Scheda Tecnica LED Backlight T3B Serie 3014 Single Chip 0.2W - Dimensioni 3.0x1.4x0.8mm - Tensione 3.1V - Potenza 0.2W - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

La serie T3B rappresenta una famiglia di LED ad alte prestazioni, a singolo chip e a montaggio superficiale, progettati principalmente per applicazioni di retroilluminazione. Utilizzando un'impronta compatta del package 3014 (3.0mm x 1.4mm), questi LED offrono un equilibrio tra efficienza luminosa, affidabilità e flessibilità di progettazione adatto per display elettronici moderni e sistemi indicatori.

Il cuore del dispositivo è un singolo chip semiconduttore in grado di erogare fino a 0.2W di potenza ottica. La serie è caratterizzata da un ampio angolo di visione, prestazioni cromatiche stabili su una gamma di temperature di colore e una costruzione robusta adatta a processi di assemblaggio automatizzati come la saldatura a rifusione.

2. Parametri e Specifiche Tecniche

2.1 Valori Massimi Assoluti

I seguenti parametri definiscono i limiti operativi oltre i quali può verificarsi un danno permanente al LED. Tutti i valori sono specificati a una temperatura ambiente (Ts) di 25°C.

• Corrente Diretta (IF):80 mA (Continua)
• Corrente Diretta Impulsiva (IFP):120 mA (Larghezza impulso ≤10ms, Ciclo di lavoro ≤1/10)
• Dissipazione di Potenza (PD):288 mW
• Temperatura Operativa (Topr):-40°C a +80°C
• Temperatura di Stoccaggio (Tstg):-40°C a +80°C
• Temperatura di Giunzione (Tj):125°C
• Temperatura di Saldatura (Tsld):230°C o 260°C per 10 secondi (profilo di rifusione)

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Parametri di prestazione tipici misurati in condizioni di test standard (Ts=25°C, IF=60mA).

• Tensione Diretta (VF):Tipica 3.1V, Massima 3.5V
• Tensione Inversa (VR):5V
• Corrente Inversa (IR):Massima 10 µA (VR=5V)
• Angolo di Visione (2θ1/2):110° (Tipico)

3. Sistema di Binning e Classificazione del Prodotto

3.1 Regola di Numerazione del Modello

Il codice prodotto segue un formato strutturato:T □□ □□ □ □ □ – □□□ □□. Questo codice racchiude gli attributi chiave:

• Codice Package/Form Factor:es. '3B' denota il package 3014.
• Configurazione Chip:'S' per un singolo chip a bassa potenza (come in questa serie).
• Codice Progetto Ottico:'00' indica nessuna lente secondaria.
• Codice Colore:Definisce il colore di emissione o il punto di bianco.
  • Bianco Caldo: L (<3700K)
  • Bianco Neutro: C (3700-5000K)
  • Bianco Freddo: W (>5000K)
  • Altri colori: R (Rosso), Y (Giallo), G (Verde), B (Blu), ecc.
• Codice Flusso Luminoso:Specifica il bin di uscita luminosa minima (es. D2, D3).
• Codice Temperatura di Colore:Per i LED bianchi, specifica il bin della temperatura di colore correlata (CCT).
• Codice Tensione Diretta:Specifica il bin VF (es. B, C, D).

3.2 Binning del Flusso Luminoso

Per i LED bianchi per retroilluminazione con Indice di Resa Cromatica (CRI) di 60 e CCT compresa tra 10.000K e 40.000K, il flusso luminoso è classificato a una corrente di test di 60mA. Il binning specifica unvalore minimo, con il flusso effettivo potenzialmente superiore.

• Codice D2:18 lm (Min) a 20 lm (Max)
• Codice D3:20 lm (Min) a 22 lm (Max)
• Codice D4:22 lm (Min) a 24 lm (Max)
• Codice D5:24 lm (Min) a 26 lm (Max)

La tolleranza per la misura del flusso luminoso è ±7%.

3.3 Binning della Tensione Diretta

La tensione diretta (VF) è classificata in bin precisi per aiutare nella progettazione del circuito per la regolazione della corrente e l'uniformità in array multi-LED.

• Codice B:2.8V a 2.9V
• Codice C:2.9V a 3.0V
• Codice D:3.0V a 3.1V
• Codice E:3.1V a 3.2V
• Codice F:3.2V a 3.3V
• Codice G:3.3V a 3.4V
• Codice H:3.4V a 3.5V

La tolleranza per la misura della tensione è ±0.08V.

