Scheda Tecnica LED SMD 17-21/G6C-FP1Q1B/3T - Dimensione 1.6x0.8x0.6mm - Tensione 1.75-2.35V - Potenza 60mW - Giallo Verde Brillante - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il 17-21/G6C-FP1Q1B/3T è un LED a montaggio superficiale (SMD) che utilizza la tecnologia a chip AlGaInP per emettere una luce Giallo Verde Brillante. Questo componente è progettato per applicazioni PCB ad alta densità dove lo spazio e il peso sono vincoli critici. Il suo ingombro compatto di 1.6mm x 0.8mm x 0.6mm consente riduzioni significative delle dimensioni del circuito stampato e dell'apparecchiatura rispetto ai LED tradizionali con piedini.

Il LED è confezionato su nastro da 8mm avvolto su bobina da 7 pollici di diametro, rendendolo pienamente compatibile con le attrezzature automatiche di pick-and-place. È qualificato per i processi standard di saldatura a rifusione a infrarossi e a fase di vapore. Il dispositivo è costruito come tipo monocromatico con lente in resina trasparente. È prodotto come prodotto senza piombo (Pb-free) e rispetta le principali normative ambientali tra cui RoHS, REACH UE e standard senza alogeni (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

Il vantaggio principale di questo LED è la sua dimensione miniaturizzata, che si traduce direttamente in una maggiore densità di impacchettamento sui PCB, ridotti requisiti di spazio di stoccaggio e, in definitiva, nello sviluppo di apparecchiature finali più piccole. La sua costruzione leggera lo rende inoltre ideale per applicazioni elettroniche portatili e miniaturizzate.

Le applicazioni target sono varie, focalizzate su funzioni di indicazione e retroilluminazione. I mercati chiave includono interni automotive (es. retroilluminazione cruscotto e interruttori), apparecchiature di telecomunicazione (es. indicatori e retroilluminazione in telefoni e fax) ed elettronica generale che richiede retroilluminazione piatta per LCD, interruttori e simboli.

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.

• Tensione Inversa (V_R):5V. Superare questa tensione in polarizzazione inversa può causare la rottura della giunzione.
• Corrente Diretta (I_F):25 mA in CC. La corrente operativa continua non deve superare questo valore.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):60 mA. Questo è consentito solo in condizioni pulsate con un ciclo di lavoro di 1/10 a 1 kHz.
• Dissipazione di Potenza (P_d):60 mW. Questa è la potenza massima che il package può dissipare a una temperatura ambiente (T_a) di 25°C.
• Scarica Elettrostatica (ESD):Valutazione secondo il modello del corpo umano (HBM) di 2000V. Sono obbligatorie le corrette procedure di manipolazione ESD.
• Temperatura di Esercizio (T_opr):-40°C a +85°C. Il dispositivo è garantito per funzionare entro questo intervallo di temperatura ambiente.
• Temperatura di Stoccaggio (T_stg):-40°C a +90°C.
• Temperatura di Saldatura (T_sol):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 deve essere inferiore a 350°C per un massimo di 3 secondi per terminale.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi parametri sono misurati a T_a=25°C e definiscono le prestazioni tipiche del dispositivo.

• Intensità Luminosa (I_v):Varia da 45.0 mcd (min) a 90.0 mcd (max) a una corrente diretta (I_F) di 20 mA. Il valore tipico rientra in questo intervallo di classificazione.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):Un tipico ampio angolo di visione di 140 gradi.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λ_p):Tipicamente 575 nm.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):Varia da 570.0 nm (min) a 574.5 nm (max), definendo il colore percepito come Giallo Verde Brillante.
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ):Tipicamente 20 nm, misurata a metà dell'intensità di picco (FWHM).
• Tensione Diretta (V_F):Varia da 1.75 V (min) a 2.35 V (max) a I_F=20 mA.
• Corrente Inversa (I_R):Massimo di 10 μA quando viene applicata una tensione inversa (V_R) di 5V.Nota Importante:Il dispositivo non è progettato per funzionare in polarizzazione inversa; questa condizione di test è solo per la caratterizzazione della corrente di dispersione.

