Scheda Tecnica LED SMD 17-21/GHC-YR1S2/3T - 1.6x0.8x0.6mm - 3.5V - 25mA - Verde Brillante - Documentazione Tecnica in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il 17-21/GHC-YR1S2/3T è un LED a montaggio superficiale (SMD) progettato per applicazioni elettroniche moderne e compatte. Questo componente rappresenta un significativo passo avanti rispetto ai LED tradizionali con piedini, offrendo sostanziali vantaggi in termini di utilizzo dello spazio sulla scheda e di efficienza di assemblaggio.

1.1 Posizionamento e Vantaggi Principali

Questo LED è di tipo monocromatico ed emette una luce verde brillante. Il suo vantaggio principale risiede nelle dimensioni in miniatura. La dimensione significativamente ridotta rispetto ai componenti con piedini consente ai progettisti di ottenere una maggiore densità di componenti sui circuiti stampati (PCB). Ciò si traduce direttamente in una riduzione delle dimensioni della scheda, in minori requisiti di stoccaggio dei componenti e, in definitiva, nella creazione di apparecchiature finali più piccole e leggere. La natura leggera del package lo rende inoltre una scelta ideale per applicazioni in cui il peso è un fattore critico.

1.2 Mercato di Riferimento e Applicazioni

Il dispositivo è rivolto a un'ampia gamma di elettronica di consumo e industriale. Le sue applicazioni tipiche includono l'illuminazione di sfondo per quadranti strumenti, interruttori e simboli. È anche adatto per l'uso in apparecchiature di telecomunicazione come indicatori di stato o retroilluminazione per dispositivi come telefoni e fax. Inoltre, funge da spia luminosa generica in vari prodotti elettronici.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

Questa sezione fornisce un'analisi dettagliata e oggettiva dei principali parametri tecnici del LED come definiti nella scheda tecnica.

2.1 Valori Massimi Assoluti

I valori massimi assoluti definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Questi non sono condizioni operative.

• Tensione Inversa (VR):5V. È cruciale notare che questo valore è specificato solo per condizioni di test a infrarossi (IR). La scheda tecnica dichiara esplicitamente che il dispositivo non è progettato per funzionare in inversione in un circuito reale. Superare questa tensione in polarizzazione inversa può causare un guasto immediato.
• Corrente Diretta (IF):25 mA. Questa è la massima corrente continua DC che può essere applicata al LED.
• Corrente Diretta di Picco (IFP):100 mA. Questa è la massima corrente impulsiva, ammissibile solo con un ciclo di lavoro di 1/10 a 1 kHz. Questo parametro è rilevante per applicazioni di multiplexing o dimmer PWM, ma deve essere utilizzato con cautela per evitare surriscaldamento.
• Dissipazione di Potenza (Pd):95 mW. Questa è la massima potenza che il package può dissipare, calcolata dai limiti di tensione e corrente diretta, ed è fondamentale per la gestione termica.
• Temperatura di Funzionamento e Conservazione:Il dispositivo può funzionare da -40°C a +85°C ed essere conservato da -40°C a +90°C. Questo ampio intervallo lo rende adatto per ambienti ostili.
• Temperatura di Saldatura:Per la 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 e il tempo di contatto deve essere limitato a 3 secondi per terminale.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi parametri sono misurati in condizioni di test standard di una corrente diretta (IF) di 20 mA e una temperatura ambiente (Ta) di 25°C.

• Intensità Luminosa (Iv):Varia da un minimo di 112,0 mcd a un massimo di 285,0 mcd. Il valore tipico non è specificato, indicando che le prestazioni sono gestite attraverso un sistema di binning (dettagliato in seguito). La tolleranza è ±11%.
• Angolo di Visione (2θ1/2):Un valore tipico di 140 gradi. Questo ampio angolo di visione rende il LED adatto per applicazioni che richiedono un'illuminazione ampia o visibilità da più angolazioni.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λp):Tipicamente 518 nm, collocandolo nella regione del verde brillante dello spettro visibile.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd):Varia da 520,0 nm a 535,0 nm, con una stretta tolleranza di ±1 nm. Questo parametro è più strettamente correlato al colore percepito della luce.
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ):Tipicamente 35 nm, descrive la diffusione delle lunghezze d'onda della luce emessa attorno al picco.
• Tensione Diretta (VF):Tipicamente 3,5V, con un massimo di 4,0V a 20 mA. Questo è un parametro critico per il progetto del circuito, poiché determina la caduta di tensione ai capi del LED e il valore necessario della resistenza di limitazione di corrente.
• Corrente Inversa (IR):Massimo di 50 μA a una tensione inversa di 5V (condizione di test).