3.4 Binning della Cromaticità

I LED bianchi sono classificati in specifiche regioni di cromaticità sul diagramma dello spazio colore CIE 1931 per garantire la coerenza del colore. Per la serie backlight 3014, le regioni etichettate da BG1 a BG5 sono definite con precisi confini di coordinate (x, y). I prodotti sono spediti rispettando le restrizioni della regione di cromaticità ordinata.

La tolleranza delle coordinate di cromaticità è ±0.005. La tolleranza del CRI è ±2.

4. Curve e Caratteristiche di Prestazione

4.1 Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V)

La caratteristica I-V è tipica di un diodo a semiconduttore. La curva mostra un forte aumento della corrente una volta che la tensione diretta supera la soglia (circa 2.7V-2.9V). L'operazione alla corrente raccomandata di 60mA garantisce prestazioni stabili all'interno del bin di tensione specificato.

4.2 Flusso Luminoso Relativo vs. Corrente Diretta

L'uscita luminosa aumenta con la corrente diretta ma mostra una relazione sub-lineare a correnti più elevate a causa dell'aumento della temperatura di giunzione e del calo di efficienza. La curva evidenzia l'intervallo di corrente di pilotaggio ottimale per massimizzare l'efficacia (lumen per watt).

4.3 Potenza Spettrale Relativa vs. Temperatura di Giunzione

L'uscita spettrale del sistema a fosforo del LED si sposta con la temperatura di giunzione (Tj). Questa curva è fondamentale per applicazioni che richiedono punti colore stabili. Man mano che Tj aumenta da 25°C a 125°C, l'energia spettrale relativa tipicamente diminuisce, il che può influenzare sia il flusso luminoso che la cromaticità.

4.4 Distribuzione della Potenza Spettrale Relativa

Questo grafico mostra lo spettro di emissione normalizzato del LED bianco, mostrando la combinazione del picco di emissione del chip blu e dell'emissione più ampia convertita dal fosforo giallo/verde/rosso. La forma di questa curva determina l'Indice di Resa Cromatica (CRI) e la qualità del colore percepita.

5. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

5.1 Dimensioni di Contorno e Impronta

Il LED è conforme alle dimensioni standard del package 3014:

• Lunghezza (L): 3.0 mm ±0.10 mm
• Larghezza (W): 1.4 mm ±0.10 mm
• Altezza (H): 0.8 mm ±0.10 mm

Vengono forniti disegni dimensionali dettagliati con tolleranze (.X: ±0.10mm, .XX: ±0.05mm) per il layout del PCB.

5.2 Schema PCB e Progetto Stencil Raccomandati

È raccomandato un layout dedicato delle piazzole di saldatura per garantire una saldatura affidabile, una corretta gestione termica e stabilità meccanica. Lo schema delle piazzole include tipicamente due piazzole anodo/catodo. Viene anche specificato un corrispondente progetto dello stencil per pasta saldante, fondamentale per controllare il volume della pasta saldante durante l'assemblaggio SMT per prevenire l'effetto "tombstone" o giunti di saldatura insufficienti.

Identificazione Polarità:Il catodo è tipicamente segnato sul corpo del LED. La serigrafia del PCB dovrebbe indicare chiaramente la polarità per prevenire il montaggio inverso.

6. Linee Guida per Montaggio, Manipolazione e Stoccaggio

6.1 Sensibilità all'Umidità e Requisiti di Essiccazione

Il package LED 3014 è classificato come sensibile all'umidità secondo IPC/JEDEC J-STD-020C. L'esposizione all'umidità ambientale dopo l'apertura della busta sigillata a barriera di umidità può portare a crepe "popcorn" o delaminazione durante il processo di saldatura a rifusione ad alta temperatura.

• Stoccaggio:Le buste non aperte dovrebbero essere conservate sotto 30°C e 85% UR. Dopo l'apertura, conservare a <30°C e <60% UR, preferibilmente in un armadio a secco o contenitore sigillato con essiccante.
• Tempo di Utilizzo a Punto:Dopo l'apertura della busta sigillata, i componenti dovrebbero essere utilizzati entro 12 ore se esposti alle condizioni ambientali della fabbrica (>30% UR).
• Essiccazione:Se il tempo di utilizzo a punto viene superato o la scheda indicatrice di umidità mostra umidità elevata, è richiesta l'essiccazione: 60°C per 24 ore. Non superare i 60°C. La rifusione dovrebbe avvenire entro 1 ora dall'essiccazione, oppure le parti devono essere rimesse in stoccaggio a secco (<20% UR).

