Scheda Tecnica LED SMD 17-21 Giallo Brillante - Package 1.6x0.8x0.6mm - Tensione 1.75-2.35V - Potenza 60mW - Documentazione Tecnica in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LED SMD 17-21 è un dispositivo a montaggio superficiale compatto, progettato per applicazioni ad alta densità che richiedono una sorgente luminosa giallo brillante. Il suo vantaggio principale risiede nell'ingombro significativamente ridotto rispetto ai LED tradizionali con piedini, consentendo progetti di circuiti stampati (PCB) più piccoli, una maggiore densità di componenti e, in definitiva, apparecchiature finali più compatte. La costruzione leggera lo rende inoltre ideale per applicazioni miniaturizzate e portatili dove peso e spazio sono vincoli critici.

Questo LED è di tipo monocromatico, emette una luce giallo brillante. È realizzato utilizzando materiale semiconduttore AlGaInP (Fosfuro di Alluminio Gallio Indio), noto per la sua alta efficienza e purezza cromatica nello spettro dal giallo al rosso. Il dispositivo è incapsulato in una resina trasparente, che permette la massima emissione luminosa. È pienamente conforme alle normative RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose), REACH UE ed è privo di alogeni, soddisfacendo rigorosi standard ambientali (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). Il prodotto è fornito su nastro da 8mm avvolto su bobine da 7 pollici di diametro, risultando completamente compatibile con le attrezzature automatiche di pick-and-place e con i processi standard di saldatura a rifusione a infrarossi o a fase di vapore.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Il funzionamento a questi limiti o oltre non è garantito e dovrebbe essere evitato per prestazioni affidabili.

• Tensione Inversa (VR):5 V. Superare questa tensione in polarizzazione inversa può causare la rottura della giunzione.
• Corrente Diretta Continua (IF):25 mA. La massima corrente continua che può essere applicata in modo continuativo.
• Corrente Diretta di Picco (IFP):60 mA. Questa è la massima corrente diretta impulsiva, ammissibile solo con un ciclo di lavoro di 1/10 a 1 kHz. Questo valore è utile per condizioni di multiplexing o brevi sovracorrenti.
• Dissipazione di Potenza (Pd):60 mW. La massima potenza che il package può dissipare, calcolata come Tensione Diretta (VF) moltiplicata per la Corrente Diretta (IF).
• Scarica Elettrostatica (ESD) Modello Corpo Umano (HBM):2000 V. Questo indica la sensibilità del dispositivo all'elettricità statica. Sono obbligatorie le corrette procedure di manipolazione ESD.
• Temperatura di Esercizio (Topr):-40 a +85 °C. L'intervallo di temperatura ambiente entro il quale il dispositivo è specificato per funzionare.
• Temperatura di Magazzinaggio (Tstg):-40 a +90 °C.
• Temperatura di Saldatura (Tsol):Per la saldatura a rifusione, è specificata una temperatura di picco di 260°C per un massimo di 10 secondi. Per la saldatura manuale, la temperatura della punta del saldatore non deve superare i 350°C per un massimo di 3 secondi per terminale.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi parametri sono misurati a una temperatura di giunzione (Tj) di 25°C e a una corrente diretta di 20 mA, che è la condizione di test standard.

• Intensità Luminosa (Iv):Varia da un minimo di 57,00 mcd a un massimo di 112,00 mcd. Il valore tipico rientra in questo intervallo. Si applica una tolleranza di ±11% all'intensità luminosa.
• Angolo di Visione (2θ1/2):L'angolo di visione totale tipico a metà intensità è di 140 gradi, fornendo un pattern di emissione ampio adatto per retroilluminazione e applicazioni indicatori.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λp):La lunghezza d'onda alla quale la distribuzione di potenza spettrale è massima. Il valore tipico è 591 nm, collocandolo nella regione del giallo brillante.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd):Varia da 585,50 nm a 591,50 nm. Questa è la singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano che corrisponde al colore dell'emissione del LED. È specificata una tolleranza stretta di ±1 nm.
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ):La larghezza a metà altezza (FWHM) tipica dello spettro di emissione è di 15 nm, indicando un'emissione di colore relativamente stretta e pura.
• Tensione Diretta (VF):Varia da 1,75 V a 2,35 V a 20 mA. È specificata una tolleranza di ±0,1 V. Questo parametro è critico per progettare il circuito di limitazione della corrente.
• Corrente Inversa (IR):Massimo di 10 µA quando viene applicata una tensione inversa di 5V. È cruciale notare che questo dispositivo non è progettato per funzionare in polarizzazione inversa; questa condizione di test è solo per caratterizzazione.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nella produzione, i LED vengono suddivisi in bin in base a parametri prestazionali chiave. Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfano requisiti specifici per luminosità, colore e caratteristiche elettriche.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

