Scheda Tecnica LED Monocromatico Serie T3C 3030 - Dimensione 3.0x3.0mm - Tensione 1.8-3.6V - Potenza 1.04-1.44W - Documentazione Tecnica in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

La Serie T3C rappresenta una gamma di diodi emettitori di luce (LED) monocromatici ad alte prestazioni, progettati per applicazioni di illuminazione generale e specializzata. Il modello principale trattato in questo documento è la variante con package 3030, caratterizzata dal suo ingombro compatto e dal robusto design di gestione termica. Questi LED sono progettati per fornire un'elevata emissione di flusso luminoso garantendo un funzionamento affidabile in condizioni operative impegnative.

I vantaggi principali di questa serie includono un design del package termicamente migliorato che favorisce la dissipazione del calore, un'elevata capacità di corrente che consente un'emissione luminosa più intensa e un ampio angolo di visione che assicura una distribuzione uniforme della luce. Il prodotto è compatibile con i processi di saldatura a rifusione senza piombo e rispetta gli standard ambientali RoHS, rendendolo adatto alla moderna produzione elettronica.

Il mercato target per questi LED è ampio, comprendendo soluzioni per l'illuminazione interna, progetti di retrofit per la sostituzione di sorgenti luminose obsolete, scopi di illuminazione generale e applicazioni architettoniche o decorative dove sono richiesti specifici colori monocromatici.

2. Approfondimento sui Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Le prestazioni elettro-ottiche sono specificate a una temperatura di giunzione (Tj) di 25°C e una corrente diretta (IF) di 350mA. I parametri chiave variano in base al colore:

• Tensione Diretta (VF):Varia da 1,8V (min, Rosso/Giallo) a 3,6V (max, Blu). I valori tipici sono 3,4V per il Blu, 3,0V per il Verde e 2,2V per il Rosso/Giallo. Si applica una tolleranza di misura di ±0,1V.
• Flusso Luminoso:L'emissione varia significativamente in base al colore. I valori tipici sono 20 lm per il Blu, 82 lm per il Verde e 44 lm per il Rosso e il Giallo, con una tolleranza di misura del ±7%.
• Angolo di Visione (2θ1/2):L'angolo a metà intensità è di 120 gradi, fornendo un fascio luminoso ampio.
• Resistenza Termica (Rth j-sp):Questo parametro, misurato dalla giunzione del LED al punto di saldatura su un MCPCB, è di 17 °C/W per il Blu, 15 °C/W per il Verde e 10 °C/W per il Rosso/Giallo.
• Scarica Elettrostatica (ESD):Tutti i colori hanno una classificazione Human Body Model (HBM) di 1000V, indicando un livello standard di protezione ESD.

2.2 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali possono verificarsi danni permanenti. Tutti i valori sono specificati a Tj=25°C.

• Corrente Diretta (IF):400 mA (continua).
• Corrente Diretta Impulsiva (IFP):600 mA, con condizioni di larghezza dell'impulso ≤100μs e ciclo di lavoro ≤1/10.
• Dissipazione di Potenza (PD):Varia in base al colore: 1440 mW per il Blu, 1360 mW per il Verde e 1040 mW per il Rosso/Giallo.
• Tensione Inversa (VR):5 V.
• Temperatura Operativa (Topr):-40°C a +105°C.
• Temperatura di Stoccaggio (Tstg):-40°C a +85°C.
• Temperatura di Giunzione (Tj):110 °C (massima).
• Temperatura di Saldatura (Tsld):È specificata la saldatura a rifusione a 230°C o 260°C per 10 secondi.

È fondamentale che il funzionamento non superi questi valori, poiché le proprietà del LED potrebbero degradarsi al di fuori dell'intervallo di parametri specificato.

3. Sistema di Binning e Classificazione

3.1 Classificazione per Lunghezza d'Onda / Colore

I LED sono classificati in specifici bin di lunghezza d'onda a IF=350mA e Tj=25°C, con una tolleranza di misura di ±1nm.