6.2 Profilo di Saldatura a Rifusione

Il LED può resistere a profili standard di saldatura a rifusione senza piombo. La temperatura di picco massima è 260°C, con un tempo raccomandato sopra il liquidus (es. 217°C) di 10 secondi. Una velocità controllata di riscaldamento e raffreddamento è essenziale per minimizzare lo stress termico sul package.

6.3 Protezione dalle Scariche Elettrostatiche (ESD)

I LED sono dispositivi a semiconduttore e sono sensibili alle scariche elettrostatiche, in particolare i tipi bianco, verde, blu e viola. L'ESD può causare guasti immediati o danni latenti che portano a una riduzione della durata di vita e al degrado delle prestazioni (es. spostamento del colore, aumento della corrente di dispersione).

• Prevenzione:Maneggiare i LED in un'area protetta da ESD (EPA) utilizzando braccialetti collegati a terra, tappetini conduttivi e ionizzatori.
• Confezionamento:Utilizzare contenitori e vassoi sicuri per ESD durante il trasporto e la manipolazione.
• Attrezzature di Assemblaggio:Assicurarsi che le macchine pick-and-place SMT e altri manipolatori siano correttamente collegati a terra.

7. Note Applicative e Considerazioni di Progetto

7.1 Applicazioni Tipiche

• Retroilluminazione LCD:Unità di retroilluminazione edge-lit o direct-lit per monitor, TV, laptop e display automotive.
• Luci Indicatrici Generali:Indicatori di stato, illuminazione pannelli e illuminazione decorativa dove è necessaria una sorgente compatta e luminosa.
• Elettronica di Consumo:Retroilluminazione per tastiere, interruttori e cartelli.

7.2 Progetto del Circuito di Pilotaggio

Pilotaggio a Corrente Costante:I LED sono dispositivi pilotati a corrente. Per una luminosità e un colore consistenti, e per prevenire la fuga termica, devono essere pilotati da una sorgente di corrente costante, non da una sorgente di tensione costante. Una resistenza limitatrice di corrente utilizzata con una sorgente di tensione è un metodo semplice ma è meno efficiente e meno stabile con variazioni di temperatura e tensione.

Impostazione Corrente:La corrente operativa raccomandata è 60mA. Operare al o vicino al valore massimo assoluto (80mA) ridurrà la durata di vita e potrebbe spostare i parametri del colore a meno che non sia fornito uno smaltimento termico eccezionale.

Gestione Termica:Sebbene la potenza sia relativamente bassa (0.2W), un efficace smaltimento del calore dalle piazzole di saldatura del LED al rame del PCB è cruciale per mantenere prestazioni e longevità. Utilizzare un'adeguata area di rame e vie termiche sul PCB. Per array ad alta densità, considerare il carico termico complessivo sul PCB.

7.3 Considerazioni di Progetto Ottico

L'ampio angolo di visione di 110 gradi rende questo LED adatto per applicazioni che richiedono un'illuminazione ampia e uniforme. Per una luce più direzionale, devono essere utilizzate ottiche secondarie (riflettori, guide luminose). Quando si progettano guide luminose, il pattern di emissione e la distribuzione dell'intensità del LED dovrebbero essere modellati per ottenere un'uscita uniforme.

8. Confronto Tecnico e Differenziazione del Prodotto

Il package 3014 offre un vantaggio distintivo nel panorama dei LED SMD:

• vs. 3528/2835:Il 3014 è più compatto in larghezza, consentendo una densità più elevata in array lineari o un passo più stretto nei progetti di retroilluminazione. Spesso presenta un design di chip e package più moderno per una maggiore efficacia.
• vs. 5050:Il 3014 è una soluzione a singolo die, mentre i package 5050 spesso contengono tre die. Il 3014 fornisce una sorgente puntiforme più piccola, che può essere vantaggiosa per il controllo ottico nelle guide luminose, e tipicamente ha una resistenza termica per package inferiore.
• vs. 0201/0402:Più grande dei micro-LED, il 3014 è più facile da maneggiare in assemblaggio, offre una maggiore uscita luminosa ed è più robusto per applicazioni di illuminazione generale.

