Scheda Tecnica LED Bianco T3B Serie 3014 Dual Chip 0.25W - Dimensione 3.0x1.4x0.8mm - Tensione 6.3V - Potenza 0.25W - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

La serie T3B rappresenta una famiglia di LED a montaggio superficiale (SMD) che utilizza un package 3014. La caratteristica distintiva di questa serie è l'integrazione di due chip LED collegati in serie all'interno di un unico package. Questa configurazione è progettata per applicazioni che richiedono una tensione diretta più elevata rispetto ai tipici LED a singolo die, mantenendo al contempo un ingombro compatto. Le applicazioni principali sono nelle unità di retroilluminazione, luci spia e illuminazione generale dove lo spazio è limitato ed è necessaria una specifica compatibilità di tensione.

Il vantaggio principale della configurazione a doppio chip in serie è l'aumento della tensione diretta (Vf). Operando a un valore nominale di 6,3V a 40mA, semplifica la progettazione del driver per sistemi che già forniscono tensioni nell'intervallo 6-7V, potenzialmente eliminando la necessità di circuiti aggiuntivi di abbassamento di tensione. Il package 3014 (3,0mm x 1,4mm x 0,8mm) offre un buon equilibrio tra emissione luminosa e utilizzo dello spazio sulla scheda.

2. Parametri Tecnici e Interpretazione Obiettiva

2.1 Valori Massimi Assoluti

I limiti operativi del dispositivo sono definiti in condizioni in cui la temperatura del punto di saldatura (Ts) è mantenuta a 25°C. Il superamento di questi valori può causare danni permanenti.

• Corrente Diretta (IF):60 mA (Continua)
• Corrente Diretta Impulsiva (IFP):80 mA (Larghezza impulso ≤ 10ms, Ciclo di lavoro ≤ 1/10)
• Dissipazione di Potenza (PD):408 mW
• Temperatura di Esercizio (Topr):-40°C a +80°C
• Temperatura di Magazzinaggio (Tstg):-40°C a +100°C
• Temperatura di Giunzione (Tj):125°C
• Temperatura di Saldatura (Tsld):Saldatura a rifusione a 230°C o 260°C per un massimo di 10 secondi.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche (Tipiche a Ts=25°C, IF=40mA)

Questi parametri definiscono le prestazioni attese in condizioni operative normali.

• Tensione Diretta (VF):6,3 V (Tipico), 6,8 V (Massimo). Il collegamento in serie dei due chip determina questo Vf più elevato.
• Tensione Inversa (VR):5 V
• Corrente Inversa (IR):10 µA (Massimo)
• Angolo di Visione (2θ1/2):120°. Questo ampio angolo del fascio è tipico per il package 3014 senza lente secondaria.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Il prodotto è classificato secondo diversi parametri chiave per garantire coerenza e soddisfare i requisiti di progettazione. Il codice d'ordine segue una struttura specifica per selezionare questi bin.

3.1 Regola di Numerazione del Modello

La convenzione di denominazione è: T [Codice Package] [Codice Numero Chip] [Codice Lente] [Codice Interno] - [Codice Flusso Luminoso] [Codice CCT]. Ad esempio, T3B002LWA si decodifica come: Serie T, package 3014 (3B), doppio chip (2), nessuna lente (00), codice interno 2, specifico bin di flusso luminoso, Bianco Freddo (W).

3.2 Binning della Temperatura di Colore Correlata (CCT)

I LED bianchi sono suddivisi in specifiche regioni di cromaticità definite da ellissi sul diagramma di cromaticità CIE 1931. I bin standard per l'ordinazione sono:

• 27M5: 2725K ± 145K
• 30M5: 3045K ± 175K
• 40M5: 3985K ± 275K
• 50M5: 5028K ± 283K
• 57M5: 5665K ± 355K
• 65M5: 6530K ± 510K

I suffissi "M5" e "M7" si riferiscono al passo dell'ellisse di MacAdam (5-step o 7-step), indicando la tolleranza della coerenza del colore. Un numero di passo più piccolo denota un controllo del colore più stretto.

