Scheda Tecnica LED SMD 17-21/GVC-AMPB/3T - 2.0x1.25x0.8mm - Verde (568nm) - 20mA - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LED SMD 17-21 è un dispositivo compatto a montaggio superficiale, progettato per applicazioni elettroniche moderne che richiedono un'illuminazione indicatrice e di retroilluminazione affidabile. Questo componente utilizza la tecnologia a semiconduttore AlGaInP (Fosfuro di Alluminio Gallio Indio) per produrre una luce verde con una lunghezza d'onda di picco tipica di 568nm. Il suo vantaggio principale risiede nelle dimensioni ridotte, che consentono una maggiore densità di componenti sui circuiti stampati (PCB), riducono lo spazio di stoccaggio richiesto e contribuiscono alla miniaturizzazione complessiva dell'apparecchiatura finale. La costruzione leggera lo rende inoltre ideale per applicazioni portatili e con vincoli di spazio.

Questo LED è confezionato su nastro da 8mm avvolto su un rullo di diametro 7 pollici, risultando pienamente compatibile con le attrezzature di assemblaggio automatico pick-and-place ad alta velocità. È progettato per essere utilizzato con i processi standard di rifusione a riflusso a infrarossi (IR) e a fase di vapore, garantendo un'integrazione senza soluzione di continuità nelle linee di produzione moderne. Il prodotto è conforme alle principali normative ambientali e di sicurezza, essendo privo di piombo (Pb-free), conforme RoHS, conforme al regolamento UE REACH e privo di alogeni (con Bromo <900 ppm, Cloro <900 ppm e Br+Cl < 1500 ppm).

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

I limiti operativi del dispositivo sono definiti in condizioni ambientali specifiche (Ta=25°C). Il superamento di questi valori può causare danni permanenti.

• Tensione Inversa (VR):5V. Questo è un parametro critico; applicare una tensione inversa superiore a 5V può danneggiare la giunzione PN del LED.
• Corrente Diretta Continua (IF):25 mA. Questa è la massima corrente continua raccomandata per il funzionamento continuo, per garantire l'affidabilità a lungo termine e prevenire la fuga termica.
• Corrente Diretta di Picco (IFP):60 mA. Questo valore si applica in condizioni di impulso con un ciclo di lavoro di 1/10 a 1 kHz. Consente brevi periodi di luminosità più elevata ma non deve essere utilizzato per il funzionamento in corrente continua.
• Dissipazione di Potenza (Pd):60 mW. Rappresenta la massima potenza che il package può dissipare sotto forma di calore. Superare questo limite aumenta la temperatura di giunzione, degradando prestazioni e durata.
• Scarica Elettrostatica (ESD) Modello Corpo Umano (HBM):2000V. Questo valore indica un livello moderato di protezione ESD. Sono comunque necessarie le precauzioni standard di manipolazione ESD durante l'assemblaggio e la movimentazione.
• Temperatura di Esercizio (Topr):-40°C a +85°C. Il LED è classificato per funzionare in questo ampio intervallo di temperatura industriale.
• Temperatura di Conservazione (Tstg):-40°C a +90°C.
• Temperatura di Saldatura (Tsol):Il dispositivo può resistere alla rifusione a riflusso con 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 corrente di prova standard di IF=20mA e Ta=25°C. Definiscono le prestazioni fondamentali di emissione luminosa ed elettriche.

• Intensità Luminosa (Iv):Varia da un minimo di 18,00 mcd a un massimo di 72,00 mcd. Il valore tipico dipende dal codice di bin specifico (M, N, P). Questa è una misura della luminosità percepita.
• Angolo di Visione (2θ1/2):Tipicamente 140 gradi. Questo ampio angolo di visione rende il LED adatto per applicazioni in cui la luce deve essere visibile da un'ampia gamma di posizioni.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λp):Tipicamente 568 nm. Questa è la lunghezza d'onda alla quale la distribuzione spettrale di potenza è massima.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd):Varia da 563,50 nm a 571,50 nm, classificata in codici specifici (C13 a C16). Questa è la singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano ed è cruciale per la coerenza del colore.
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ):Tipicamente 20 nm. Definisce l'ampiezza dello spettro emesso attorno alla lunghezza d'onda di picco.
• Tensione Diretta (VF):Varia da 1,75V a 2,35V a 20mA, classificata in codici (0, 1, 2). Questo parametro è vitale per progettare la resistenza limitatrice di corrente nel circuito di pilotaggio.
• Corrente Inversa (IR):Massimo di 10 μA quando viene applicata una tensione inversa di 5V. La scheda tecnica nota esplicitamente che il dispositivo non è progettato per il funzionamento in inversa.

