Scheda Tecnica LED SMD 16-916/T1D-AP1Q2QY/3T - Package 1.6x0.8x0.35mm - Tensione 2.7-3.2V - Colore Bianco - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il 16-916/T1D-AP1Q2QY/3T è un LED a montaggio superficiale compatto, progettato per applicazioni elettroniche moderne che richiedono miniaturizzazione ed alta affidabilità. Questo LED monocromatico a luce bianca pura utilizza la tecnologia a chip InGaN incapsulata in una resina diffondente gialla. Il suo vantaggio principale risiede nell'ingombro significativamente ridotto rispetto ai componenti tradizionali a telaio, consentendo una maggiore densità di impacchettamento sulle PCB, riducendo i requisiti di stoccaggio e contribuendo infine a design di prodotto finale più piccoli. La costruzione leggera lo rende inoltre ideale per applicazioni portatili e miniaturizzate.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

Il dispositivo è specificato per funzionare nelle seguenti condizioni massime assolute, oltre le quali può verificarsi un danno permanente. La tensione inversa (VR) è nominale a 5V. La corrente diretta continua (IF) non deve superare i 25 mA. Per il funzionamento in impulso, è ammessa una corrente diretta di picco (IFP) di 100 mA con un ciclo di lavoro di 1/10 a 1 kHz. La massima dissipazione di potenza (Pd) è di 95 mW. L'intervallo di temperatura operativa (Topr) va da -40°C a +85°C, mentre l'intervallo di temperatura di stoccaggio (Tstg) è leggermente più ampio, da -40°C a +90°C. Il dispositivo può resistere a una scarica elettrostatica (ESD) di 150V secondo il modello del corpo umano (HBM). I limiti di temperatura di saldatura sono definiti sia per i processi di rifusione (260°C per 10 secondi) che per la saldatura manuale (350°C per 3 secondi).

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

I parametri di prestazione chiave sono misurati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C. L'intensità luminosa (Iv) ha un intervallo tipico, con un minimo di 45 mcd e un massimo di 112 mcd a una corrente diretta (IF) di 5 mA. L'angolo di visione (2θ1/2) è tipicamente di 130 gradi, fornendo un ampio campo di illuminazione. La tensione diretta (VF) varia da 2,7V a 3,2V nelle stesse condizioni di 5mA. La corrente inversa (IR) è specificata con un massimo di 50 μA quando viene applicata una tensione inversa (VR) di 5V. Le tolleranze per l'intensità luminosa e la tensione diretta sono rispettivamente ±11% e ±0,05V.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

I LED sono suddivisi in bin in base alla loro intensità luminosa misurata a IF=5mA. Ciò garantisce la coerenza della luminosità per i lotti di produzione. I codici bin e i corrispondenti intervalli minimo e massimo di intensità sono: P1 (45,0-57,0 mcd), P2 (57,0-72,0 mcd), Q1 (72,0-90,0 mcd) e Q2 (90,0-112,0 mcd).

3.2 Binning della Tensione Diretta

Allo stesso modo, i dispositivi sono classificati per tensione diretta per facilitare la progettazione del circuito, in particolare per il calcolo della resistenza limitatrice di corrente. La tensione è raggruppata sotto il codice 'Q' con sotto-bin: 29 (2,7-2,8V), 30 (2,8-2,9V), 31 (2,9-3,0V), 32 (2,9-3,0V) e 33 (3,1-3,2V), tutti misurati a IF=5mA.

3.3 Binning delle Coordinate Cromatiche

Per la coerenza del colore, i LED bianchi sono classificati in bin cromatici (Gruppo A, codici 1-6) definiti da specifici quadrilateri di coordinate CIE 1931 (x, y) sul diagramma cromatico. Questo binning, con una tolleranza di ±0,01, garantisce che la luce bianca emessa rientri in uno spazio colore controllato, aspetto fondamentale per le applicazioni che richiedono un aspetto uniforme.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica include diverse curve caratteristiche che forniscono una visione più approfondita del comportamento del LED in condizioni variabili. La curva di derating della corrente diretta mostra come la massima corrente diretta ammissibile diminuisca all'aumentare della temperatura ambiente, essenziale per la gestione termica. La curva dell'intensità luminosa relativa rispetto alla temperatura ambiente illustra la tipica riduzione della luce emessa con l'aumento della temperatura. Il grafico dell'intensità luminosa rispetto alla corrente diretta dimostra la relazione non lineare tra corrente di pilotaggio e luminosità. Il grafico della distribuzione spettrale caratterizza la distribuzione della potenza spettrale della luce bianca emessa. Un tipico diagramma di radiazione rappresenta il modello di distribuzione spaziale dell'intensità. La curva della tensione diretta rispetto alla corrente diretta mostra la caratteristica IV del diodo.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il LED ha un package SMD compatto. L'altezza complessiva massima è di 0,35 mm. Sono forniti disegni dimensionali dettagliati, inclusi lunghezza e larghezza del corpo, dimensioni dei pad degli elettrodi e dimensioni consigliate per il land pattern sulla PCB. Le tolleranze sono tipicamente ±0,1 mm salvo diversa indicazione. Il layout dei pad suggerito è di riferimento e dovrebbe essere modificato in base ai requisiti specifici del processo di assemblaggio.