3.3 Binning del Flusso Luminoso

Il flusso è specificato come valore minimo a 40mA. I valori tipici e massimi possono essere più alti. Il binning è combinato con CCT e Indice di Resa Cromatica (CRI).

• Bianco Caldo (2700-3700K), CRI 70:Min. 28 lm
• Bianco Neutro (3700-5000K), CRI 70:Min. 30 lm
• Bianco Freddo (5000-7000K), CRI 70:Min. 32 lm
• Bianco Caldo, CRI 80+:Min. 26 lm
• Bianco Neutro, CRI 80+:Min. 28 lm
• Bianco Freddo, CRI 80+:Min. 30 lm

3.4 Binning della Tensione Diretta

Il bin di tensione standard è da 6,0V a 6,5V. Il valore tipico è 6,3V. Questo binning aiuta nella progettazione di driver a corrente costante con un adeguato margine di tensione.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

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

La curva I-V per il LED a doppio chip mostrerà una tensione di accensione approssimativamente doppia rispetto a un singolo chip. La curva è inizialmente esponenziale, diventando più lineare al di sopra del punto di accensione. I progettisti devono assicurarsi che il driver possa fornire la tensione richiesta, specialmente a basse temperature dove Vf aumenta.

4.2 Flusso Luminoso Relativo vs. Corrente Diretta

L'emissione luminosa aumenta con la corrente ma non in modo lineare. L'efficienza tipicamente raggiunge il picco a una certa corrente e poi diminuisce a causa dell'aumento degli effetti termici e del droop. Operare alla corrente consigliata di 40mA garantisce efficienza e longevità ottimali.

4.3 Distribuzione Spettrale di Potenza

La luce bianca è generata da un chip LED blu che eccita uno strato di fosforo. La curva spettrale mostra un picco blu dominante dal chip e un'emissione gialla/rossa più ampia dal fosforo. Il rapporto e l'ampiezza dell'emissione del fosforo determinano CCT e CRI. I LED bianco freddo hanno un picco blu più prominente, mentre i LED bianco caldo hanno un'emissione di fosforo a lunghezza d'onda più lunga più forte.

4.4 Flusso Luminoso Relativo vs. Temperatura di Giunzione

L'emissione luminosa del LED diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione (Tj). Questa caratteristica è cruciale per la progettazione della gestione termica. È necessario un efficace dissipatore di calore per mantenere Tj il più bassa possibile, garantendo un'emissione luminosa stabile e una lunga durata.

4.5 Diagramma di Radiazione Spaziale (Angolo di Visione)

L'angolo di visione di 120 gradi rappresenta la larghezza angolare alla quale l'intensità luminosa è la metà dell'intensità di picco (asse a 0 gradi). Il diagramma di radiazione per un package 3014 è tipicamente Lambertiano o quasi-Lambertiano, fornendo un'illuminazione uniforme e ad ampia area adatta per l'illuminazione di pannelli.

5. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

5.1 Dimensioni del Package

Le dimensioni del package 3014 sono 3,0mm (L) ± 0,1mm x 1,4mm (W) ± 0,1mm x 0,8mm (H) ± 0,1mm. La lente è tipicamente in silicone.

5.2 Layout dei Pad e Progetto dello Stencil

L'impronta consigliata include due pad anodici e due pad catodici. Il progetto del pad di saldatura è critico per una corretta rifusione, stabilità meccanica e conduzione termica. Il pattern dello stencil fornito assicura che venga depositato il volume corretto di pasta saldante per formare giunti di saldatura affidabili. Le tolleranze per le dimensioni dei pad sono ±0,1mm per valori con una cifra decimale e ±0,05mm per valori con due cifre decimali.