Note Importanti:La scheda tecnica specifica le tolleranze per i parametri chiave: Intensità Luminosa (±11%), Lunghezza d'Onda Dominante (±1nm) e Tensione Diretta (±0,1V). Queste tolleranze si applicano all'interno di ogni bin e sono critiche per i calcoli del margine di progetto.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nella produzione di massa, i LED vengono suddivisi in bin in base alle prestazioni misurate. Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfano requisiti applicativi specifici per luminosità, colore e tensione.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

I bin sono definiti dai valori minimi e massimi di intensità luminosa a IF=20mA.

• Bin M:18,00 mcd (Min) a 28,50 mcd (Max)
• Bin N:28,50 mcd (Min) a 45,00 mcd (Max)
• Bin P:45,00 mcd (Min) a 72,00 mcd (Max)

Selezionare un bin più alto (es. P) garantisce una luminosità minima più elevata ma può comportare un costo superiore.

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda Dominante

Questo binning garantisce la coerenza del colore. La lunghezza d'onda dominante è classificata in passi di 2nm.

• Bin C13:563,50 nm a 565,50 nm
• Bin C14:565,50 nm a 567,50 nm
• Bin C15:567,50 nm a 569,50 nm
• Bin C16:569,50 nm a 571,50 nm

Per applicazioni in cui una specifica tonalità di verde è critica, specificare un bin di lunghezza d'onda ristretto è essenziale.

3.3 Binning della Tensione Diretta

Il binning della tensione aiuta a progettare circuiti di pilotaggio più prevedibili ed efficienti, specialmente quando più LED sono collegati in serie.

• Bin 0:1,75V a 1,95V
• Bin 1:1,95V a 2,15V
• Bin 2:2,15V a 2,35V

Utilizzare LED dello stesso bin di tensione minimizza lo squilibrio di corrente nelle configurazioni in parallelo.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento alle tipiche curve delle caratteristiche elettro-ottiche. Sebbene i grafici specifici non siano dettagliati nel testo fornito, le curve standard per tali LED includerebbero tipicamente:

• Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta (Curva I-V):Mostra come l'emissione luminosa aumenta con la corrente, tipicamente in modo sub-lineare a correnti più elevate a causa degli effetti termici.
• Tensione Diretta vs. Corrente Diretta:Dimostra la relazione esponenziale, cruciale per la gestione termica e la progettazione del driver.
• Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Mostra la derating dell'emissione luminosa all'aumentare della temperatura di giunzione. I LED AlGaInP generalmente subiscono un calo significativo dell'emissione con l'aumento della temperatura.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico dell'intensità relativa rispetto alla lunghezza d'onda, che mostra il picco a ~568nm e la larghezza di banda di ~20nm.
• Diagramma dell'Angolo di Visione:Un diagramma polare che illustra la distribuzione angolare dell'intensità luminosa, confermando l'angolo di visione di 140 gradi.

Queste curve sono essenziali per prevedere le prestazioni nel mondo reale in condizioni non standard (correnti, temperature diverse).

5. Informazioni Meccaniche e di 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:

• Lunghezza Totale: 2,0 mm
• Larghezza Totale: 1,25 mm
• Altezza Totale: 0,8 mm
• Le dimensioni e la spaziatura dei terminali sono specificate per il progetto del layout delle piazzole sul PCB.

Un segno del catodo è chiaramente indicato sul package per un corretto orientamento della polarità durante l'assemblaggio. Il land pattern PCB raccomandato (progetto delle piazzole) dovrebbe seguire queste dimensioni per garantire una corretta saldatura e stabilità meccanica.

5.2 Rulli, Nastri e Imballaggio

Il dispositivo è fornito in un imballaggio per dispositivi sensibili all'umidità (MSD), Livello 3 secondo gli standard IPC/JEDEC.

• Nastro Portante:Larghezza 8mm, con tasche che contengono i LED. Vengono fornite le dimensioni del nastro, della tasca e del nastro di copertura per garantire la compatibilità con gli alimentatori.
• Rullo:Rullo di diametro 7 pollici. Le dimensioni del rullo (diametro del mozzo, diametro della flangia, larghezza) sono specificate per le attrezzature di movimentazione automatizzata.
• Quantità per Imballo:3000 pezzi per rullo.
• Sacca Barriera all'Umidità:Il rullo è sigillato all'interno di una sacca impermeabile laminata in alluminio insieme a una scheda indicatrice di umidità e un essiccante per proteggere i LED dall'umidità ambientale durante lo stoccaggio e il trasporto.