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire prestazioni uniformi, i LED vengono suddivisi in bin in base a parametri ottici chiave. Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfino specifici requisiti di luminosità e colore.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

I LED sono categorizzati in quattro bin (R1, R2, S1, S2) in base alla loro intensità luminosa misurata a 20 mA.

• Bin R1:112,0 – 140,0 mcd
• Bin R2:140,0 – 180,0 mcd
• Bin S1:180,0 – 225,0 mcd
• Bin S2:225,0 – 285,0 mcd

La selezione di un bin superiore (es. S2) garantisce una luminosità minima più elevata, essenziale per applicazioni che richiedono alta visibilità o dove più LED devono essere abbinati per un aspetto uniforme.

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

I LED sono anche suddivisi in bin in base alla loro lunghezza d'onda dominante in tre gruppi (X, Y, Z) per controllare la coerenza del colore.

• Bin X:520,0 – 525,0 nm
• Bin Y:525,0 – 530,0 nm
• Bin Z:530,0 – 535,0 nm

Per applicazioni in cui l'abbinamento del colore tra più LED è critico (es. barre di stato, array di retroilluminazione), è necessario specificare un singolo bin stretto per evitare differenze di colore visibili.

4. Informazioni Meccaniche e sul Package

4.1 Dimensioni del Package

Il LED SMD 17-21 ha un package rettangolare compatto. Le dimensioni chiave includono una lunghezza di 1,6 mm, una larghezza di 0,8 mm e un'altezza di 0,6 mm (tolleranza ±0,1 mm salvo diversa indicazione). La scheda tecnica fornisce un disegno dimensionale dettagliato incluso il layout dei pad, essenziale per creare l'impronta PCB. Un corretto progetto dei pad garantisce una saldatura, un allineamento e prestazioni termiche adeguati.

4.2 Identificazione della Polarità

Il catodo è tipicamente identificato da una marcatura sul package o da una geometria specifica del pad (es. un angolo smussato). L'orientamento corretto della polarità durante il posizionamento è vitale per il funzionamento del circuito.

5. Guida alla Saldatura e al Montaggio

Una manipolazione e saldatura corrette sono fondamentali per l'affidabilità e le prestazioni dei LED SMD.

5.1 Profilo di Rifusione

La scheda tecnica specifica un profilo di rifusione senza piombo. Le fasi chiave includono:

• Preriscaldamento:Rampa da ambiente a 150-200°C in 60-120 secondi.
• Stabilizzazione/Rifusione:Il tempo sopra il liquidus (217°C) dovrebbe essere di 60-150 secondi. La temperatura di picco non deve superare i 260°C e il tempo a o sopra i 255°C deve essere limitato a un massimo di 30 secondi.
• Raffreddamento:La velocità massima di raffreddamento non deve superare i 6°C al secondo.

Nota Critica:La rifusione non deve essere eseguita più di due volte sullo stesso assemblaggio LED per prevenire danni termici al package e al chip.

5.2 Conservazione e Sensibilità all'Umidità

Questo componente è sensibile all'umidità. Le precauzioni includono:

• Non aprire la busta barriera anti-umidità finché i componenti non sono pronti per l'uso.
• Dopo l'apertura, i LED non utilizzati devono essere conservati a ≤30°C e ≤60% di umidità relativa.
• La "vita a terra" dopo l'apertura della busta è di 168 ore (7 giorni). Se non utilizzati entro questo tempo, i LED devono essere ricotti a 60 ±5°C per 24 ore prima dell'uso.
• Se l'indicatore del disidratante ha cambiato colore, è necessario il ricottura indipendentemente dal tempo trascorso.

5.3 Saldatura Manuale e Rilavorazione

Se la saldatura manuale è inevitabile, è necessario prestare estrema attenzione:

• La temperatura della punta del saldatore deve essere ≤350°C.
• Il tempo di contatto per terminale deve essere ≤3 secondi, con un intervallo di almeno 2 secondi tra la saldatura di ciascun terminale per consentire il raffreddamento.
• Si sconsiglia vivamente la riparazione dopo la saldatura. Se assolutamente necessario, dovrebbe essere utilizzato un saldatore a doppia punta per riscaldare simultaneamente entrambi i terminali, minimizzando lo stress termico. L'impatto sulle caratteristiche del LED deve essere verificato preventivamente.

6. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

6.1 Imballaggio Standard

I LED sono forniti in imballaggio resistente all'umidità, che include:

• Componenti posizionati in una nastro portacomponenti da 8 mm di larghezza.
• Il nastro è avvolto su una bobina da 7 pollici di diametro.
• Una bobina standard contiene 3000 pezzi.
• La bobina è posta all'interno di una busta di alluminio anti-umidità con un pacchetto disidratante e una scheda indicatrice di umidità.

6.2 Spiegazione dell'Etichetta

L'etichetta della bobina contiene codici che specificano le caratteristiche esatte dei LED su quella bobina:

• P/N:Numero di Prodotto (es. 17-21/GHC-YR1S2/3T).
• CAT:Classe di Intensità Luminosa (corrisponde al codice bin: R1, R2, S1, S2).
• HUE:Coordinate di Cromaticità e Classe di Lunghezza d'Onda Dominante (corrisponde al codice bin: X, Y, Z).
• REF:Classe di Tensione Diretta.
• LOT No:Numero di lotto di produzione tracciabile.

7. Suggerimenti Applicativi e Considerazioni di Progettazione

7.1 La Limitazione di Corrente è Obbligatoria

È assolutamente necessaria una resistenza di limitazione di corrente esterna. I LED sono dispositivi pilotati in corrente. Un piccolo aumento della tensione diretta può causare un grande, potenzialmente distruttivo, aumento della corrente diretta. Il valore della resistenza (R) può essere calcolato usando la Legge di Ohm: R = (V_alimentazione - VF_LED) / I_desiderata. Progettare sempre per la VF *tipica* per garantire che la corrente sia entro i limiti se la VF effettiva è al valore minimo specificato.

7.2 Gestione Termica

Sebbene piccolo, il LED genera calore. Il limite di dissipazione di potenza di 95 mW deve essere rispettato. Assicurarsi che il progetto dei pad PCB fornisca un adeguato rilievo termico, specialmente se si opera alla corrente continua massima (25 mA) o vicino ad essa. Evitare di posizionare il LED vicino ad altri componenti che generano calore.

7.3 Precauzioni ESD

Il dispositivo ha una classificazione ESD di 1000V (Modello del Corpo Umano). Dovrebbero essere seguite le procedure standard di manipolazione ESD durante l'assemblaggio e la manipolazione per prevenire danni latenti che potrebbero non causare un guasto immediato ma possono degradare l'affidabilità a lungo termine.

8. Confronto Tecnico e Differenziazione

La principale differenziazione del LED 17-21 risiede nel suo fattore di forma e nell'equilibrio delle prestazioni.

• vs. LED SMD più grandi (es. 3528, 5050):Offre un ingombro significativamente più piccolo, consentendo progetti ad alta densità, ma tipicamente con una potenza luminosa totale per dispositivo inferiore.
• vs. Package Chip-Scale (CSP):È più grande dei LED CSP all'avanguardia, ma è più facile da gestire con apparecchiature SMT standard e offre un package più robusto per molte applicazioni.
• vs. LED con Piedini:Elimina la necessità di fori passanti, consente l'assemblaggio automatizzato pick-and-place, riduce l'induttanza parassita e permette prodotti finali molto più piccoli e leggeri.

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

9.1 Posso pilotare questo LED senza una resistenza di limitazione di corrente?

No.Questo è esplicitamente sconsigliato nella sezione "Precauzioni per l'Uso". La tensione diretta ha un intervallo (tip. 3,5V, max. 4,0V). Collegarlo direttamente a una sorgente di tensione anche leggermente superiore alla sua VF causerà una corrente eccessiva, portando a un rapido surriscaldamento e guasto. Una resistenza in serie è obbligatoria per un funzionamento sicuro.

9.2 Perché la tensione inversa massima è solo 5V e cosa significa la nota?

Il valore di 5V è solo a scopo di test per misurare la corrente di dispersione inversa (IR). La scheda tecnica dichiara chiaramente "Il dispositivo non è progettato per funzionare in inversione." In un circuito, è necessario assicurarsi che il LED non sia mai sottoposto a una polarizzazione inversa, poiché non è un diodo Zener e verrebbe probabilmente danneggiato a tensioni ben al di sotto di 5V se polarizzato inversamente. Utilizzare diodi di protezione in circuiti dove è possibile una tensione inversa (es. accoppiamento AC, carichi induttivi).