5.3 Identificazione della Polarità

Il lato catodico del LED è tipicamente contrassegnato, spesso con una tinta verde sul substrato o una tacca/smussatura sul package. La polarità corretta deve essere osservata durante l'assemblaggio per prevenire danni da polarizzazione inversa.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione

Il componente è classificato per saldatura a rifusione senza piombo. Sono accettabili due profili: una temperatura di picco di 230°C o 260°C, con il tempo sopra il liquido (tipicamente ~217°C) controllato a un massimo di 10 secondi alla temperatura di picco. Dovrebbe essere seguito un profilo standard di riscaldamento, stabilizzazione, rifusione e raffreddamento per minimizzare lo stress termico.

6.2 Sensibilità all'Umidità e Essiccazione

Il package 3014 è sensibile all'umidità (MSL). Se la busta sigillata sottovuoto originale viene aperta e i LED sono esposti all'umidità ambientale (indicata dalla carta indicatrice di umidità che diventa rosa), devono essere essiccati prima della rifusione per prevenire danni da "popcorn" durante la saldatura.

• Condizioni di Essiccazione:60°C per 24 ore.
• Post-Essiccazione:I LED dovrebbero essere saldati entro 1 ora o conservati in un armadio asciutto (<20% UR).
• Non essiccare a temperature superiori a 60°C.

6.3 Condizioni di Magazzinaggio

• Busta Non Aperta:Temperatura 5-30°C, Umidità <85%.
• Dopo l'Apertura:Temperatura 5-30°C, Umidità <60%. Per lo stoccaggio a lungo termine, utilizzare un contenitore sigillato con essiccante o un armadio a nitrogeno.
• Tempo di Utilizzo a Punto di Lavoro:Si raccomanda di utilizzare i componenti entro 12 ore dall'apertura della busta barriera all'umidità in condizioni di linea di produzione (<60% UR).

7. Suggerimenti Applicativi e Considerazioni di Progetto

7.1 Scenari Applicativi Tipici

• Retroilluminazione LCD:Per TV, monitor e cartellonistica, dove il Vf più elevato può corrispondere alle uscite del driver.
• Illuminazione Decorativa Generale:Strisce, moduli e luci di accentuazione.
• Luci Spia:In elettrodomestici e apparecchiature industriali che richiedono un'indicazione di stato luminosa e affidabile.

7.2 Progettazione del Driver

Utilizzare un driver a corrente costante valutato per la corrente richiesta (es. 40mA) con un intervallo di tensione di adattamento che comprenda il Vf massimo della stringa LED, incluse tolleranze ed effetti di temperatura. Per più LED, collegarli in serie, parallelo o configurazioni serie-parallelo in base alla capacità del driver e alla ridondanza richiesta.

7.3 Gestione Termica

Sebbene la potenza sia solo 0,25W, una gestione termica efficace sul PCB è essenziale per mantenere bassa la temperatura di giunzione. Utilizzare un PCB con via termiche sotto il pad termico del LED (se presente) collegato a una zona di rame o a un piano di massa interno per dissipare il calore. Ciò massimizza la stabilità dell'emissione luminosa e la durata operativa.

8. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto a un LED 3014 standard a singolo die (tipicamente Vf ~3,0-3,4V), la serie T3B a doppio die offre una differenziazione chiave: una tensione diretta più elevata. Questo può essere un vantaggio o un requisito a seconda dell'architettura del sistema.

• Vantaggio:Semplifica la progettazione in sistemi con alimentazione a 6V/12V, riducendo o eliminando convertitori buck. Permette stringhe in serie più lunghe per una data tensione del driver.
• Considerazione:Richiede un driver con capacità di tensione più elevata. La dissipazione di potenza per package è leggermente più alta a causa del Vf più elevato a parità di corrente, necessitando attenzione alla progettazione termica.
• Rispetto a un package 5730 o 5050 con potenza simile, il 3014 offre un ingombro più piccolo ma può avere caratteristiche termiche e ottiche diverse.

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Posso pilotare questo LED a 60mA in modo continuo?

