Folha de Dados Técnicos do LED de Retroiluminação T3B Série 3014 - Dimensões 3.0x1.4x0.8mm - Tensão 3.1V - Potência 0.2W

1. Visão Geral do Produto

A Série T3B representa uma família de LEDs de montagem em superfície (SMD) de alto desempenho e chip único, projetados principalmente para aplicações de retroiluminação. Utilizando uma pegada compacta de encapsulamento 3014 (3.0mm x 1.4mm), estes LEDs oferecem um equilíbrio entre eficiência luminosa, confiabilidade e flexibilidade de projeto, adequados para displays eletrônicos modernos e sistemas indicadores.

O núcleo do dispositivo é um único chip semicondutor capaz de fornecer até 0.2W de potência óptica. A série é caracterizada por seu amplo ângulo de visão, desempenho de cor estável em uma faixa de temperaturas de cor e construção robusta adequada para processos de montagem automatizados, como soldagem por refluxo.

2. Parâmetros e Especificações Técnicas

2.1 Valores Máximos Absolutos

Os seguintes parâmetros definem os limites operacionais além dos quais pode ocorrer dano permanente ao LED. Todos os valores são especificados a uma temperatura ambiente (Ts) de 25°C.

• Corrente Direta (IF):80 mA (Contínua)
• Corrente de Pulso Direta (IFP):120 mA (Largura de pulso ≤10ms, Ciclo de trabalho ≤1/10)
• Dissipação de Potência (PD):288 mW
• Temperatura de Operação (Topr):-40°C a +80°C
• Temperatura de Armazenamento (Tstg):-40°C a +80°C
• Temperatura de Junção (Tj):125°C
• Temperatura de Soldagem (Tsld):230°C ou 260°C por 10 segundos (perfil de refluxo)

2.2 Características Eletro-Ópticas

Parâmetros de desempenho típicos medidos sob condições de teste padrão (Ts=25°C, IF=60mA).

• Tensão Direta (VF):Típica 3.1V, Máxima 3.5V
• Tensão Reversa (VR):5V
• Corrente Reversa (IR):Máxima 10 µA (VR=5V)
• Ângulo de Visão (2θ1/2):110° (Típico)

3. Sistema de Classificação e Binning do Produto

3.1 Regra de Numeração do Modelo

O código do produto segue um formato estruturado:T □□ □□ □ □ □ – □□□ □□. Este código encapsula atributos-chave:

• Código do Encapsulamento/Fator de Forma:ex., '3B' denota o encapsulamento 3014.
• Configuração do Chip:'S' para um único chip de baixa potência (como nesta série).
• Código de Projeto Óptico:'00' indica ausência de lente secundária.
• Código de Cor:Define a cor de emissão ou ponto de branco.
  • Branco Quente: L (<3700K)
  • Branco Neutro: C (3700-5000K)
  • Branco Frio: W (>5000K)
  • Outras cores: R (Vermelho), Y (Amarelo), G (Verde), B (Azul), etc.
• Código de Fluxo Luminoso:Especifica o bin de saída luminosa mínima (ex., D2, D3).
• Código de Temperatura de Cor:Para LEDs brancos, especifica o bin de temperatura de cor correlacionada (CCT).
• Código de Tensão Direta:Especifica o bin de VF (ex., B, C, D).

3.2 Binning de Fluxo Luminoso

Para LEDs brancos de retroiluminação com Índice de Reprodução de Cor (IRC) de 60 e CCT variando de 10.000K a 40.000K, o fluxo luminoso é classificado a uma corrente de teste de 60mA. O binning especifica umvalor mínimo, com o fluxo real potencialmente maior.

• Código D2:18 lm (Mín) a 20 lm (Máx)
• Código D3:20 lm (Mín) a 22 lm (Máx)
• Código D4:22 lm (Mín) a 24 lm (Máx)
• Código D5:24 lm (Mín) a 26 lm (Máx)

Tolerância para medição de fluxo luminoso é ±7%.

3.3 Binning de Tensão Direta

A tensão direta (VF) é classificada em bins precisos para auxiliar no projeto de circuitos para regulação de corrente e uniformidade em matrizes multi-LED.