5.2 Identificazione della Polarità

Il componente presenta marcature o asimmetrie strutturali per indicare i terminali catodo e anodo, aspetto cruciale per il corretto orientamento durante l'assemblaggio al fine di garantire il corretto funzionamento del circuito.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Rifusione

È specificato un profilo di temperatura dettagliato per la rifusione senza piombo. I parametri chiave includono: una fase di preriscaldamento 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 per un massimo di 10 secondi e velocità controllate di riscaldamento e raffreddamento (es. raffreddamento max 3°C/sec). La rifusione non deve essere eseguita più di due volte.

6.2 Saldatura Manuale

Per riparazioni manuali o prototipazione, è ammessa la saldatura manuale con specifiche precauzioni. La temperatura della punta del saldatore deve essere inferiore a 350°C, applicata per non più di 3 secondi per terminale. Il saldatore deve avere una potenza di 25W o inferiore. Dovrebbe essere lasciato un intervallo minimo di 2 secondi tra la saldatura di ciascun terminale per prevenire danni termici.

6.3 Conservazione e Manipolazione

I LED sono sensibili all'umidità e alle scariche elettrostatiche (ESD). Prima dell'apertura, la busta anti-umidità deve essere conservata a ≤30°C e ≤90% UR. Dopo l'apertura, i componenti hanno una shelf life di 1 anno in condizioni di ≤30°C e ≤60% UR. Le parti non utilizzate devono essere risigillate in imballaggio anti-umidità con essiccante. Se vengono superate le condizioni di stoccaggio specificate o l'indicatore dell'essiccante cambia colore, è necessario un trattamento di baking a 60±5°C per 24 ore prima dell'uso.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

I componenti sono forniti su nastro portante goffrato da 8 mm di larghezza avvolto su bobine da 7 pollici di diametro. Ogni bobina contiene 3000 pezzi. Sono fornite le dimensioni dettagliate per le tasche del nastro portante, il nastro coprente e la bobina stessa. L'imballaggio è progettato per essere compatibile con le attrezzature standard di pick-and-place automatizzate.

7.2 Imballaggio Resistente all'Umidità

Le bobine sono ulteriormente protette all'interno di una busta anti-umidità in laminato di alluminio insieme a una bustina di essiccante e una scheda indicatrice di umidità per mantenere le specifiche condizioni di stoccaggio a secco durante la spedizione e la conservazione.

7.3 Spiegazione dell'Etichetta

L'etichetta della bobina contiene informazioni chiave per la tracciabilità e la corretta applicazione: Numero Prodotto Cliente (CPN), Numero Prodotto (P/N), Quantità di Imballo (QTY), Classe di Intensità Luminosa (CAT), Coordinate Cromatiche (HUE), Classe di Tensione Diretta (REF) e Numero di Lotto (LOT No).

8. Suggerimenti per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo LED è ben adatto a varie applicazioni tra cui: Apparecchiature di telecomunicazione (come indicatori di stato e retroilluminazione tastiera in telefoni e fax), retroilluminazione piana per piccoli pannelli LCD, retroilluminazione per interruttori e simboli su pannelli di controllo e applicazioni generiche di indicazione dove è necessaria una piccola, luminosa sorgente di luce bianca.

8.2 Considerazioni di Progettazione

Limitazione della Corrente:Una resistenza limitatrice di corrente esterna è obbligatoria. La tensione diretta ha un intervallo (2,7-3,2V) e la caratteristica IV è esponenziale, il che significa che un piccolo aumento della tensione può causare un grande, potenzialmente distruttivo, aumento della corrente. Il valore della resistenza deve essere calcolato in base alla tensione di alimentazione e alla massima corrente diretta nominale (25mA continua), considerando il caso peggiore della tensione diretta dalle informazioni di binning.

Gestione Termica:Sebbene il package sia piccolo, la dissipazione di potenza (max 95mW) e il derating della corrente diretta con la temperatura devono essere considerati nel layout della PCB. Un'adeguata area di rame attorno ai pad può aiutare a dissipare il calore.

Protezione ESD:Essendo un dispositivo semiconduttore sensibile con una classificazione ESD di 150V (HBM), durante l'assemblaggio e la manipolazione devono essere osservate le precauzioni standard per la gestione dell'ESD.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

La principale differenziazione di questo componente risiede nel suo fattore di forma ultra-compatto (altezza max 0,35mm) e nel design a montaggio superficiale, che offre vantaggi significativi rispetto ai LED a foro passante nell'assemblaggio automatizzato, nel risparmio di spazio sulla scheda e nell'idoneità per dispositivi a basso profilo. La fornitura di informazioni dettagliate di binning per intensità, tensione e cromaticità consente un controllo di progettazione più rigoroso e coerenza nella produzione di massa rispetto a componenti non classificati o specificati in modo approssimativo. Il colore bianco puro generato dal chip InGaN con fosforo giallo offre una cromaticità diversa rispetto alle vecchie soluzioni a chip blu + fosforo giallo o ad altre tecnologie di LED bianchi.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Perché una resistenza limitatrice di corrente è assolutamente necessaria?
R: Il LED è un diodo con una curva IV non lineare. Farlo funzionare direttamente da una sorgente di tensione senza una resistenza in serie tenterebbe di forzare una corrente limitata solo dalla capacità della sorgente e dalla resistenza interna del diodo, che è molto bassa una volta superata la tensione diretta. Ciò supererebbe quasi certamente la corrente diretta massima assoluta di 25mA, portando a un surriscaldamento immediato e al guasto.