Tolleranze:La scheda tecnica specifica le tolleranze di produzione: Intensità Luminosa (±11%), Lunghezza d'Onda Dominante (±1 nm) e Tensione Diretta (±0.1 V).

3. Spiegazione del Sistema di Classificazione (Binning)

Per garantire la coerenza di colore e luminosità nella produzione, i LED vengono suddivisi in classi (bin) in base a parametri chiave.

3.1 Classificazione per Intensità Luminosa

Le classi sono definite dai codici P1, P2 e Q1, misurati a I_F=20 mA.

• P1:45.0 – 57.0 mcd
• P2:57.0 – 72.0 mcd
• Q1:72.0 – 90.0 mcd

3.2 Classificazione per Lunghezza d'Onda Dominante

Le classi sono definite dai codici CC2, CC3 e CC4, misurati a I_F=20 mA.

• CC2:570.00 – 571.50 nm
• CC3:571.50 – 573.00 nm
• CC4:573.00 – 574.50 nm

3.3 Classificazione per Tensione Diretta

Le classi sono definite dai codici 0, 1 e 2, misurati a I_F=20 mA.

• 0:1.75 – 1.95 V
• 1:1.95 – 2.15 V
• 2:2.15 – 2.35 V

Il numero di parte specifico 17-21/G6C-FP1Q1B/3T incorpora questi codici di classe, dove "FP1Q1B" indica probabilmente specifiche classi di intensità (Q1) e altre caratteristiche.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento a tipiche curve delle caratteristiche elettro-ottiche. Sebbene non visualizzate nel testo fornito, tali curve includono tipicamente:

• Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta (I_F):Mostra come l'emissione luminosa aumenti con la corrente, tipicamente con una relazione sub-lineare che si satura a correnti più elevate.
• Tensione Diretta vs. Corrente Diretta (Curva I-V):Dimostra la relazione esponenziale, cruciale per progettare circuiti di limitazione della corrente.
• Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Mostra la diminuzione dell'emissione luminosa all'aumentare della temperatura di giunzione, una considerazione chiave per la gestione termica.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico dell'intensità relativa rispetto alla lunghezza d'onda, che mostra il picco a ~575 nm e la larghezza di banda FWHM di ~20 nm.

Queste curve sono essenziali per i progettisti per prevedere le prestazioni in condizioni non standard (correnti diverse, temperature) e per ottimizzare il circuito di pilotaggio.

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, tolleranze ±0.1mm se non specificato) includono una dimensione del corpo di circa 1.6mm in lunghezza, 0.8mm in larghezza e 0.6mm in altezza. La scheda tecnica include un disegno dimensionato dettagliato che mostra il layout dei pad, il contorno del componente e la posizione del segno identificativo del catodo.

5.2 Identificazione della Polarità

Un chiaro segno del catodo è indicato nel disegno del package. La polarità corretta deve essere osservata durante l'assemblaggio per prevenire connessioni in polarizzazione inversa, che possono danneggiare il LED.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione

È specificato un profilo di rifusione senza piombo (Pb-free):

• Preriscaldamento:150°C a 200°C per 60-120 secondi.
• Tempo Sopra il Liquido (217°C):60-150 secondi.
• Temperatura di Picco:Massimo 260°C.
• Tempo Entro 5°C dal Picco:Massimo 10 secondi.
• Velocità di Riscaldamento:Massimo 6°C/secondo.
• Tempo Sopra 255°C:Massimo 30 secondi.
• Velocità di Raffreddamento:Massimo 3°C/secondo.

Note Critiche:La saldatura a rifusione non deve essere eseguita più di due volte. Non deve essere applicato alcuno stress meccanico al LED durante il riscaldamento. Il circuito stampato non deve deformarsi dopo la saldatura.

