Scheda Tecnica LED Bianco Serie T20 2016 - Dimensione 2.0x1.6x0.75mm - Tensione 2.9-3.2V - Potenza 0.48W - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

La Serie T20 2016 è un diodo a emissione luminosa (LED) bianco compatto e ad alte prestazioni, progettato per applicazioni di illuminazione generale e architettonica. Questo LED top-view utilizza un design del package termicamente migliorato per garantire un funzionamento affidabile e una lunga durata in condizioni impegnative. I suoi vantaggi principali includono un'elevata emissione di flusso luminoso, un'ottima capacità di gestione della corrente e un ampio angolo di visione di 120 gradi, rendendolo adatto a una varietà di esigenze di illuminazione dove è richiesta luce uniforme, brillante ed efficiente.

Il mercato target per questo componente include i produttori di apparecchi di illuminazione per interni, lampade retrofit e sistemi di illuminazione decorativa. La sua piccola impronta e le robuste caratteristiche prestazionali lo rendono una scelta ideale per progetti con vincoli di spazio che non compromettono la qualità o l'output della luce.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Elettro-Ottiche

In condizioni di test standard (corrente diretta IF = 60mA, temperatura di giunzione Tj = 25°C), il LED presenta metriche prestazionali chiave. La tensione diretta tipica (VF) è di 2.9V, con un massimo di 3.2V. Il flusso luminoso varia con la temperatura di colore correlata (CCT):

• 2700K (Ra80): Minimo 22 lm, Tipico 24.5 lm
• 3000K (Ra80): Minimo 24 lm, Tipico 25.5 lm
• 4000K-6500K (Ra80): Minimo 24 lm, Tipico 27.0 lm

Le tolleranze sono ±7% per il flusso luminoso e ±2 per l'indice di resa cromatica (Ra). L'angolo di metà intensità dominante (2θ1/2) è di 120 gradi, fornendo un'ampia e uniforme distribuzione della luce.

2.2 Parametri Elettrici e Termici

I valori massimi assoluti definiscono i limiti operativi. La massima corrente diretta continua (IF) è di 150 mA, con una corrente diretta impulsiva (IFP) di 225 mA in condizioni specifiche (larghezza impulso ≤ 100µs, duty cycle ≤ 1/10). La massima dissipazione di potenza (PD) è di 480 mW. Il dispositivo può operare in temperature ambiente da -40°C a +105°C e può sopportare una temperatura massima di giunzione (Tj) di 120°C.

La resistenza termica dalla giunzione al punto di saldatura (Rth j-sp) è tipicamente di 38 °C/W quando montato su un MCPCB con alimentazione elettrica applicata a IF=60mA. Questo parametro è fondamentale per la progettazione della gestione termica per prevenire il surriscaldamento e garantire la longevità.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

3.1 Binning del Flusso Luminoso e della CCT

I LED sono suddivisi in bin in base al flusso luminoso e alla temperatura di colore correlata (CCT) per garantire coerenza di colore e luminosità all'interno di un'applicazione. Ad esempio, per un LED 4000K con Ra80-82:

• Codice 1H: Flusso luminoso tra 24 lm (Min) e 26 lm (Max).
• Codice 1J: Flusso luminoso tra 26 lm (Min) e 28 lm (Max).
• Codice 1K: Flusso luminoso tra 28 lm (Min) e 30 lm (Max).

Bin simili esistono per altre CCT (2700K, 3000K, 5000K, 5700K, 6500K).

3.2 Binning della Tensione Diretta

Per agevolare la progettazione del circuito per una guida della corrente uniforme, i LED sono anche classificati per tensione diretta (VF) a IF=60mA:

• Codice G3: VF tra 2.6V e 2.8V.
• Codice H3: VF tra 2.8V e 3.0V.
• Codice J3: VF tra 3.0V e 3.2V.

La tolleranza di misura per VF è di ±0.1V.

3.3 Binning della Cromaticità

La coerenza del colore è strettamente controllata utilizzando un sistema a ellissi MacAdam a 5 step sul diagramma cromatico CIE. Ogni CCT (es. 27M5 per 2700K, 40M5 per 4000K) ha coordinate centrali definite (x, y) e parametri dell'ellisse (a, b, Φ). Ciò garantisce una variazione di colore percepibile minima tra LED dello stesso bin. Lo standard di binning Energy Star è applicato a tutti i prodotti nella gamma da 2600K a 7000K.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fornisce diversi grafici che caratterizzano le prestazioni in condizioni variabili. Questi sono essenziali per prevedere il comportamento nel mondo reale.

