttore (tipicamente realizzato con materiali come AlInGaP per Rosso/Giallo o InGaN per Blu/Verde) è alloggiato all'interno del package. Quando viene applicata una tensione diretta che supera la tensione di banda del chip, elettroni e lacune si ricombinano nella regione attiva del semiconduttore, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica composizione e struttura del materiale semiconduttore determina la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa. Il package serve a proteggere il chip, fornire connessioni elettriche e include un fosforo (per LED bianchi) o una cupola/lente trasparente per modellare l'emissione luminosa. La progettazione del package 2016 si concentra sull'estrarre efficientemente questa luce e gestire il calore generato dalla ricombinazione non radiativa e dalla resistenza elettrica.

14. Tendenze Tecnologiche

Lo sviluppo di LED SMD come la serie T20 segue diverse tendenze chiave del settore:

• Aumento dell'Efficienza (lm/W):I continui miglioramenti nella scienza dei materiali e nella progettazione dei chip spingono costantemente verso una maggiore efficienza luminosa, ovvero più luce emessa per unità di potenza elettrica consumata.
• Miniaturizzazione con Potenza:La tendenza è quella di impacchettare un'emissione luminosa più alta in package sempre più piccoli, come si vede con i successori del 2016, come il 1010 o chip ancora più piccoli. Ciò consente design di prodotto più eleganti.
• Affidabilità e Gestione Termica Migliorate:Con l'aumento delle densità di potenza, vengono adottati materiali di package avanzati (es. substrati ceramici, composti di stampaggio ad alta conducibilità termica) per gestire meglio la temperatura di giunzione, che è il fattore primario che influisce sulla durata di vita del LED.
• Standardizzazione e Binning:Il settore si muove verso sistemi di binning più precisi e standardizzati per fornire ai progettisti prestazioni prevedibili, cruciali per applicazioni che richiedono coerenza di colore e luminosità su migliaia di unità.
• LED Intelligenti e Integrati:Una tendenza in crescita è l'integrazione di circuiti di controllo (driver, sensori, interfacce di comunicazione) direttamente nel package LED, creando LED "intelligenti" per sistemi di illuminazione IoT e connessi, sebbene ciò sia più diffuso nei package bianchi e RGB.