6.2 Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale, utilizzare un saldatore con temperatura della punta inferiore a 350°C e capacità inferiore a 25W. Il tempo di contatto per terminale non deve superare i 3 secondi. Lasciare un intervallo di più di 2 secondi tra la saldatura di ciascun terminale. La saldatura manuale comporta un rischio maggiore di danni termici.

6.3 Stoccaggio e Sensibilità all'Umidità

Il prodotto è confezionato in una busta barriera resistente all'umidità con essiccante.

• Non aprire la busta fino al momento dell'uso.
• Dopo l'apertura, i LED non utilizzati devono essere conservati a ≤ 30°C e ≤ 60% di Umidità Relativa.
• La "vita a banco" dopo l'apertura della busta è di 168 ore (7 giorni).
• Se il tempo di esposizione viene superato o l'indicatore dell'essiccante ha cambiato colore, è necessaria una cottura a 60 ± 5°C per 24 ore prima della rifusione.

6.4 Riparazione

La riparazione dopo la saldatura è fortemente sconsigliata. Se assolutamente inevitabile, deve essere utilizzato un saldatore a doppia testa per riscaldare simultaneamente entrambi i terminali ed evitare stress termico. L'impatto sulle caratteristiche del LED deve essere verificato preventivamente.

7. Confezionamento e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

I LED sono forniti su nastro portante goffrato su bobine da 7 pollici di diametro. Ogni bobina contiene 3000 pezzi. Vengono forniti disegni dimensionati dettagliati per le tasche del nastro portante e per la bobina, garantendo la compatibilità con gli alimentatori automatici.

7.2 Spiegazione dell'Etichetta

L'etichetta della bobina contiene diversi campi chiave: Numero Prodotto Cliente (CPN), Numero Prodotto Produttore (P/N), Quantità di Confezionamento (QTY), Classe di Intensità Luminosa (CAT), Classe di Cromaticità/Lunghezza d'Onda Dominante (HUE), Classe di Tensione Diretta (REF) e Numero di Lotto (LOT No).

8. Suggerimenti Applicativi e Considerazioni di Progetto

8.1 La Limitazione di Corrente è Obbligatoria

I LED sono dispositivi pilotati in corrente.È assolutamente necessario un resistore di limitazione di corrente in serie (o un driver a corrente costante).La tensione diretta ha un coefficiente di temperatura negativo e una tolleranza di produzione. Un leggero aumento della tensione di alimentazione senza regolazione della corrente può portare a un grande, potenzialmente distruttivo, aumento della corrente diretta.

8.2 Gestione Termica

Sebbene il package sia piccolo, la dissipazione di potenza (max 60mW) e la derating dell'intensità luminosa con la temperatura devono essere considerate in applicazioni ad alta temperatura ambiente o ad alta corrente. Un'adeguata area di rame sul PCB per i pad del LED può fungere da dissipatore di calore.

8.3 Protezione ESD

Sebbene classificato per 2000V HBM, implementare diodi di protezione ESD sulle linee di segnale sensibili collegate all'anodo/catodo del LED è una buona pratica, specialmente in apparecchiature portatili o con interfacce frequenti.

9. Confronto e Differenziazione Tecnologica

Il package 17-21 offre un ingombro significativamente più piccolo rispetto ai LED rotondi tradizionali da 3mm o 5mm (es. 1.6x0.8mm vs. 5mm di diametro). Rispetto ad altri LED SMD come le dimensioni 0402 o 0603, il 17-21 può offrire una maggiore emissione luminosa grazie a una potenziale dimensione del chip più grande all'interno del suo package. L'uso della tecnologia AlGaInP fornisce un'elevata efficienza nella regione spettrale giallo-verde rispetto alle tecnologie più vecchie. La sua conformità alle normative Senza Alogeni e REACH lo rende adatto per progetti ambientalmente consapevoli richiesti nell'elettronica moderna.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Che valore di resistenza devo usare per un'alimentazione a 5V?

