Scheda Tecnica LED SMD 17-21/R6C-AP1Q2L/3T - Dimensione 1.6x0.8x0.6mm - Tensione 1.7-2.3V - Rosso Brillante - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il 17-21/R6C-AP1Q2L/3T è un LED a montaggio superficiale (SMD) che utilizza la tecnologia a semiconduttore AIGaInP per produrre una luce di colore Rosso Brillante. Questo componente è progettato per applicazioni PCB ad alta densità dove spazio e peso sono vincoli critici. I suoi vantaggi principali includono un ingombro significativamente ridotto rispetto ai LED con terminali a filo, consentendo progetti di scheda più compatti, una maggiore densità di impacchettamento e, in definitiva, apparecchiature finali più piccole. La costruzione leggera lo rende particolarmente adatto per dispositivi elettronici miniaturizzati e portatili.

Il LED è confezionato su nastro da 8mm avvolto su una bobina di diametro 7 pollici, rendendolo pienamente compatibile con le attrezzature standard di assemblaggio automatico pick-and-place. È formulato per essere privo di piombo e conforme alle principali normative ambientali tra cui RoHS, REACH UE e standard alogeni-free (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). Il dispositivo è compatibile con i processi di saldatura a rifusione a infrarossi e a fase di vapore.

2. Approfondimento delle Specifiche Tecniche

2.1 Valori Massimi Assoluti

Il dispositivo è classificato per funzionare nelle seguenti condizioni massime assolute, oltre le quali possono verificarsi danni permanenti. Tutti i valori sono specificati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C.

• Tensione Inversa (VR):5 V. Superare questa tensione in polarizzazione inversa può causare il breakdown della giunzione.
• Corrente Diretta Continua (IF):25 mA. Questa è la massima corrente continua per un funzionamento affidabile.
• Corrente Diretta di Picco (IFP):60 mA. Questo valore si applica in condizioni pulsate con un ciclo di lavoro di 1/10 a 1 kHz.
• Dissipazione di Potenza (Pd):60 mW. Questa è la massima potenza che il package può dissipare.
• Scarica Elettrostatica (ESD) Modello Corpo Umano (HBM):2000 V. Sono richieste adeguate procedure di manipolazione ESD durante l'assemblaggio.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento (Topr):-40°C a +85°C.
• Intervallo di Temperatura di Conservazione (Tstg):-40°C a +90°C.
• Temperatura di Saldatura (Tsol):Il dispositivo può resistere alla saldatura a rifusione con una temperatura di picco di 260°C per 10 secondi, o alla saldatura manuale a 350°C per 3 secondi per terminale.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

I parametri di prestazione chiave sono misurati a Ta=25°C e una corrente di test standard di IF=20 mA. Questi definiscono il comportamento elettrico e l'emissione luminosa principale del LED.

• Intensità Luminosa (Iv):Varia da un minimo di 45,0 mcd a un massimo di 112,0 mcd. Il valore tipico rientra in questo intervallo in base al codice di bin specifico.
• Angolo di Visione (2θ1/2):Un tipico ampio angolo di visione di 140 gradi, che fornisce un'illuminazione ampia e uniforme.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λp):Tipicamente 632 nm, indica la lunghezza d'onda alla quale la distribuzione di potenza spettrale è massima.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd):Varia da 617,5 nm a 633,5 nm. Questa è la percezione monocromatica del colore del LED da parte dell'occhio umano ed è un parametro critico per la coerenza del colore.
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ):Tipicamente 20 nm, definisce la purezza spettrale della luce rossa emessa.
• Tensione Diretta (VF):Varia da 1,7 V a 2,3 V a IF=20mA. Questo parametro è cruciale per il progetto del circuito e il calcolo della resistenza limitatrice di corrente.
• Corrente Inversa (IR):Massimo di 10 μA quando viene applicata una tensione inversa di 5V. Il dispositivo non è progettato per funzionare in polarizzazione inversa.