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

Tolerância para medição de tensão é ±0.08V.

3.4 Binning de Cromaticidade

LEDs brancos são classificados em regiões de cromaticidade específicas no diagrama de espaço de cor CIE 1931 para garantir consistência de cor. Para a série 3014 de retroiluminação, regiões rotuladas de BG1 a BG5 são definidas com limites precisos de coordenadas (x, y). Os produtos são enviados aderindo às restrições de região de cromaticidade solicitadas.

Tolerância da coordenada de cromaticidade é ±0.005. Tolerância do IRC é ±2.

4. Curvas e Características de Desempenho

4.1 Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I-V)

A característica I-V é típica de um diodo semicondutor. A curva mostra um aumento acentuado na corrente uma vez que a tensão direta excede o limiar (aproximadamente 2.7V-2.9V). Operar na corrente recomendada de 60mA garante desempenho estável dentro do bin de tensão especificado.

4.2 Fluxo Luminoso Relativo vs. Corrente Direta

A saída luminosa aumenta com a corrente direta, mas exibe uma relação sublinear em correntes mais altas devido ao aumento da temperatura de junção e queda de eficiência. A curva destaca a faixa de corrente de acionamento ideal para maximizar a eficácia (lumens por watt).

4.3 Potência Espectral Relativa vs. Temperatura de Junção

A saída espectral do sistema de fósforo do LED muda com a temperatura de junção (Tj). Esta curva é crítica para aplicações que requerem pontos de cor estáveis. À medida que Tj aumenta de 25°C para 125°C, a energia espectral relativa tipicamente diminui, o que pode afetar tanto o fluxo luminoso quanto a cromaticidade.

4.4 Distribuição de Potência Espectral Relativa

Este gráfico representa o espectro de emissão normalizado do LED branco, mostrando a combinação do pico de emissão do chip azul e a emissão mais ampla convertida por fósforo amarelo/verde/vermelho. A forma desta curva determina o Índice de Reprodução de Cor (IRC) e a qualidade de cor percebida.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões de Contorno e Pegada

O LED está em conformidade com as dimensões padrão do encapsulamento 3014:

• Comprimento (L): 3.0 mm ±0.10 mm
• Largura (W): 1.4 mm ±0.10 mm
• Altura (H): 0.8 mm ±0.10 mm

Desenhos dimensionais detalhados com tolerâncias (.X: ±0.10mm, .XX: ±0.05mm) são fornecidos para o layout da PCB.

5.2 Padrão de PCB e Design de Estêncil Recomendados

Um layout de solda dedicado é recomendado para garantir soldagem confiável, gerenciamento térmico adequado e estabilidade mecânica. O padrão de solda tipicamente inclui duas almofadas de ânodo/cátodo. Um design de estêncil de pasta de solda correspondente também é especificado, o que é crucial para controlar o volume da pasta de solda durante a montagem SMT para evitar tombamento ou juntas de solda insuficientes.

Identificação de Polaridade:O cátodo é tipicamente marcado no corpo do LED. A serigrafia da PCB deve indicar claramente a polaridade para evitar montagem reversa.

6. Diretrizes de Montagem, Manuseio e Armazenamento

6.1 Sensibilidade à Umidade e Requisitos de Secagem

O encapsulamento LED 3014 é classificado como sensível à umidade de acordo com a IPC/JEDEC J-STD-020C. A exposição à umidade ambiente após abrir a bolsa selada de barreira de umidade pode levar a rachaduras tipo "pipoca" ou delaminação durante o processo de soldagem por refluxo em alta temperatura.

• Armazenamento:Bolsas não abertas devem ser armazenadas abaixo de 30°C e 85% UR. Após a abertura, armazene a <30°C e <60% UR, preferencialmente em um armário seco ou recipiente selado com dessecante.
• Vida Útil no Chão de Fábrica:Após abrir a bolsa selada, os componentes devem ser usados dentro de 12 horas se expostos às condições ambientais da fábrica (>30% UR).
• Secagem:Se a vida útil no chão de fábrica for excedida ou se o cartão indicador de umidade mostrar alta umidade, a secagem é necessária: 60°C por 24 horas. Não exceda 60°C. O refluxo deve ocorrer dentro de 1 hora após a secagem, ou as peças devem ser devolvidas ao armazenamento seco (<20% UR).