Binning effettuato a IF=20mA. Sono definiti tre bin: P2 (57,00-72,00 mcd), Q1 (72,00-90,00 mcd) e Q2 (90,00-112,00 mcd). Ciò consente la selezione in base ai livelli di luminosità richiesti.

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

Binning effettuato a IF=20mA. Sono definiti due bin: D3 (585,50-588,50 nm) e D4 (588,50-591,50 nm). Questo controllo stretto garantisce una variazione di colore minima all'interno di un'applicazione.

3.3 Binning della Tensione Diretta

Binning effettuato a IF=20mA. Sono definiti tre bin: 0 (1,75-1,95 V), 1 (1,95-2,15 V) e 2 (2,15-2,35 V). Selezionare LED dallo stesso bin di tensione può aiutare a ottenere una luminosità più uniforme quando pilotati da una sorgente a tensione costante o semplificare i calcoli della resistenza di limitazione.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene curve grafiche specifiche non siano dettagliate nel testo fornito, le caratteristiche elettro-ottiche tipiche per tali LED includerebbero diverse relazioni chiave. Lacurva Corrente vs. Tensione (I-V)mostrerebbe la relazione esponenziale, con la tensione diretta che aumenta con la corrente e la temperatura. Lacurva Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta (I-L)sarebbe tipicamente quasi lineare nell'intervallo operativo, mostrando che l'emissione luminosa è direttamente proporzionale alla corrente. Lacurva Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambientemostrerebbe una diminuzione dell'emissione all'aumentare della temperatura, una caratteristica di tutti i LED. Ilgrafico della Distribuzione Spettralemostrerebbe un singolo picco attorno a 591 nm con una FWHM di circa 15 nm, confermando l'emissione gialla a banda stretta. Comprendere queste curve è essenziale per la gestione termica e la progettazione del circuito di pilotaggio per mantenere prestazioni coerenti nell'intervallo di temperatura operativa.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il LED SMD 17-21 ha un package a montaggio superficiale compatto. Le dimensioni chiave (con una tolleranza standard di ±0,1 mm salvo diversa indicazione) includono una lunghezza di 1,6 mm, una larghezza di 0,8 mm e un'altezza di 0,6 mm. Il package presenta un segno del catodo per la corretta identificazione della polarità durante l'assemblaggio. Le raccomandazioni precise per il land pattern (impronta) dovrebbero essere derivate dal disegno dimensionale dettagliato per garantire una corretta saldatura e allineamento.

5.2 Identificazione della Polarità

La polarità corretta è essenziale per il funzionamento del dispositivo. Il package include un segno distintivo del catodo. Posizionare il LED con polarità inversa impedirà l'illuminazione e, se la tensione inversa supera il valore massimo assoluto di 5V, potrebbe causare danni permanenti.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione

Il dispositivo è compatibile con i processi di saldatura a rifusione senza piombo (Pb-free). Il profilo di temperatura raccomandato include: una fase di pre-riscaldamento tra 150-200°C per 60-120 secondi; un tempo sopra il liquido (217°C) di 60-150 secondi; una temperatura di picco non superiore a 260°C, mantenuta per un massimo di 10 secondi; e velocità massime di riscaldamento e raffreddamento rispettivamente di 6°C/sec e 3°C/sec. La saldatura a rifusione non dovrebbe essere eseguita più di due volte. È necessario evitare stress sul corpo del LED durante il riscaldamento e l'imbarcamento del PCB dopo la saldatura.

