Specifica Tecnica LED Bianco Serie T20 - Package 2016 - 2.0x1.6x1.75mm - 11V Tip. - 0.33W - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

La serie T20 rappresenta una soluzione LED bianca compatta e ad alte prestazioni, progettata per applicazioni di illuminazione moderne. Questo LED top-view, identificato dalla dimensione del package 2016, è concepito per fornire un'illuminazione affidabile ed efficiente. I suoi vantaggi principali derivano da un design del package termicamente migliorato, che facilita una migliore dissipazione del calore, consentendo un funzionamento a correnti più elevate e un'uscita luminosa sostenuta. Il dispositivo è caratterizzato da un ampio angolo di visione, rendendolo adatto per applicazioni che richiedono una distribuzione della luce ampia. È pienamente compatibile con i processi di saldatura a rifusione senza piombo e rispetta gli standard ambientali RoHS, garantendo la compatibilità con i requisiti di produzione contemporanei e le normative globali.

Il mercato target per questo LED è diversificato, comprendendo sia il settore dell'illuminazione commerciale che residenziale. Le sue applicazioni principali includono apparecchi di illuminazione per interni, soluzioni di retrofit per la sostituzione di sorgenti luminose tradizionali, illuminazione ambientale generale e illuminazione architettonica o decorativa dove sia le prestazioni che il fattore di forma sono critici.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Le prestazioni fondamentali del LED sono definite in una condizione di test standard di una corrente diretta (IF) di 30mA e una temperatura di giunzione (Tj) di 25°C. Il flusso luminoso in uscita varia con la Temperatura di Colore Correlata (CCT). Ad esempio, un LED a 2700K (bianco caldo) offre un flusso luminoso tipico di 34,5 lumen con un minimo di 32 lumen, mentre CCT più fredde come 4000K, 5000K, 5700K e 6500K forniscono un'uscita tipica più alta di 36,5 lumen (minimo 34 lumen). Tutte le varianti mantengono un alto Indice di Resa Cromatica (CRI) di Ra80, garantendo una buona fedeltà cromatica. La tolleranza per la misurazione del flusso luminoso è ±7%, e la tolleranza del CRI è ±2.

Il dispositivo presenta un angolo di visione (2θ1/2) molto ampio di 120 gradi, fornendo un pattern di emissione della luce ampio e uniforme, ideale per l'illuminazione d'ambiente.

2.2 Parametri Elettrici

La tensione diretta (VF) a 30mA è tipicamente di 11V, con un intervallo da 9,5V a 12V e una tolleranza di misura di ±0,3V. I valori massimi assoluti definiscono i limiti operativi: una corrente diretta continua (IF) di 40mA, una corrente diretta impulsiva (IFP) di 60mA (in condizioni di impulso specifiche) e una dissipazione di potenza massima (PD) di 440mW. La tensione inversa (VR) è limitata a 5V. È necessario prestare attenzione a non superare questi valori per garantire l'affidabilità a lungo termine.

2.3 Caratteristiche Termiche

La gestione termica è cruciale per le prestazioni e la durata del LED. La resistenza termica dalla giunzione al punto di saldatura (Rth j-sp) è specificata come 40°C/W in condizioni di test standard. La temperatura massima assoluta della giunzione (Tj) è di 120°C. Il dispositivo è classificato per un intervallo di temperatura operativa (Topr) da -40°C a +105°C. La curva di derating (Fig. 8) illustra chiaramente come la corrente diretta ammissibile debba essere ridotta all'aumentare della temperatura ambiente per prevenire surriscaldamento e guasti prematuri.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

3.1 Binning del Flusso Luminoso

I LED sono suddivisi in bin di flusso luminoso per garantire la coerenza. Ad esempio, un LED a 4000K con Ra80 può essere trovato nei bin E1 (34-36 lm), E2 (36-38 lm) ed E3 (38-42 lm). Il codice del bin (es. D9, E1, E2) fa parte del sistema di numerazione delle parti e consente ai progettisti di selezionare LED con livelli di uscita precisi per la loro applicazione.