• Corrente Diretta vs. Intensità Relativa: Mostra come l'output luminoso scala con la corrente di guida. È cruciale per determinare il punto operativo ottimale per efficienza e luminosità.
• Corrente Diretta vs. Tensione Diretta: Illustra la caratteristica IV, importante per la progettazione del driver e il calcolo della potenza.
• Temperatura Ambiente vs. Flusso Luminoso Relativo: Dimostra la riduzione dell'output luminoso all'aumentare della temperatura, evidenziando la necessità di una gestione termica efficace.
• Temperatura Ambiente vs. Tensione Diretta Relativa: Mostra come VF diminuisce con l'aumento della temperatura, un fattore per la stabilità del driver a corrente costante.
• Coordinate Cromatiche vs. Temperatura Ambiente: Indica eventuali spostamenti del punto colore con la temperatura, importante per applicazioni critiche per il colore.
• Curva di Derating della Corrente Diretta Ammissibile: Definisce la massima corrente operativa sicura in funzione della temperatura ambiente o del punto di saldatura, prevenendo la fuga termica.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il LED ha una dimensione compatta del package 2016: lunghezza 2.0 mm, larghezza 1.6 mm e altezza 0.75 mm (tipica). Il pattern dei pad di saldatura è progettato per un montaggio stabile e un efficiente trasferimento di calore. La polarità è chiaramente marcata: il catodo è identificato nella vista inferiore del package. Tutte le dimensioni hanno una tolleranza di ±0.1 mm salvo diversa specificazione.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione

Il componente è compatibile con processi di saldatura a rifusione senza piombo. I parametri del profilo consigliati sono:

• Preriscaldamento: Da 150°C a 200°C in 60-120 secondi.
• Velocità di rampa (al picco): Massimo 3°C/secondo.
• Tempo sopra il liquido (TL=217°C): 60-150 secondi.
• Temperatura massima del corpo del package (Tp): Massimo 260°C.
• Tempo entro 5°C da Tp: Massimo 30 secondi.
• Velocità di raffreddamento: Massimo 6°C/secondo.
• Tempo totale da 25°C alla temperatura di picco: Massimo 8 minuti.

Rispettare questo profilo è fondamentale per prevenire danni termici al die o al package del LED.

7. Sistema di Numerazione delle Parti

Il numero di parte segue il formato: T □□ □□ □ □ □ □ – □ □□ □□ □. Gli elementi chiave includono:

• Codice Tipo: "20" indica il package 2016.
• Codice CCT: es. "27" per 2700K, "40" per 4000K.
• Codice Resa Cromatica: "8" per Ra80.
• Configurazione Chip: Codici per numero di chip in serie e parallelo.
• Codice Colore: "M" per bianco standard ANSI.

Questo sistema consente l'identificazione precisa delle caratteristiche elettriche e ottiche del LED.

8. Suggerimenti per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo LED è ben adatto per:

• Illuminazione Interna: Downlight, pannelli luminosi e plafoniere che richiedono luce bianca efficiente e di alta qualità.
• Lampade Retrofit: Sostituzione diretta per lampadine tradizionali a incandescenza o alogene in apparecchi esistenti.
• Illuminazione Generale: Illuminazione per compiti, illuminazione d'accento e illuminazione d'area.
• Illuminazione Architettonica/Decorativa: Illuminazione a scomparsa, retroilluminazione per insegne e altre applicazioni estetiche dove coerenza di colore e luminosità sono importanti.

8.2 Considerazioni di Progettazione

• Gestione Termica: Data la tipica Rth j-sp di 38 °C/W, un adeguato dissipatore di calore è essenziale. Utilizzare un MCPCB con via termiche adeguate e considerare l'ambiente circostante per mantenere la temperatura di giunzione sotto i 120°C.
• Guida della Corrente:** Utilizzare sempre un driver a corrente costante appropriato per il bin della tensione diretta e la corrente operativa desiderata (max 150mA continua). Non superare i valori massimi assoluti.
• Protezione ESD: Il dispositivo ha un livello di sopportazione ESD di 1000V (HBM). Implementare le precauzioni ESD standard durante la manipolazione e l'assemblaggio.
• Progettazione Ottica: L'angolo di visione di 120 gradi fornisce un'ampia dispersione. Per fasci focalizzati, saranno necessarie ottiche secondarie (lenti).