6.2 Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale, è indispensabile la massima cura. La temperatura della punta del saldatore dovrebbe essere inferiore a 350°C e il tempo di contatto con ciascun terminale non deve superare i 3 secondi. Si raccomanda un saldatore a bassa potenza (<25W). Lasciare un intervallo di almeno 2 secondi tra la saldatura di ciascun terminale. La saldatura manuale comporta un rischio maggiore di danni termici.

6.3 Magazzinaggio e Sensibilità all'Umidità

I LED sono confezionati in sacchetti barriera resistenti all'umidità con essiccante. Il sacchetto non deve essere aperto finché i componenti non sono pronti per l'uso. Dopo l'apertura, i LED non utilizzati dovrebbero essere conservati a 30°C o meno e con un'umidità relativa del 60% o meno. La "vita a banco" dopo l'apertura è di 168 ore (7 giorni). Se questo tempo viene superato o se l'indicatore dell'essiccante mostra saturazione, i componenti devono essere sottoposti a baking a 60 ± 5°C per 24 ore prima dell'uso per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire il fenomeno del "popcorning" durante la rifusione.

7. Confezionamento e Informazioni d'Ordine

Il confezionamento standard consiste in 3000 pezzi per bobina. Le dimensioni del nastro portante e della bobina sono specificate per garantire la compatibilità con le attrezzature di assemblaggio automatico. L'etichetta di confezionamento contiene informazioni critiche per la tracciabilità e la corretta applicazione: Numero Prodotto Cliente (CPN), Numero Prodotto (P/N), Quantità Confezionata (QTY), Classe Intensità Luminosa (CAT), Classe Cromaticità/Lunghezza d'Onda Dominante (HUE), Classe Tensione Diretta (REF) e Numero di Lotto (LOT No).

8. Raccomandazioni per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Retroilluminazione:Ideale per indicatori di cruscotto, retroilluminazione di interruttori e retroilluminazione piatta per LCD e simboli grazie al suo ampio angolo di visione e all'emissione luminosa uniforme.
• Apparecchiature di Telecomunicazione:Adatto come indicatori di stato e retroilluminazione tastiera in telefoni e fax.
• Indicazione Generale:Può essere utilizzato in un'ampia varietà di elettronica di consumo, controlli industriali ed elettrodomestici dove è richiesto un indicatore giallo brillante.

8.2 Considerazioni di Progettazione

Limitazione della Corrente:Una resistenza di limitazione della corrente esterna è assolutamente obbligatoria. I LED sono dispositivi pilotati in corrente, e una piccola variazione della tensione diretta può causare una grande variazione della corrente, potenzialmente portando a fuga termica e guasto. Il valore della resistenza (R) può essere calcolato usando la Legge di Ohm: R = (Valimentazione - VF) / IF, dove VF è la tensione diretta del LED alla corrente desiderata IF. Progettare sempre per la VF massima specificata per garantire che la corrente non superi il limite.Gestione Termica:Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa, mantenere una bassa temperatura di giunzione è la chiave per l'affidabilità a lungo termine e un'emissione luminosa stabile. Assicurare un'adeguata area di rame sul PCB o via termiche se si opera ad alte temperature ambiente o vicino alla corrente massima.Protezione ESD:Implementare appropriate misure di protezione ESD nel circuito e durante la manipolazione, poiché il dispositivo è classificato per 2000V HBM.

9. Confronto e Differenziazione Tecnologica

La principale differenziazione del LED 17-21 risiede nella combinazione di un fattore di forma molto piccolo (1,6x0,8mm) con le caratteristiche prestazionali della tecnologia AlGaInP. Rispetto ai vecchi LED gialli a foro passante, offre una riduzione massiccia dello spazio su scheda e del peso. Rispetto ad altri LED SMD gialli, la sua specifica struttura di binning per intensità luminosa (P2, Q1, Q2), lunghezza d'onda dominante (D3, D4) e tensione diretta (0, 1, 2) fornisce ai progettisti un alto grado di controllo sulla coerenza delle prestazioni visive ed elettriche del loro prodotto finale. L'ampio angolo di visione di 140 gradi è un vantaggio chiave per le applicazioni di retroilluminazione rispetto ai dispositivi con angolo più stretto.

10. Domande Frequenti (FAQ)

D: Qual è la causa principale del guasto del LED in applicazione?