6.2 Perfil de Soldagem por Refluxo

O LED pode suportar perfis padrão de soldagem por refluxo sem chumbo. A temperatura de pico máxima é 260°C, com um tempo recomendado acima do líquido (ex., 217°C) de 10 segundos. Uma taxa de aquecimento e resfriamento controlada é essencial para minimizar o estresse térmico no encapsulamento.

6.3 Proteção contra Descarga Eletrostática (ESD)

LEDs são dispositivos semicondutores e são sensíveis à descarga eletrostática, particularmente os tipos branco, verde, azul e roxo. A ESD pode causar falha imediata ou dano latente, levando à redução da vida útil e degradação do desempenho (ex., desvio de cor, aumento da corrente de fuga).

• Prevenção:Manuseie LEDs em uma área protegida contra ESD (EPA) usando pulseiras aterradas, tapetes condutores e ionizadores.
• Embalagem:Use recipientes e bandejas seguras contra ESD durante o transporte e manuseio.
• Equipamento de Montagem:Certifique-se de que as máquinas pick-and-place SMT e outros manipuladores estejam devidamente aterrados.

7. Notas de Aplicação e Considerações de Projeto

7.1 Aplicações Típicas

• Retroiluminação de LCD:Unidades de retroiluminação edge-lit ou direct-lit para monitores, TVs, laptops e displays automotivos.
• Luzes Indicadoras Gerais:Indicadores de status, iluminação de painel e iluminação decorativa onde uma fonte compacta e brilhante é necessária.
• Eletrônicos de Consumo:Retroiluminação para teclados, interruptores e sinalização.

7.2 Projeto do Circuito de Acionamento

Acionamento por Corrente Constante:LEDs são dispositivos acionados por corrente. Para brilho e cor consistentes, e para prevenir fuga térmica, eles devem ser acionados por uma fonte de corrente constante, não por uma fonte de tensão constante. Um resistor limitador de corrente usado com uma fonte de tensão é um método simples, mas é menos eficiente e menos estável com variações de temperatura e tensão.

Configuração de Corrente:A corrente de operação recomendada é 60mA. Operar no ou próximo do valor máximo absoluto (80mA) reduzirá a vida útil e pode desviar os parâmetros de cor, a menos que seja fornecido um dissipador de calor excepcional.

Gerenciamento Térmico:Embora a potência seja relativamente baixa (0.2W), a dissipação de calor efetiva das almofadas de solda do LED para o cobre da PCB é crucial para manter o desempenho e a longevidade. Use alívio térmico adequado e área de cobre na PCB. Para matrizes de alta densidade, considere a carga térmica geral na PCB.

7.3 Considerações de Projeto Óptico

O amplo ângulo de visão de 110 graus torna este LED adequado para aplicações que requerem iluminação ampla e uniforme. Para luz mais direcional, ópticas secundárias (refletores, guias de luz) devem ser usadas. Ao projetar guias de luz, o padrão de emissão e a distribuição de intensidade do LED devem ser modelados para obter uma saída uniforme.

8. Comparação Técnica e Diferenciação do Produto

O encapsulamento 3014 oferece uma vantagem distinta no cenário dos LEDs SMD:

• vs. 3528/2835:O 3014 é mais compacto em largura, permitindo maior densidade em matrizes lineares ou espaçamento mais apertado em projetos de retroiluminação. Ele frequentemente apresenta um design de chip e encapsulamento mais moderno para maior eficácia.
• vs. 5050:O 3014 é uma solução de chip único, enquanto os encapsulamentos 5050 frequentemente contêm três chips. O 3014 fornece uma fonte pontual menor, o que pode ser benéfico para o controle óptico em guias de luz, e tipicamente tem uma resistência térmica por encapsulamento mais baixa.
• vs. 0201/0402:Maior que os micro-LEDs, o 3014 é mais fácil de manusear na montagem, oferece maior saída de luz e é mais robusto para aplicações gerais de iluminação.