• Blu:455-460 nm, 460-465 nm, 465-470 nm.
• Verde:520-525 nm, 525-530 nm, 530-535 nm.
• Rosso:615-620 nm, 620-625 nm, 625-630 nm.
• Giallo:585-590 nm, 590-595 nm, 595-600 nm.

3.2 Binning del Flusso Luminoso

L'emissione di flusso è categorizzata in ranghi identificati da codici letterali. Le misurazioni sono a IF=350mA, Tj=25°C, con una tolleranza del ±7%.

• Blu:AH (18-22 lm), AJ (22-26 lm), AK (26-30 lm).
• Verde:AS (72-80 lm), AT (80-88 lm), AW (88-96 lm), AX (96-104 lm).
• Rosso/Giallo:AM (37-44 lm), AN (44-51 lm), AP (51-58 lm).

3.3 Binning della Tensione Diretta

Anche la tensione diretta è suddivisa in bin per garantire coerenza nelle caratteristiche elettriche, con una tolleranza di ±0,1V.

• Blu/Verde:H3 (2,8-3,0V), J3 (3,0-3,2V), K3 (3,2-3,4V), L3 (3,4-3,6V).
• Rosso/Giallo:C3 (1,8-2,0V), D3 (2,0-2,2V), E3 (2,2-2,4V), F3 (2,4-2,6V).

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica include diverse rappresentazioni grafiche delle prestazioni del LED. Queste curve sono essenziali per comprendere il comportamento del dispositivo in diverse condizioni operative.

• Spettro dei Colori:Mostra la distribuzione della potenza spettrale per ogni colore del LED, che ne definisce la purezza e la lunghezza d'onda dominante.
• Corrente Diretta vs. Intensità Relativa:Illustra come l'emissione luminosa scala con l'aumento della corrente di pilotaggio, mostrando tipicamente una relazione sub-lineare ad alte correnti a causa del calo di efficienza (efficiency droop).
• Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva IV):Rappresenta la relazione esponenziale tra corrente e tensione, cruciale per progettare il circuito di pilotaggio corretto.
• Distribuzione dell'Angolo di Visione:Un grafico polare che mostra il pattern di intensità spaziale, confermando l'angolo di visione di 120 gradi.
• Temperatura Ambiente vs. Flusso Luminoso Relativo:Dimostra l'effetto di quenching termico, dove l'emissione luminosa diminuisce all'aumentare della temperatura ambiente (e quindi di giunzione).
• Temperatura Ambiente vs. Tensione Diretta Relativa:Mostra come la tensione diretta diminuisca con l'aumento della temperatura, una caratteristica della giunzione semiconduttrice.
• Corrente Diretta Massima vs. Temperatura Ambiente:Una curva di derating che specifica la massima corrente continua consentita a una data temperatura ambiente per evitare di superare la massima temperatura di giunzione.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il LED utilizza un package SMD (Surface-Mount Device) 3030. Le dimensioni chiave includono una dimensione del corpo di 3,00 mm x 3,00 mm. L'altezza del package è di circa 1,43 mm dalla superficie della scheda. I pad di saldatura (land pattern) sono progettati per un montaggio affidabile, con dimensioni specifiche per i pad dell'anodo e del catodo per garantire una corretta formazione del filetto di saldatura. La polarità è chiaramente indicata, tipicamente con un indicatore del catodo sul fondo del package. Salvo diversa indicazione, le tolleranze dimensionali sono di ±0,1 mm.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione

Il LED è compatibile con i processi standard di saldatura a rifusione senza piombo. Viene fornito un profilo dettagliato:

• Preriscaldamento:Rampa da 150°C a 200°C in 60-120 secondi.
• Velocità di Rampa in Salita:Massimo 3°C al secondo dalla temperatura di liquidus al picco.
• Temperatura di Liquidus (TL):217°C.
• Tempo Sopra Liquidus (tL):60-150 secondi.
• Temperatura Massima del Corpo del Package (Tp):Massimo 260°C.
• Tempo entro 5°C dal Picco (tp):Massimo 30 secondi.
• Velocità di Rampa in Discesa:Massimo 6°C al secondo dal picco al liquidus.
• Tempo Totale del Ciclo:Massimo 8 minuti da 25°C alla temperatura di picco.