D: Come interpreto i codici bin dell'intensità luminosa (P1, Q2, ecc.)?
R: Questi codici rappresentano gruppi ordinati in base alla luce emessa misurata. Ad esempio, specificare "Q2" in un ordine garantisce di ricevere LED con un'intensità compresa tra 90,0 e 112,0 mcd a 5mA. Ciò è cruciale per applicazioni che richiedono una luminosità uniforme su più indicatori.

D: Posso usare questo LED per illuminazione continua, non solo come indicatore?
R: Sebbene possibile, il suo design principale è per uso come indicatore. Per l'illuminazione continua, la progettazione termica attenta è ancora più critica a causa della costante dissipazione di potenza. L'emissione luminosa diminuirà anche con l'aumento della temperatura di giunzione, come mostrato nelle curve di prestazione.

D: Cosa significa la designazione 'senza piombo' per la saldatura?
R: Significa che le finiture dei terminali del dispositivo sono compatibili con leghe di saldatura senza piombo, che tipicamente hanno punti di fusione più alti della saldatura tradizionale stagno-piombo. Pertanto, il profilo di rifusione specificato con un picco di 260°C è progettato per questi processi a temperatura più elevata.

11. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Caso: Progettazione di un Indicatore di Stato per un Dispositivo Portatile
Un progettista sta creando un modulo Bluetooth compatto che richiede un piccolo LED bianco luminoso per lo stato di alimentazione/connessione. Il LED 16-916 è selezionato per la sua altezza minima (0,35mm) per adattarsi al contenitore sottile del dispositivo. Il design utilizza un'alimentazione a 3,3V. Utilizzando la tensione diretta del caso peggiore (Vf_max = 3,2V dal bin Q33) e puntando a una corrente diretta di 15mA (ben al di sotto del massimo di 25mA per affidabilità e durata della batteria), la resistenza limitatrice è calcolata: R = (V_alimentazione - Vf) / If = (3,3V - 3,2V) / 0,015A ≈ 6,67Ω. Viene scelta una resistenza standard da 6,8Ω. Il land pattern sulla PCB è leggermente adattato rispetto al layout suggerito per adattarsi alle specifiche regole DFM del progettista. La distinta materiali specifica i codici bin CAT (intensità luminosa) e HUE (cromaticità) per garantire la coerenza visiva tra le unità di produzione.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

Questo LED funziona sul principio dell'elettroluminescenza in un diodo semiconduttore. Il nucleo è un chip InGaN (Nitruro di Gallio e Indio). Quando viene applicata una tensione diretta che supera il potenziale di giunzione del diodo (circa 2,7-3,2V), elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva e si ricombinano. In un LED bianco, questa ricombinazione nello strato InGaN produce principalmente luce blu. Questa luce blu eccita quindi un rivestimento di fosforo giallo (contenuto all'interno dell'incapsulamento in resina diffondente gialla). La combinazione della luce blu non convertita e della luce gialla down-convertita dal fosforo risulta nella percezione di luce bianca da parte dell'occhio umano. La resina diffondente aiuta a disperdere la luce, contribuendo all'ampio angolo di visione di 130 gradi.

13. Tendenze Tecnologiche

Lo sviluppo di componenti come il LED 16-916 riflette tendenze più ampie nell'elettronica: continua miniaturizzazione, maggiore efficienza e funzionalità potenziata in package più piccoli. L'uso della tecnologia InGaN per i LED bianchi rappresenta un progresso nell'illuminazione a stato solido, offrendo una buona resa cromatica ed efficienza. Il binning dettagliato e le specifiche per l'assemblaggio automatizzato evidenziano la tendenza del settore verso una maggiore precisione e coerenza per la produzione di massa. L'enfasi sulla conformità senza piombo e RoHS è guidata dalle normative ambientali globali. Le tendenze future potrebbero vedere dimensioni del package ancora più piccole, maggiore efficienza luminosa (più luce emessa per unità di potenza elettrica), tolleranze di colore e intensità più strette e forse l'integrazione dell'elettronica di pilotaggio o di più chip all'interno di un unico package per applicazioni di illuminazione intelligente. Le precauzioni per la manipolazione e lo stoccaggio sottolineano la continua sfida di gestire la sensibilità all'umidità in dispositivi microelettronici incapsulati in plastica sempre più piccoli.