R: La causa più comune è la sovracorrente dovuta a un circuito di limitazione della corrente inadeguato o assente, o al pilotaggio del LED da una sorgente di tensione non regolata. Lo stress termico eccessivo dovuto a calore di saldatura eccessivo o funzionamento ad alta temperatura ambiente è un altro fattore importante.

D: Posso pilotare questo LED direttamente da un'alimentazione logica a 3,3V o 5V?

R: No. È necessario utilizzare sempre una resistenza di limitazione della corrente in serie. Ad esempio, con un'alimentazione di 5V e una VF tipica di 2,0V a 20mA, la resistenza richiesta sarebbe (5V - 2,0V) / 0,02A = 150 Ohm. Calcolare sempre per la VF massima per garantire una corrente sicura.

D: Perché le informazioni su magazzinaggio e baking sono così importanti?

R: I package SMD possono assorbire umidità dall'aria. Durante il processo di saldatura a rifusione ad alta temperatura, questa umidità intrappolata può vaporizzarsi rapidamente, creando una pressione interna che può crepare il package in resina epossidica ("popcorning"), portando a guasti immediati o latenti.

D: Come interpreto i codici di bin sull'etichetta?

R: Il codice CAT corrisponde al bin dell'intensità luminosa (es. Q1), il codice HUE al bin della lunghezza d'onda dominante (es. D4) e il codice REF al bin della tensione diretta (es. 1). Selezionare parti dagli stessi codici di bin garantisce una variazione minima all'interno di un lotto di produzione.

11. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Caso: Progettazione di un pannello indicatore di stato con luminosità uniforme.Un progettista sta creando un pannello di controllo con 20 indicatori LED gialli. Per garantire che tutti i LED appaiano ugualmente luminosi, specifica LED dallo stesso bin di intensità luminosa (es. tutti dal bin Q1: 72-90 mcd). Per semplificare la progettazione del circuito di pilotaggio e garantire una corrente coerente, specifica anche LED dallo stesso bin di tensione diretta (es. tutti dal bin 1: 1,95-2,15V). Calcolano un singolo valore di resistenza di limitazione utilizzando la VF massima di quel bin (2,15V) per garantire che nessun LED superi i 20mA anche con tolleranze della tensione di alimentazione. L'ampio angolo di visione di 140 gradi garantisce che gli indicatori siano visibili da varie posizioni dell'operatore. Il piccolo package 17-21 consente di posizionare gli indicatori molto vicini tra loro su un PCB denso.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

I Diodi Emettitori di Luce (LED) sono dispositivi semiconduttori che emettono luce attraverso l'elettroluminescenza. Quando una tensione diretta viene applicata attraverso la giunzione p-n, gli elettroni del materiale di tipo n si ricombinano con le lacune del materiale di tipo p nella regione attiva. Per questo specifico LED giallo brillante, il materiale semiconduttore è AlGaInP. Il bandgap di energia di questo semiconduttore composto determina la lunghezza d'onda (colore) dei fotoni emessi. In questo caso, il bandgap è progettato per produrre fotoni con una lunghezza d'onda centrata attorno a 591 nm, che l'occhio umano percepisce come giallo brillante. L'incapsulante in resina epossidica trasparente protegge il chip semiconduttore e funge da lente, modellando l'emissione luminosa nell'angolo di visione specificato di 140 gradi.

13. Tendenze Tecnologiche

La tendenza nei LED per indicatori e retroilluminazione continua verso una maggiore efficienza (più luce emessa per unità di potenza elettrica), dimensioni del package più piccole per consentire dispositivi sempre più compatti e un miglioramento della coerenza e stabilità del colore nel tempo e con la temperatura. C'è anche una forte spinta verso un'adozione più ampia di materiali e processi produttivi ecologici, come evidenziato dalla conformità RoHS, REACH e senza alogeni di questo prodotto. L'integrazione, come l'incorporazione della resistenza di limitazione o dei diodi di protezione all'interno del package LED stesso, è un'altra tendenza in corso per semplificare la progettazione del circuito e risparmiare spazio su scheda. Per i LED gialli, l'AlGaInP rimane la tecnologia di materiale ad alte prestazioni dominante, con continui perfezionamenti nei suoi processi di crescita epitassiale per ottenere una migliore efficienza e un controllo più stretto della lunghezza d'onda.