Il rispetto di questo profilo è fondamentale per prevenire shock termici, problemi alle giunzioni saldate o danni al package del LED e all'attacco interno del die.

7. Note Applicative e Considerazioni di Progettazione

7.1 Scenari Applicativi Tipici

Questi LED monocromatici sono adatti per applicazioni che richiedono punti colore specifici senza la necessità di conversione tramite fosfori.

• Illuminazione Interna:Possono essere utilizzati in illuminazione d'accento, segnaletica o illuminazione ambientale specifica per colore.
• Retrofit:Sostituzione diretta di vecchie sorgenti luminose monocromatiche in apparecchi esistenti.
• Illuminazione Generale:Quando combinati con altri colori o utilizzati in array per effetti di illuminazione colorata.
• Illuminazione Architettonica/Decorativa:Illuminazione di facciate, lettere canale e installazioni artistiche dove è necessario un controllo preciso del colore.

7.2 Considerazioni di Progettazione

• Gestione Termica:Nonostante il package termicamente migliorato, un adeguato dissipatore di calore è essenziale, specialmente quando si opera vicino ai valori massimi assoluti. I valori di resistenza termica devono essere utilizzati per calcolare il necessario dissipatore per mantenere la temperatura di giunzione al di sotto di 110°C.
• Pilotaggio della Corrente:Utilizzare un driver a corrente costante appropriato per il bin di tensione diretta e la luminosità desiderata. Deve essere seguita la curva di derating per la corrente massima vs. temperatura ambiente.
• Progettazione Ottica:L'ampio angolo di visione di 120 gradi potrebbe richiedere ottiche secondarie (lenti, riflettori) se si desidera un fascio più focalizzato.
• Precauzioni ESD:Durante l'assemblaggio devono essere seguite le procedure standard di manipolazione ESD, poiché la classificazione HBM di 1000V è un livello base di protezione.

8. Confronto Tecnico e Differenziazione

Sebbene nel documento sorgente non sia fornito un confronto diretto con altri prodotti, le caratteristiche chiave di differenziazione di questa serie T3C 3030 possono essere dedotte dalle sue specifiche:

• Elevata Capacità di Corrente:Un valore nominale continuo di 400mA per un package 3030 è competitivo, consentendo una maggiore densità di flusso luminoso.
• Design Termicamente Migliorato:La menzione esplicita di questa caratteristica suggerisce un'ottimizzazione per una migliore estrazione del calore rispetto ai package standard, potenzialmente portando a una maggiore durata e prestazioni mantenute.
• Binning Completo:Il binning dettagliato per lunghezza d'onda, flusso e tensione consente un abbinamento preciso di colore e luminosità nelle applicazioni multi-LED, riducendo la necessità di calibrazioni complesse.
• Funzionamento ad Alta Temperatura:Un intervallo di temperatura operativa fino a +105°C e una temperatura di giunzione di 110°C indicano robustezza per ambienti impegnativi.

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Qual è la causa principale del degrado del flusso luminoso nel tempo?
R: Sebbene non sia esplicitamente dichiarato in questa scheda tecnica, le cause principali sono tipicamente l'alta temperatura di giunzione e la corrente di pilotaggio. Operare entro i valori massimi assoluti specificati (specialmente Tj e IF) e implementare una gestione termica efficace sono cruciali per massimizzare la durata del LED.

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 un coefficiente di temperatura negativo e varia da bin a bin. Una sorgente a tensione costante potrebbe portare a fuga termica o luminosità inconsistente. Utilizzare sempre un driver a corrente costante.

D: Come interpreto i valori "Tip" e "Min" del flusso luminoso?
R: Il valore "Tip" (Tipico) è l'emissione media attesa nelle condizioni di test. Il valore "Min" è il minimo garantito per quel bin di flusso. I progettisti dovrebbero utilizzare il valore "Min" per i calcoli dello scenario peggiore per garantire un'emissione luminosa sufficiente nella loro applicazione.