Os principais diferenciadores desta série T3B específica são sua estrutura de binning definida para cor e fluxo, sua conformidade com padrões de sensibilidade à umidade e suas diretrizes de aplicação detalhadas, que apoiam o projeto para fabricabilidade e confiabilidade.

9. Perguntas Frequentes (FAQ)

9.1 Qual é a diferença entre os valores 'Mín' e 'Tip' de fluxo luminoso na tabela de binning?

O valor 'Mín' é o limite inferior garantido para aquele código de bin. O valor 'Tip' é uma média representativa, mas não garantida. Quando você pede um bin D3, tem garantido um mínimo de 20 lm a 60mA, mas as peças reais podem medir até 22 lm. Este sistema garante que você atenda ao seu requisito mínimo de brilho.

9.2 Por que a secagem é necessária e posso usar uma temperatura mais alta para secar mais rápido?

A secagem remove a umidade absorvida do encapsulamento plástico para prevenir danos por pressão de vapor durante o refluxo.Não exceda 60°C.Temperaturas mais altas podem degradar os materiais internos (epóxi, fósforo, ligações de fio) e a própria embalagem de fita e carretel, levando a falhas prematuras ou problemas de manuseio.

9.3 Posso acionar este LED com uma fonte de 3.3V e um resistor?

Sim, mas com ressalvas importantes. Dada uma VF típica de 3.1V, um resistor em série precisaria dissipar apenas 0.2V a 60mA, exigindo uma resistência muito pequena (~3.3 Ohms). Isso deixa quase nenhuma margem para variação na tensão da fonte ou na VF do LED. Um pequeno aumento na tensão da fonte ou um LED de bin VF mais baixo causaria um grande aumento na corrente, potencialmente danificando o LED. Um driver de corrente constante é fortemente recomendado para operação confiável.

9.4 Como interpretar os códigos de região de cromaticidade (BG1, BG2, etc.)?

Estes códigos definem uma pequena área quadrilátera no diagrama de cromaticidade CIE. Todos os LEDs de um determinado lote, quando medidos, terão suas coordenadas de cor (x,y) dentro dos limites dessa região específica. Isso permite que os projetistas selecionem LEDs que corresponderão muito de perto em cor, o que é crítico para a uniformidade da retroiluminação. A folha de dados fornece as coordenadas exatas dos cantos para cada região.

10. Princípios Operacionais e Tendências Tecnológicas

10.1 Princípio Básico de Operação

Um Diodo Emissor de Luz (LED) é um dispositivo semicondutor de estado sólido. Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n, elétrons e lacunas se recombinam, liberando energia na forma de fótons - um processo chamado eletroluminescência. O comprimento de onda (cor) da luz emitida é determinado pela banda proibida de energia do material semicondutor. Em um LED branco como este, um chip de nitreto de gálio e índio (InGaN) emissor de azul é revestido com um fósforo amarelo (ou multicolor). Parte da luz azul escapa, e o resto é absorvido pelo fósforo e reemitido como luz de comprimento de onda mais longo (amarelo, vermelho, verde). A mistura de luz azul e luz convertida por fósforo é percebida como branca.

10.2 Tendências da Indústria

A indústria de LED continua a evoluir em direção a maior eficácia (lumens por watt), melhor reprodução de cor e maior confiabilidade. Para tipos de encapsulamento como o 3014, as tendências incluem:

• Maior Densidade de Potência:Capacidade de acionar em correntes mais altas a partir da mesma pegada, à medida que a tecnologia de chip melhora.
• Melhor Consistência de Cor:Especificações de binning mais apertadas e tecnologia de fósforo avançada para cor mais uniforme entre lotes e ao longo da vida útil.
• Desempenho Térmico Aprimorado:Novos materiais e designs de encapsulamento para reduzir a resistência térmica, permitindo correntes de acionamento mais altas e vida mais longa.
• Miniaturização:Embora o 3014 esteja estabelecido, há desenvolvimento paralelo em encapsulamentos ainda menores (ex., 2016, 1515) para displays ultra finos.
• Integração Inteligente:O crescimento de drivers de LED com diagnóstico integrado e comunicação (ex., I2C) para escurecimento local e controle de retroiluminação.