Note Importanti:Le tolleranze sono specificate come ±11% per l'Intensità Luminosa, ±1nm per la Lunghezza d'Onda Dominante e ±0,05V per la Tensione Diretta. La condizione di tensione inversa è solo per il test IR; il LED non deve essere operato in polarizzazione inversa.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire prestazioni consistenti nella produzione, i LED vengono suddivisi in bin in base a parametri chiave. Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfano requisiti applicativi specifici per luminosità e colore.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

Binning effettuato a IF=20mA. Il codice di bin (es. P1, Q2) definisce l'intensità luminosa minima e massima.

• P1:45,0 - 57,0 mcd
• P2:57,0 - 72,0 mcd
• Q1:72,0 - 90,0 mcd
• Q2:90,0 - 112,0 mcd

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

Binning effettuato a IF=20mA. Il codice di bin (E4-E7) definisce il punto colore dell'emissione rossa.

• E4:617,5 - 621,5 nm
• E5:621,5 - 625,5 nm
• E6:625,5 - 629,5 nm
• E7:629,5 - 633,5 nm

3.3 Binning della Tensione Diretta

Binning effettuato a IF=20mA. Il codice di bin (19-24) definisce le caratteristiche elettriche per il progetto dell'alimentazione.

• 19:1,7 - 1,8 V
• 20:1,8 - 1,9 V
• 21:1,9 - 2,0 V
• 22:2,0 - 2,1 V
• 23:2,1 - 2,2 V
• 24:2,2 - 2,3 V

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fornisce diverse curve caratteristiche che illustrano il comportamento del dispositivo in condizioni variabili. Queste sono essenziali per un progetto di sistema robusto.

4.1 Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta

Questa curva mostra una relazione generalmente lineare tra la corrente diretta (IF) e l'intensità luminosa relativa fino alla corrente massima nominale. Conferma che l'emissione luminosa è direttamente proporzionale alla corrente di pilotaggio all'interno dell'intervallo di funzionamento.

4.2 Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente

La curva dimostra la dipendenza dall'emissione luminosa dalla temperatura. L'intensità luminosa tipicamente diminuisce all'aumentare della temperatura ambiente (Ta), specialmente sopra la temperatura ambiente. Questo derating deve essere considerato nelle applicazioni con alte temperature ambiente o scarsa gestione termica.

4.3 Curva di Derating della Corrente Diretta

Questo grafico definisce la massima corrente diretta continua ammissibile in funzione della temperatura ambiente. All'aumentare della temperatura, la corrente massima consentita deve essere ridotta per rimanere entro i limiti di dissipazione di potenza del dispositivo, prevenendo la fuga termica e garantendo l'affidabilità a lungo termine.

4.4 Distribuzione Spettrale

La curva di emissione spettrale mostra un picco singolo e stretto centrato intorno a 632 nm, caratteristico dei LED rossi basati su AIGaInP. La tipica larghezza di banda di 20 nm indica una buona saturazione del colore.

4.5 Tensione Diretta vs. Corrente Diretta

Questa curva IV mostra la relazione esponenziale tipica di un diodo. La tensione diretta aumenta con la corrente, e il suo valore a 20mA è il parametro chiave utilizzato per il binning e il progetto del circuito.

4.6 Diagramma di Radiazione

Il grafico polare illustra la distribuzione spaziale dell'intensità luminosa, confermando l'ampio angolo di visione di 140 gradi. L'intensità è massima a 0 gradi (perpendicolare alla faccia del LED) e diminuisce verso i bordi.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il LED SMD 17-21 ha un package rettangolare compatto. Le dimensioni chiave (in mm, tolleranza ±0,1mm se non specificato) includono una lunghezza del corpo di 1,6 mm, una larghezza di 0,8 mm e un'altezza di 0,6 mm. La scheda tecnica fornisce un disegno dettagliato che mostra tutte le dimensioni critiche, inclusa la spaziatura dei pad e le raccomandazioni per le piazzole di saldatura.

5.2 Identificazione della Polarità

Il catodo è chiaramente marcato sul package. L'orientamento corretto della polarità è essenziale durante il layout del PCB e l'assemblaggio per garantire il corretto funzionamento. Il diagramma nella scheda tecnica indica la posizione di questa marcatura rispetto alla geometria del package.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Protezione da Sovracorrente

Una resistenza limitatrice di corrente esterna è obbligatoria. La tensione diretta ha un coefficiente di temperatura negativo, il che significa che quando la giunzione si riscalda, VF diminuisce, il che può portare a un rapido aumento della corrente se pilotata da una sorgente di tensione costante. Ciò può causare fuga termica e guasto del dispositivo. Una resistenza in serie fornisce un pilotaggio di corrente lineare e stabile.