9.3 Come scelgo il codice bin corretto?

Seleziona il bin in base alle esigenze della tua applicazione: - Per la massima luminosità, specifica il Bin S2. - Per una stretta coerenza di colore tra più LED in un array, specifica un singolo bin stretto per la lunghezza d'onda dominante (es. solo Bin Y). - Per applicazioni sensibili al costo dove la variazione di luminosità è accettabile, un mix più ampio o un bin inferiore (R1, R2) può essere adatto.

10. Studio di Caso di Progettazione e Utilizzo

10.1 Progettazione di un Pannello Compatto per Indicatori di Stato

Scenario:Progettazione di un pannello denso di 20 indicatori di stato per un dispositivo di rete. L'uniformità di luminosità e colore è importante per l'esperienza utente.Passi di Progettazione: 1. Impostazione della Corrente:Scegli una corrente di pilotaggio di 15 mA (inferiore al massimo di 25 mA) per una buona luminosità e longevità. Calcola il valore della resistenza per un'alimentazione a 5V: R = (5V - 3,5V) / 0,015A = 100 Ohm. Usa una resistenza con tolleranza 1%. 2.Selezione del Binning:Per garantire l'uniformità, specifica che tutti i LED provengano dallo stesso bin di intensità luminosa (es. S1) e dallo stesso bin di lunghezza d'onda dominante (es. Y). Questa informazione deve essere fornita al momento dell'ordine. 3.Layout PCB:Utilizza le esatte dimensioni dei pad dalla scheda tecnica. Fornisci una piccola connessione di rilievo termico per ogni pad per facilitare la saldatura e prevenire l'effetto "tombstone", ma assicurati che l'area di rame sia sufficiente per la dissipazione del calore. 4.Assemblaggio:Segui il profilo di rifusione specificato. Mantieni i pannelli in buste sigillate fino al momento del caricamento nella macchina pick-and-place per rispettare la vita a terra di 7 giorni.

11. Introduzione al Principio di Funzionamento

Il LED 17-21/GHC-YR1S2/3T è basato su un chip semiconduttore realizzato in Nitruro di Indio e Gallio (InGaN), come indicato nella Guida alla Selezione del Dispositivo. Quando viene applicata una tensione diretta che supera il potenziale interno del diodo, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva del semiconduttore. La loro ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica composizione del materiale InGaN determina l'energia del bandgap, che si correla direttamente alla lunghezza d'onda (colore) della luce emessa – in questo caso, verde brillante (~518 nm di picco). La resina incapsulante trasparente protegge il chip e funge da lente, modellando l'angolo di visione di 140 gradi della luce emessa.

12. Tendenze Tecnologiche e Contesto

Il package 17-21 rappresenta un fattore di forma maturo e ampiamente adottato nel mercato dei LED SMD. La tendenza generale nella tecnologia LED continua verso diverse aree chiave rilevanti per tali componenti:

• Aumento dell'Efficienza:I continui miglioramenti nella scienza dei materiali mirano a produrre più lumen per watt (maggiore efficacia), il che significa luce più brillante o minore consumo energetico per lo stesso package.
• Miniaturizzazione:Sebbene il 17-21 (1,6x0,8mm) sia piccolo, l'industria spinge verso package chip-scale (CSP) ancora più piccoli, quasi delle dimensioni del die semiconduttore nudo, consentendo array di illuminazione ad altissima densità.
• Migliore Coerenza del Colore:I progressi nella crescita epitassiale e nei processi di binning consentono un controllo più stretto sulla lunghezza d'onda dominante e sull'intensità luminosa, riducendo la necessità di una selezione di bin rigorosa in alcune applicazioni.
• Affidabilità Migliorata:I miglioramenti nei materiali di incapsulamento, come siliconi e fosfori più robusti (per LED bianchi), e migliori progetti di gestione termica estendono la durata operativa e consentono l'uso in ambienti a temperatura più elevata.

Questa scheda tecnica riflette un componente affidabile e ben caratterizzato che bilancia prestazioni, dimensioni e producibilità per un'ampia gamma di applicazioni elettroniche mainstream.