D: Perché la dissipazione di potenza è diversa per ogni colore?
R: La dissipazione di potenza (PD) è calcolata come Corrente Diretta (IF) moltiplicata per la Tensione Diretta (VF). Poiché la VF tipica differisce significativamente tra i colori (es. ~3,4V per il Blu vs. ~2,2V per il Rosso a 350mA), anche la potenza risultante (e quindi il calore generato) è diversa.

10. Caso di Studio: Progettazione e Utilizzo

Scenario: Progettazione di una striscia LED colorata per illuminazione architettonica di facciata.

1. Selezione del Colore:Il progettista sceglie il LED Verde della serie T3C per una tonalità specifica, selezionando il bin di lunghezza d'onda 525-530 nm per coerenza.
2. Calcolo della Luminosità:Puntando a una specifica illuminanza, il progettista utilizza il valore "Min" del flusso luminoso dal bin AS (72 lm a 350mA) per un progetto conservativo. Calcola il numero di LED necessari per metro.
3. Progettazione Termica:La striscia sarà racchiusa. Utilizzando la resistenza termica (Rth j-sp) di 15 °C/W per il Verde e la stima della temperatura ambiente, il progettista calcola l'area necessaria del pad termico o del dissipatore sul PCB per mantenere Tj al di sotto di 100°C per una lunga durata.
4. Progettazione Elettrica:Viene selezionato un driver a corrente costante per fornire 350mA. Il bin di tensione diretta (es. J3: 3,0-3,2V) determina il requisito minimo di tensione di uscita del driver. I LED sono disposti in combinazioni serie/parallelo adatte al driver.
5. Produzione:La linea di assemblaggio segue il profilo di saldatura a rifusione specificato (picco di 260°C) per garantire giunzioni saldate affidabili senza danneggiare i LED.

11. Principio di Funzionamento

L'emissione di luce in questi LED monocromatici si basa sull'elettroluminescenza in un chip semiconduttore. Quando viene applicata una tensione diretta che supera l'energia del bandgap del chip, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva dove si ricombinano. L'energia rilasciata durante questa ricombinazione viene emessa come fotone (luce). La specifica lunghezza d'onda (colore) della luce emessa—blu, verde, rosso o giallo—è determinata dall'energia del bandgap dei materiali semiconduttori utilizzati nella costruzione del chip (es. InGaN per blu/verde, AlInGaP per rosso/giallo). Il package 3030 ospita questo die semiconduttore, fornisce le connessioni elettriche tramite anodo e catodo e include un'ottica primaria (tipicamente una lente in silicone) che modella l'emissione luminosa e fornisce l'ampio angolo di visione.

12. Tendenze Tecnologiche

Lo sviluppo di LED monocromatici come quelli della serie T3C è influenzato da diverse tendenze in corso nel settore:

• Aumento dell'Efficienza (lm/W):Miglioramenti continui nell'efficienza quantica interna (IQE) e nell'efficienza di estrazione della luce guidano un'emissione luminosa più elevata per lo stesso input elettrico, riducendo il consumo energetico.
• Migliore Purezza e Coerenza del Colore:I progressi nella crescita epitassiale e nei controlli di produzione portano a bin di lunghezza d'onda più stretti e punti colore più coerenti da lotto a lotto.
• Affidabilità e Durata Migliorate:La ricerca su materiali (es. incapsulanti più robusti) e tecniche di packaging mira a ridurre il deprezzamento del lumen e aumentare la durata operativa, specialmente in condizioni di alta temperatura e alta corrente.
• Miniaturizzazione con Alta Potenza:La tendenza a concentrare più emissione luminosa in package più piccoli continua, richiedendo soluzioni di gestione termica sempre migliori come il "package termicamente migliorato" qui menzionato.
• Gamut di Colori Ampliato:Sebbene questa scheda tecnica copra i colori standard, il mercato più ampio vede lo sviluppo di LED con lunghezze d'onda nuove (es. rossi più profondi, ciano) per applicazioni nell'illuminazione orticola, retroilluminazione di display e sensing specializzato.