6.2 Conservazione e Sensibilità all'Umidità

I LED sono confezionati in una busta barriera resistente all'umidità con essiccante per prevenire l'assorbimento di umidità, che può causare "popcorning" (crepe del package) durante la saldatura a rifusione.

• Non aprire la busta fino al momento dell'uso.
• Dopo l'apertura, utilizzare entro 168 ore (7 giorni) se conservati a ≤30°C e ≤60% UR.
• Se non utilizzati entro questo periodo, o se l'indicatore dell'essiccante mostra saturazione, i componenti devono essere essiccati a 60 ±5°C per 24 ore prima dell'uso.

6.3 Profilo di Saldatura a Rifusione

È specificato un profilo di rifusione senza piombo:

• Preriscaldamento:150-200°C per 60-120 secondi.
• Tempo Sopra Liquido (TAL):60-150 secondi sopra 217°C.
• Temperatura di Picco:Massimo di 260°C, mantenuta per un massimo di 10 secondi.
• Velocità di Riscaldamento:Massimo 6°C/sec fino a 255°C, poi massimo 3°C/sec fino al picco.
• La saldatura a rifusione non deve essere eseguita più di due volte.
• Evitare stress meccanici sul package durante il riscaldamento e il raffreddamento.

6.4 Saldatura Manuale e Riparazione

Se è necessaria la saldatura manuale, utilizzare un saldatore con temperatura della punta <350°C, applicare calore a ciascun terminale per <3 secondi e utilizzare un saldatore con capacità <25W. Lasciare un intervallo minimo di 2 secondi tra la saldatura di ciascun terminale. Si sconsiglia vivamente la riparazione dopo la saldatura iniziale. Se assolutamente inevitabile, utilizzare un saldatore a doppia punta per riscaldare contemporaneamente entrambi i terminali e sollevare il componente per evitare stress sulle giunzioni saldate. Verificare sempre la funzionalità del dispositivo dopo qualsiasi tentativo di riparazione.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

I componenti sono forniti su nastro portante goffrato su bobine di diametro 7 pollici. La larghezza del nastro è di 8 mm. Ogni bobina contiene 3000 pezzi. Sono forniti disegni dettagliati per le dimensioni della bobina, le dimensioni delle tasche del nastro portante e le specifiche del nastro di copertura per garantire la compatibilità con le attrezzature di assemblaggio automatico.

7.2 Spiegazione dell'Etichetta

L'etichetta della bobina contiene diversi identificatori chiave:

• CPN:Numero di Prodotto del Cliente (opzionale).
• P/N:Numero di parte completo del produttore (es. 17-21/R6C-AP1Q2L/3T).
• QTY:Quantità per bobina (3000 PZ).
• CAT:Rango del bin di Intensità Luminosa (es. Q2).
• HUE:Rango del bin di Cromaticità/Lunghezza d'Onda Dominante (es. E6).
• REF:Rango del bin di Tensione Diretta (es. 21).
• LOT No:Numero di lotto di produzione tracciabile.

8. Suggerimenti per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Retroilluminazione:Ideale per indicatori del cruscotto, illuminazione di interruttori e retroilluminazione di simboli grazie alle sue piccole dimensioni e all'angolo di visione uniforme.
• Apparecchiature di Telecomunicazione:Indicatori di stato e retroilluminazione della tastiera in telefoni, fax e altri dispositivi di comunicazione.
• Retroilluminazione LCD Piana:Può essere utilizzato in array per display LCD piccoli e a basso profilo.
• Uso Generale come Indicatore:Stato di alimentazione, indicazione di modalità e segnali di allarme in un'ampia varietà di elettronica di consumo e industriale.