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

Rispetto ai LED standard in package simili, la Serie T20 2016 offre diversi vantaggi:

• Package Termicamente Migliorato: Il design migliora la dissipazione del calore dalla giunzione, consentendo correnti di guida più elevate o una maggiore durata a correnti standard rispetto ai package non migliorati.
• Alta Capacità di Corrente: Una corrente continua massima di 150mA consente un output luminoso più elevato da un singolo dispositivo a piccola impronta.
• Binning Rigoroso: L'uso di ellissi MacAdam a 5 step e bin dettagliati per flusso/tensione garantisce una superiore uniformità di colore e luminosità nelle applicazioni multi-LED, riducendo la necessità di smistamento manuale o calibrazione.
• Robusta Compatibilità con la Rifusione: Resiste ai profili standard di rifusione senza piombo fino a una temperatura di picco di 260°C, rendendolo adatto a linee di assemblaggio SMT automatizzate e ad alto volume.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Qual è la differenza tra i valori di flusso luminoso "Tipico" e "Minimo"?
R: Il valore "Tipico" rappresenta l'output medio della produzione. Il valore "Minimo" è il limite inferiore garantito per il bin specificato. I progettisti dovrebbero utilizzare il valore minimo per i calcoli dello scenario peggiore per garantire che la loro applicazione soddisfi i requisiti di luminosità.

D: In che modo la temperatura ambiente influisce sulle prestazioni?
R: Come mostrato nelle curve di derating, l'aumento della temperatura ambiente riduce l'output luminoso (flusso luminoso) e diminuisce leggermente la tensione diretta. Superare la temperatura massima di giunzione può portare a un degrado accelerato o al guasto. Un adeguato dissipatore di calore è fondamentale.

D: Posso pilotare questo LED con una sorgente a tensione costante?
R: Non è raccomandato. I LED sono dispositivi pilotati a corrente. La loro tensione diretta ha una tolleranza e varia con la temperatura. Una sorgente a tensione costante potrebbe portare a una corrente eccessiva e danneggiare il LED. Utilizzare sempre un driver a corrente costante o un circuito che limiti la corrente.

D: Cosa significa "ellisse MacAdam a 5 step" per la coerenza del colore?
R: Un'ellisse MacAdam definisce una regione sulla carta dei colori dove le differenze di colore sono impercettibili all'occhio umano medio. Un'ellisse a "5 step" è uno standard industriale comune per un controllo stretto del colore. I LED all'interno della stessa ellisse a 5 step appariranno avere un colore bianco identico in condizioni di visione normali.

11. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Caso: Progettazione di un Pannello Luminoso a LED 4000K
Un progettista sta creando un pannello luminoso piatto 600x600mm per uso ufficio, mirando a un'illuminanza di 500 lux. Utilizzando il LED Serie T20 2016 in 4000K (bin 1J, 26-28 lm), calcola il numero di LED necessari in base al flusso minimo (26 lm), all'efficienza ottica del sistema guida/diffusore della luce (es. 70%) e al flusso luminoso totale desiderato. Seleziona un driver a corrente costante che eroga 60mA per stringa di LED. Il layout del PCB incorpora pad di rame adeguati per la dissipazione del calore, seguendo il pattern di saldatura consigliato. Assicurandosi che tutti i LED provengano dallo stesso bin CCT e flusso (es. 1J), ottengono uniformità di luminosità e colore su tutto il pannello senza punti caldi visibili o variazioni di colore.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

Un LED bianco tipicamente consiste in un chip semiconduttore che emette luce blu quando la corrente lo attraversa (elettroluminescenza). Questa luce blu colpisce quindi un rivestimento di fosforo depositato sul chip o intorno ad esso. Il fosforo assorbe una porzione della luce blu e la riemette come luce gialla. La combinazione della luce blu residua e della luce gialla convertita è percepita dall'occhio umano come luce bianca. La tonalità esatta del bianco (CCT) è determinata dalla composizione e dallo spessore dello strato di fosforo. L'indice di resa cromatica (Ra) indica quanto accuratamente la luce del LED rivela i veri colori degli oggetti rispetto a una sorgente di luce naturale.

13. Tendenze Tecnologiche

L'industria dei LED continua a evolversi verso una maggiore efficienza (più lumen per watt), un miglioramento della resa cromatica (valori Ra e R9 più alti per i rossi) e una migliore coerenza del colore (binning più stretto). C'è anche una tendenza verso la miniaturizzazione dei package mantenendo o aumentando l'output luminoso, come si vede in questo package 2016. Inoltre, l'affidabilità e la longevità in condizioni di funzionamento ad alta temperatura sono aree chiave di interesse, che guidano i progressi nei materiali del package, nelle interfacce termiche e nella tecnologia dei fosfori. La compatibilità con i processi di assemblaggio automatizzati standard rimane un requisito fondamentale per l'adozione diffusa nella produzione di illuminazione.