3.2 Binning della Tensione Diretta

Allo stesso modo, la tensione diretta è suddivisa in bin per aiutare nella progettazione del circuito, in particolare per pilotare più LED in serie. I bin disponibili includono 1C (8-9V), 1D (9-10V) e 5X (10-12V). Selezionare LED dallo stesso bin di tensione può aiutare a ottenere una distribuzione di corrente più uniforme.

3.3 Binning della Cromaticità

La coerenza del colore è strettamente controllata utilizzando il diagramma di cromaticità CIE 1931. Ogni CCT (es. 2700K, 3000K) è definita da una coordinata centrale target (x, y) e da un'ellisse di tolleranza. La specifica afferma che i gradi di colore rientrano in un'ellisse MacAdam a 5 passi, che è uno standard per definire le differenze di colore percepibili. Gli standard di binning Energy Star sono applicati nell'intervallo da 2600K a 7000K, garantendo che i LED soddisfino i rigorosi requisiti di uniformità del colore per prodotti di illuminazione di qualità.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Il datasheet fornisce diversi grafici chiave per comprendere le prestazioni in condizioni variabili.

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. Informazioni Meccaniche e sul Package

Il LED utilizza l'impronta del package 2016, con dimensioni di 2,0 mm di lunghezza, 1,6 mm di larghezza e un'altezza di 1,75 mm. Il disegno del package fornisce una vista inferiore che illustra il pattern dei pad di saldatura. Viene mostrata una chiara identificazione della polarità: il catodo è contrassegnato. La tolleranza dimensionale, salvo diversa specificazione, è di ±0,1 mm. Queste dimensioni compatte consentono layout PCB ad alta densità, rendendolo adatto per apparecchi di illuminazione sottili.

6. Linee Guida per la Saldatura e l'Assemblaggio

Il dispositivo è progettato per processi di saldatura a rifusione. Viene fornito un profilo di rifusione dettagliato con parametri specifici: la velocità di riscaldamento dalla temperatura di liquidus (TL=217°C) alla temperatura di picco (Tp=260°C max) non deve superare i 3°C/secondo. Il tempo mantenuto sopra TL (tL) deve essere compreso tra 60 e 150 secondi. La temperatura massima del corpo del package non deve superare i 260°C, e il tempo entro 5°C da questo picco (tp) deve essere al massimo di 30 secondi. La velocità di raffreddamento deve essere al massimo di 6°C/secondo. Il tempo totale da 25°C alla temperatura di picco non deve superare gli 8 minuti. Rispettare questo profilo è fondamentale per prevenire danni termici al package del LED, ai giunti di saldatura e ai materiali di attacco interno del die.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

Il sistema di numerazione delle parti è completo, consentendo una specifica precisa. Il modello è T20**811A-*****. Il sistema di numerazione si scompone come segue: X1 indica il codice del tipo (20 per il package 2016). X2 è il codice CCT (es. 27 per 2700K). X3 è l'indice di resa cromatica (8 per Ra80). X4 e X5 indicano rispettivamente il numero di chip in serie e in parallelo. X6 è un codice componente. X7 è un codice colore che definisce specifici gradi di prestazione (es. M per standard ANSI). X8, X9 e X10 sono per codici interni e di riserva. Questo sistema consente agli utenti di ordinare l'esatta variante di LED richiesta per il loro design.

8. Suggerimenti Applicativi

8.1 Scenari Applicativi Tipici

Come elencato, le applicazioni principali sono l'illuminazione per interni, retrofit, illuminazione generale e illuminazione architettonica/decorativa. Il suo alto flusso luminoso e l'ampio angolo lo rendono eccellente per faretti, pannelli luminosi, tubi LED e strisce decorative. L'angolo del fascio di 120 gradi è particolarmente vantaggioso per apparecchi che richiedono un'ampia copertura di illuminazione senza punti caldi.