8.2 Considerazioni di Progettazione

• Pilotaggio di Corrente:Utilizzare sempre una sorgente di corrente costante o una sorgente di tensione con una resistenza in serie. Calcolare il valore della resistenza utilizzando R = (Vsupply - VF) / IF, utilizzando la VF massima dal bin o dalla scheda tecnica per garantire che la corrente non superi i 20mA (o il punto di lavoro scelto) nelle condizioni peggiori.
• Gestione Termica:Sebbene il package sia piccolo, assicurare un'adeguata area di rame sul PCB o via termiche se si opera ad alte temperature ambiente o vicino alla corrente massima per mantenere la temperatura di giunzione entro i limiti.
• Progettazione Ottica:L'ampio angolo di visione di 140 gradi fornisce un'illuminazione ampia. Per luce focalizzata, potrebbero essere necessarie lenti esterne o guide luminose.
• Protezione ESD:Implementare precauzioni ESD standard durante la manipolazione e l'assemblaggio. Considerare l'aggiunta di soppressione di tensione transitoria sulle linee di ingresso se il LED è collegato a porte accessibili all'utente.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Il package 17-21 offre vantaggi distinti nel panorama dei LED indicatori.

• vs. LED con Terminali a Filo (es. 3mm, 5mm):Il vantaggio principale è l'ingombro e l'altezza drasticamente ridotti, consentendo progetti moderni e miniaturizzati. Elimina inoltre la necessità di inserimento manuale e taglio/piegatura dei terminali, semplificando l'assemblaggio automatico.
• vs. Altri LED SMD (es. 0402, 0603):Il package 17-21 (1,6x0,8mm) è leggermente più grande dei LED chip più piccoli, il che può renderlo più facile da maneggiare e saldare manualmente se necessario, pur rimanendo molto compatto. Può anche offrire una maggiore emissione luminosa grazie a una potenziale dimensione del chip più grande all'interno del package.
• Tecnologia del Materiale (AIGaInP):Rispetto a tecnologie più vecchie come GaAsP, l'AIGaInP fornisce una maggiore efficienza, un'emissione più luminosa e una migliore purezza del colore (rosso saturo) per la stessa corrente di ingresso.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

10.1 Quale valore di resistenza devo usare con un'alimentazione a 5V?

Utilizzando la VF massima di 2,3V (dal bin 24) e un IF target di 20mA per sicurezza: R = (5V - 2,3V) / 0,020A = 135 Ohm. Il valore standard più vicino è 130 o 150 Ohm. La potenza nominale della resistenza dovrebbe essere almeno P = I^2 * R = (0,02^2)*150 = 0,06W, quindi una resistenza da 1/8W (0,125W) è sufficiente.

10.2 Posso pilotare questo LED a 30mA per una maggiore luminosità?

No. Il Valore Massimo Assoluto per la corrente diretta continua è 25 mA. Operare a 30 mA supera questa specifica, il che ridurrà l'affidabilità, accelererà il deprezzamento del lumen e potrebbe causare un guasto immediato. Per una maggiore luminosità, selezionare un LED da un bin di intensità luminosa più alto (es. Q2) o una serie di prodotti classificata per correnti più elevate.

10.3 Perché c'è un limite di 7 giorni dopo l'apertura della busta barriera all'umidità?

Il materiale di imballaggio in plastica può assorbire umidità dall'aria. Durante il processo di saldatura a rifusione ad alta temperatura, questa umidità assorbita si trasforma rapidamente in vapore, creando una pressione interna che può delaminare il package o crepare la lente epossidica ("popcorning"). Il limite di 7 giorni, in condizioni di umidità controllata, garantisce che l'assorbimento di umidità rimanga al di sotto di un livello critico.

10.4 Cosa significa il codice di bin "R6C-AP1Q2L/3T" nel numero di parte?

Sebbene la decodifica completa possa essere proprietaria, tipicamente codifica la serie del prodotto (17-21), il colore (R per Rosso, 6C probabilmente specifica la cromaticità specifica) e i bin di prestazione per intensità, lunghezza d'onda e tensione (impliciti da Q2, ecc.). Il "3T" potrebbe riferirsi all'imballaggio a nastro. Per il binning esatto, fare riferimento ai codici CAT, HUE e REF sull'etichetta della bobina.

11. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Scenario: Progettazione di un pannello indicatore multi-stato per un dispositivo medico portatile.