I fattori chiave di differenziazione di questa specifica serie T3B sono la sua struttura di binning definita per colore e flusso, la sua conformità agli standard di sensibilità all'umidità e le sue dettagliate linee guida applicative, che supportano la progettazione per la producibilità e l'affidabilità.

9. Domande Frequenti (FAQ)

9.1 Qual è la differenza tra i valori 'Min' e 'Typ' del flusso luminoso nella tabella di binning?

Il valore 'Min' è il limite inferiore garantito per quel codice bin. Il valore 'Typ' è una media rappresentativa, ma non garantita. Quando ordini un bin D3, ti è garantito un minimo di 20 lm a 60mA, ma le parti effettive possono misurare fino a 22 lm. Questo sistema garantisce che tu soddisfi il tuo requisito di luminosità minima.

9.2 Perché è necessaria l'essiccazione e posso usare una temperatura più alta per essiccare più velocemente?

L'essiccazione rimuove l'umidità assorbita dal package plastico per prevenire danni da pressione del vapore durante la rifusione.Non superare i 60°C.Temperature più elevate possono degradare i materiali interni (epossidica, fosforo, bonding dei fili) e il confezionamento stesso in nastro e bobina, portando a guasti prematuri o problemi di manipolazione.

9.3 Posso pilotare questo LED con un alimentatore da 3.3V e una resistenza?

Sì, ma con importanti avvertenze. Data una VF tipica di 3.1V, una resistenza in serie dovrebbe far cadere solo 0.2V a 60mA, richiedendo una resistenza molto piccola (~3.3 Ohm). Questo lascia quasi nessun margine per variazioni nella tensione di alimentazione o nella VF del LED. Un piccolo aumento della tensione di alimentazione o un LED con bin VF inferiore causerebbe un grande aumento della corrente, potenzialmente danneggiando il LED. Un driver a corrente costante è fortemente raccomandato per un funzionamento affidabile.

9.4 Come interpreto i codici della regione di cromaticità (BG1, BG2, ecc.)?

Questi codici definiscono una piccola area quadrilatera sul diagramma di cromaticità CIE. Tutti i LED di un dato lotto, quando misurati, avranno le loro coordinate colore (x,y) all'interno dei confini di quella specifica regione. Ciò consente ai progettisti di selezionare LED che corrisponderanno strettamente tra loro nel colore, il che è fondamentale per l'uniformità della retroilluminazione. La scheda tecnica fornisce le coordinate esatte degli angoli per ogni regione.

10. Principi Operativi e Tendenze Tecnologiche

10.1 Principio Operativo di Base

Un Diodo Emettitore di Luce (LED) è un dispositivo a semiconduttore a stato solido. Quando una tensione diretta viene applicata attraverso la giunzione p-n, elettroni e lacune si ricombinano, rilasciando energia sotto forma di fotoni - un processo chiamato elettroluminescenza. La lunghezza d'onda (colore) della luce emessa è determinata dal bandgap del materiale semiconduttore. In un LED bianco come questo, un chip a emissione blu di nitruro di indio gallio (InGaN) è rivestito con un fosforo giallo (o multicolore). Parte della luce blu sfugge, e il resto è assorbito dal fosforo e riemesso come luce a lunghezza d'onda più lunga (gialla, rossa, verde). La miscela di luce blu e luce convertita dal fosforo è percepita come bianca.

10.2 Tendenze del Settore

L'industria dei LED continua a evolversi verso una maggiore efficacia (lumen per watt), un miglioramento della resa cromatica e una maggiore affidabilità. Per tipi di package come il 3014, le tendenze includono:

• Maggiore Densità di Potenza:Capacità di pilotare a correnti più elevate dalla stessa impronta man mano che la tecnologia dei chip migliora.
• Migliore Coerenza del Colore:Specifiche di binning più strette e tecnologia avanzata dei fosfori per un colore più uniforme tra i lotti e nel tempo.
• Prestazioni Termiche Migliorate:Nuovi materiali e design del package per abbassare la resistenza termica, consentendo correnti di pilotaggio più elevate e una vita più lunga.
• Miniaturizzazione:Mentre il 3014 è consolidato, c'è uno sviluppo parallelo in package ancora più piccoli (es. 2016, 1515) per display ultra-sottili.
• Integrazione Intelligente:La crescita di driver LED con diagnostica integrata e comunicazione (es. I2C) per il local dimming e il controllo della retroilluminazione.