R: Sebbene il valore massimo assoluto sia 60mA, la corrente operativa consigliata è 40mA. Operare a 60mA aumenterà significativamente la temperatura di giunzione, ridurrà l'efficienza (lumen/Watt) e potenzialmente accorcerà la durata del LED. Dovrebbe essere considerato solo se è implementata una robusta gestione termica e la ridotta durata è accettabile.

D: Qual è la differenza tra i bin CCT 27M5 e 30M5?

R: 27M5 mira a una luce bianca più calda intorno a 2725K, mentre 30M5 è intorno a 3045K, che è ancora calda ma leggermente meno arancione/rossa. "M5" indica che entrambi sono selezionati entro un'ellisse di MacAdam a 5 step, il che significa una coerenza di colore molto buona all'interno di ciascun bin.

D: Perché è necessaria l'essiccazione e cosa succede se la salto?

R: Il package plastico assorbe umidità. Durante il processo di saldatura a rifusione ad alta temperatura, questa umidità intrappolata si trasforma rapidamente in vapore, creando una pressione interna che può delaminare il package, crepare il die o rompere i bonding dei fili, portando a guasti immediati o latenti (effetto popcorn).

D: Come interpreto il valore "min" del flusso luminoso?

R: Quando ordini un bin di flusso specifico (es. 30 lm min per Bianco Neutro), ti è garantito che tutti i LED soddisferanno o supereranno quel valore in condizioni di test. Le parti spedite effettivamente possono avere un'emissione più alta, ma rientreranno sempre nell'ellisse di cromaticità CCT specificata.

10. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Caso: Progettazione di un Modulo LED 12V per Illuminazione di Armadi

Un progettista deve creare un modulo sottile e luminoso alimentato direttamente da un adattatore DC 12V. Utilizzare LED standard da 3V richiederebbe 4 in serie, lasciando poco margine di tensione per il driver a corrente costante, specialmente a basse temperature. Utilizzando i LED a doppio chip T3B con Vf di ~6,3V si permette di collegare due LED in serie. Questa configurazione 2S ha un Vf nominale di 12,6V, che si adatta bene a un'alimentazione 12V quando si utilizza un semplice driver a corrente costante lineare o switching con bassa caduta. Ciò semplifica il circuito, riduce il numero di componenti e si adatta meglio ai vincoli meccanici rispetto a una stringa 4S di LED più piccoli.

11. Principio di Funzionamento

Un LED è un diodo a semiconduttore. Quando viene applicata una tensione diretta che supera la sua energia di bandgap, elettroni e lacune si ricombinano nella regione attiva, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). In un LED bianco, un chip a emissione blu di nitruro di gallio e indio (InGaN) è rivestito con un fosforo di granato di alluminio e ittrio drogato con cerio (YAG:Ce). Parte della luce blu è assorbita dal fosforo e riemessa come luce gialla. La miscela della luce blu residua e della luce gialla convertita è percepita dall'occhio umano come bianca. La temperatura di colore correlata è regolata modificando la composizione e la concentrazione del fosforo. Il design a doppio chip posiziona semplicemente due di tali strutture semiconduttrici elettricamente in serie all'interno di un unico package.

12. Tendenze Tecnologiche

La tendenza generale nei LED SMD è verso una maggiore efficienza (più lumen per watt), un miglioramento della resa cromatica (CRI e valori R9 più alti), una migliore coerenza di colore (binning più stretto, es. ellissi di MacAdam a 3 o 2 step) e un'affidabilità più elevata. C'è anche una spinta verso la miniaturizzazione mantenendo o aumentando l'emissione luminosa. L'uso di design a doppio chip o multi-chip in package standard come 3014 o 2835 è un metodo per offrire caratteristiche elettriche specifiche per l'applicazione (come Vf più alto) senza cambiare l'impronta meccanica esterna, fornendo ai progettisti maggiore flessibilità. Inoltre, i progressi nella tecnologia dei fosfori e nel design dei chip continuano a spingere i limiti di efficacia e qualità del colore in tutti gli intervalli CCT.