Il dispositivo richiede 5 LED di stato rossi indipendenti (Batteria Bassa, In Carica, Errore, Modalità 1, Modalità 2) su un PCB principale ad alta densità. Lo spazio è estremamente limitato e il dispositivo deve essere leggero.

Implementazione della Soluzione:

1. Selezione del Componente:Il LED 17-21/R6C-AP1Q2L/3T è scelto per il suo ingombro ultra-compatto di 1,6x0,8mm, che risparmia prezioso spazio sulla scheda rispetto ad alternative più grandi.
2. Progettazione del Circuito:Il microcontrollore di sistema opera a 3,3V. Utilizzando una VF tipica di 2,0V (bin 21) e un IF di progetto di 15mA per garantire lunga vita e tenere conto di minori variazioni di temperatura: R = (3,3V - 2,0V) / 0,015A = 86,7 Ohm. Viene selezionata una resistenza da 82 Ohm all'1%, risultante in un IF leggermente più alto di ~16mA, ben entro il limite di 25mA.
3. Layout del PCB:I LED sono posizionati con una spaziatura centro-centro di 3,0mm, consentendo una chiara separazione visiva. Il pad del catodo è collegato al pin GPIO del microcontrollore (configurato come uscita open-drain) per accendere/spegnere il LED. Il pad dell'anodo si collega a 3,3V attraverso la resistenza limitatrice di corrente. Viene mantenuta una piccola area di esclusione sotto il LED per prevenire la risalita della saldatura.
4. Assemblaggio:I LED sono forniti su bobine di nastro da 8mm, compatibili con la macchina pick-and-place. Il profilo di rifusione senza piombo della sezione 6.3 è programmato nel forno. La linea di produzione segue le procedure di controllo dell'umidità, essiccando una bobina che era stata aperta per un controllo campione più di 7 giorni prima della produzione.
5. Risultato:Viene ottenuto un set affidabile, luminoso e consistente di indicatori di stato in un'area minima, contribuendo alla complessiva miniaturizzazione e affidabilità del dispositivo medico finale.

12. Introduzione al Principio Tecnologico

Questo LED si basa su materiale semiconduttore Fosfuro di Alluminio Indio Gallio (AIGaInP) cresciuto su un substrato. Quando una tensione diretta viene applicata attraverso la giunzione p-n, gli elettroni dalla regione di tipo n e le lacune dalla regione di tipo p vengono iniettati nella regione attiva. Quando questi portatori di carica si ricombinano, rilasciano energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica lunghezza d'onda della luce emessa - in questo caso, rosso brillante intorno a 632 nm - è determinata dall'energia del bandgap della composizione della lega AIGaInP. Controllando attentamente i rapporti di Alluminio, Indio, Gallio e Fosforo durante la crescita del cristallo, i produttori possono sintonizzare il bandgap per produrre colori specifici nello spettro del rosso, arancione e giallo con alta efficienza e purezza del colore. Il package in resina epossidica serve a proteggere il delicato chip semiconduttore, funge da lente per modellare il fascio luminoso in uscita (risultando nell'angolo di visione di 140 gradi) e fornisce la struttura meccanica per la saldatura.

13. Tendenze e Sviluppi del Settore

La tendenza nei LED indicatori e di retroilluminazione continua fortemente verso la miniaturizzazione, l'aumento dell'efficienza e una maggiore affidabilità. Package come il 17-21 fanno parte di questa evoluzione, colmando il divario tra i package chip-scale più piccoli e gli SMD più grandi e tradizionali. C'è una crescente enfasi su tolleranze di binning più strette sia per il colore che per il flusso per soddisfare le esigenze di applicazioni che richiedono un aspetto uniforme, come array di indicatori e pannelli di retroilluminazione. Inoltre, la spinta verso una maggiore efficienza (più lumen per watt) è costante, spingendo la scienza dei materiali a migliorare l'efficienza quantistica interna e l'estrazione della luce dal package. L'integrazione è un'altra tendenza, con package multi-LED e LED con circuiti integrati integrati per il controllo o la protezione che diventano più comuni, sebbene componenti discreti come il 17-21 rimangano essenziali per progetti flessibili e convenienti. La conformità ambientale (RoHS, REACH, Halogen-Free) è ora un requisito standard in tutto il settore, come riflesso nelle specifiche di questo componente.