R: Usando la Legge di Ohm: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Per un tipico V_Fdi 2.0V a 20mA: R = (5 - 2.0) / 0.02 = 150 Ω. Utilizzare sempre il V_Fmassimo dalla classe (2.35V) per calcolare il valore minimo del resistore per garantire che la corrente non superi i 20mA: R_min= (5 - 2.35) / 0.02 = 132.5 Ω (usare un valore standard di 150 Ω o 180 Ω).

D: Posso pilotarlo con un'alimentazione a 3.3V?

R: Sì, poiché il tipico V_F(1.75-2.35V) è inferiore a 3.3V. Il calcolo per il resistore sarebbe: R = (3.3 - V_F) / I_F.

D: Perché l'angolo di visione è così ampio (140°)?

R: La cupola in resina trasparente funge da lente. Il posizionamento del chip e la forma della cupola sono progettati per fornire un ampio pattern di emissione simile a Lambertiano, ideale per applicazioni di indicazione dove è necessaria visibilità da ampi angoli.

D: Cosa significa "Giallo Verde Brillante" in termini di cromaticità?

R: Questo è un nome descrittivo per il colore definito dall'intervallo di lunghezza d'onda dominante di 570-574.5 nm. Si colloca tra il verde puro (~555 nm) e il giallo puro (~585 nm).

11. Studio di Caso di Progetto e Utilizzo

Scenario: Progettazione di un pannello indicatore di stato per un dispositivo di rete.

Il pannello richiede 10 LED di stato indipendenti (Alimentazione, Collegamento, Attività, ecc.) in uno spazio molto limitato sul PCB frontale. Usare LED rotondi da 5mm sarebbe impossibile. Viene selezionato il LED SMD 17-21. Il progettista crea un footprint secondo il disegno del package della scheda tecnica. Sul circuito è disponibile una linea a 5V. I pin GPIO del microcontrollore possono erogare 20mA. Il progettista calcola un resistore di limitazione di corrente da 150Ω per ogni LED (basandosi sul caso peggiore di V_F). I LED sono posizionati a una distanza di 0.1 pollici (2.54mm), consentendo a tutti e 10 di adattarsi in una fila lunga solo 25.4mm. L'ampio angolo di visione di 140° garantisce che gli indicatori siano visibili anche quando si osserva il pannello lateralmente. Il confezionamento su nastro e bobina compatibile con pick-and-place consente un assemblaggio completamente automatizzato, riducendo i costi e i tempi di produzione.

12. Introduzione al Principio Tecnologico

Questo LED si basa su materiale semiconduttore AlGaInP (Fosfuro di Alluminio Gallio Indio) cresciuto su un substrato. Quando viene applicata una tensione diretta, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva dove si ricombinano, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). Il rapporto specifico di alluminio, gallio e indio nel reticolo cristallino determina l'energia del bandgap, che definisce direttamente la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa. Per questo LED Giallo Verde Brillante, la composizione è sintonizzata per produrre fotoni con una lunghezza d'onda centrata attorno a 575 nm. L'incapsulante in resina epossidica trasparente protegge il chip semiconduttore, funge da lente per modellare il fascio luminoso in uscita e fornisce stabilità meccanica.

13. Tendenze Tecnologiche

La tendenza generale nei LED indicatori continua verso dimensioni di package più piccole (es. 01005, micro-LED) per applicazioni a ultra-alta densità. C'è anche una forte spinta verso una maggiore efficienza (più lumen per watt) in tutti i colori. Per i LED basati su AlGaInP, la ricerca si concentra sul miglioramento dell'efficienza quantistica interna e dell'efficienza di estrazione della luce dal chip. L'integrazione è un'altra tendenza, con LED multicolore (RGB) o array di LED disponibili in singoli package SMD leggermente più grandi. Inoltre, la domanda di una più ampia conformità ambientale (oltre RoHS per includere dichiarazioni complete dei materiali e una minore impronta di carbonio) sta influenzando i processi produttivi e le scelte dei materiali.