8.2 Considerazioni di Progettazione

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. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto ai LED mid-power standard, il package T20/2016 offre un equilibrio tra dimensioni compatte e buone prestazioni termiche grazie al suo design termicamente migliorato. La sua tensione diretta tipica di 11V a 30mA suggerisce che possa contenere internamente configurazioni a chip multipli. L'ampio angolo di visione di 120 gradi è un differenziatore chiave rispetto ai LED con fasci più stretti, rendendolo più adatto per l'illuminazione generale piuttosto che per faretti. L'aderenza alle ellissi MacAdam a 5 passi e al binning Energy Star lo colloca in una categoria focalizzata sull'alta coerenza cromatica, che è un vantaggio significativo rispetto ai LED con tolleranze di colore più ampie.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

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 Pratico di Progettazione e Utilizzo

Si consideri la progettazione di un tubo LED retrofit per sostituire un tradizionale tubo fluorescente T8. Un design tipico potrebbe utilizzare 120 pezzi di questo LED T20 disposti linearmente su un PCB a nucleo metallico (MCPCB). Dato il suo ampio angolo di visione di 120 gradi, la distribuzione della luce sarebbe eccellente per l'illuminazione generale d'ufficio. Il progettista selezionerebbe LED dallo stesso bin di flusso luminoso e tensione (es. E2 e 5X) per garantire uniformità di luminosità e condivisione della corrente. L'MCPCB sarebbe fissato a un alloggiamento in alluminio che funge da dissipatore. Un driver a corrente costante sarebbe progettato per fornire circa 30mA per ogni stringa di LED, tenendo conto della tensione diretta totale dei LED collegati in serie. Il profilo di saldatura a rifusione sarebbe rigorosamente seguito durante l'assemblaggio. Questa configurazione sfrutterebbe l'alta efficienza, la lunga durata e la buona resa cromatica del LED per creare un prodotto di illuminazione di alta qualità e risparmio energetico.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

Un LED bianco funziona sul principio dell'elettroluminescenza in un materiale semiconduttore, combinata con la conversione del fosforo. Il nucleo è un chip semiconduttore, tipicamente realizzato in nitruro di gallio e indio (InGaN), che emette luce blu quando viene applicata una corrente diretta. Questa luce blu colpisce quindi uno strato di rivestimento al fosforo (spesso a base di granato di alluminio e ittrio o YAG) depositato sul chip o intorno ad esso. Il fosforo assorbe una parte della luce blu e la riemette come luce gialla. La combinazione della luce blu residua e della luce gialla emessa è percepita dall'occhio umano come luce bianca. La tonalità esatta del bianco (CCT) è controllata dalla composizione e dallo spessore dello strato di fosforo. L'ampio angolo di visione è ottenuto attraverso il design del package e la diffusione della luce attraverso la lente di incapsulamento.

13. Tendenze Tecnologiche e Sviluppo

L'industria dell'illuminazione continua a spingere per una maggiore efficacia (lumen per watt), una migliore qualità del colore (valori CRI e R9 più alti) e una migliore affidabilità. Le tendenze includono lo sviluppo di nuovi materiali fosforescenti per un'emissione rossa più satura (migliorando il CRI R9), l'uso di design a fosforo remoto per una migliore uniformità del colore e gestione termica, e l'integrazione di tecnologie chip-scale package (CSP) per fattori di forma ancora più piccoli. Inoltre, c'è una crescente attenzione verso l'illuminazione intelligente, che richiede LED che possano essere regolati in modo affidabile e controllati tramite protocolli come DALI o Zigbee. La serie T20, con il suo package termicamente migliorato e il binning coerente, si allinea con la domanda del settore per componenti affidabili e di alta qualità che costituiscono la base sia di sistemi di illuminazione di base che avanzati. La tendenza verso l'illuminazione human-centric (HCL), che regola il colore e l'intensità della luce per supportare i ritmi circadiani, si basa anch'essa sulle prestazioni stabili e prevedibili di LED come quelli di questa serie.