Spiegazione dell'Etichetta:L'etichetta del rullo contiene informazioni critiche per la tracciabilità e la corretta applicazione: Numero Prodotto Cliente (CPN), Numero Parte Produttore (P/N), Quantità (QTY) e i Codici di Binning specifici per Intensità Luminosa (CAT), Lunghezza d'Onda Dominante/Tonalità (HUE) e Tensione Diretta (REF), insieme al Numero di Lotto (LOT No).

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

Una corretta manipolazione e saldatura sono fondamentali per l'affidabilità.

6.1 Conservazione e Manipolazione

• Non aprire la sacca barriera all'umidità fino al momento dell'uso.
• Dopo l'apertura, i LED non utilizzati devono essere conservati a ≤30°C e ≤60% di Umidità Relativa (UR).
• La "vita a terra" dopo l'apertura della sacca è di 168 ore (7 giorni). Se superata, o se l'indicatore dell'essiccante mostra attivazione, i LED devono essere sottoposti a baking a 60°C ±5°C per 24 ore prima dell'uso per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire il "popcorning" durante il riflusso.

6.2 Profilo di Rifusione a Riflusso

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

• Preriscaldamento:Rampa dall'ambiente a 150-200°C in 60-120 secondi.
• Fase di Soak/Preriscaldamento:Mantenere tra 150-200°C.
• Tempo Liquido:Il tempo sopra 217°C dovrebbe essere di 60-150 secondi.
• Temperatura di Picco:Massimo di 260°C.
• Tempo al Picco:Non deve superare i 10 secondi a 260°C.
• Velocità di Rampa in Salita:Massimo 6°C/secondo.
• Velocità di Rampa in Discesa:Massimo 3°C/secondo.
• Regola Critica:La rifusione a riflusso non deve essere eseguita più di due volte sullo stesso LED.

6.3 Saldatura Manuale e Rilavorazione

• Utilizzare un saldatore con temperatura della punta <350°C e potenza <25W.
• Limitare il tempo di saldatura per terminale a ≤3 secondi.
• Consentire un intervallo di raffreddamento di ≥2 secondi tra la saldatura dei terminali.
• Evitare stress meccanici sul corpo del LED durante il riscaldamento.
• La riparazione dopo la saldatura è fortemente sconsigliata. Se inevitabile, deve essere utilizzato un saldatore a doppia punta specializzato per riscaldare contemporaneamente entrambi i terminali, e l'effetto sulle caratteristiche del LED deve essere verificato.
• Non deformare il PCB dopo la saldatura.

7. Suggerimenti Applicativi e Considerazioni di Progetto

7.1 Scenari Applicativi Tipici

• Retroilluminazione:Ideale per la retroilluminazione di simboli, interruttori e piccole aree su cruscotti, pannelli di controllo ed elettronica di consumo.
• Indicatori di Stato:Perfetti per indicatori di alimentazione, connettività e stato funzione in apparecchiature di telecomunicazione (telefoni, fax), periferiche informatiche e controlli industriali.
• Indicazione Generica:Qualsiasi applicazione che richieda una piccola, luminosa e affidabile sorgente di luce verde.

7.2 Considerazioni di Progetto

• Limitazione di Corrente:Una resistenza limitatrice di corrente esterna èobbligatoria. La tensione diretta ha un coefficiente di temperatura negativo, il che significa che diminuisce all'aumentare della temperatura. Senza una resistenza, un piccolo aumento di tensione può causare un grande, potenzialmente distruttivo, aumento di corrente (fuga termica). Il valore della resistenza è calcolato utilizzando R = (Vsupply - VF) / IF.
• Gestione Termica:Sebbene il package sia piccolo, la dissipazione di potenza (fino a 60mW) deve essere considerata, specialmente ad alte temperature ambiente o in spazi chiusi. Un'adeguata area di rame sul PCB attorno alle piazzole può fungere da dissipatore di calore.
• Protezione ESD:Implementare controlli ESD standard nell'area di assemblaggio. Sebbene classificato per 2000V HBM, potrebbero essere necessari diodi di protezione aggiuntivi sul PCB in ambienti ad alto rischio.
• Progetto Ottico:L'ampio angolo di visione di 140 gradi fornisce una buona visibilità fuori asse. Per luce focalizzata, potrebbero essere necessarie lenti esterne o guide luminose.

8. Limitazioni Applicative e Note sull'Affidabilità

La scheda tecnica include un'importante dichiarazione di non responsabilità. Questo LED di grado commerciale standardnon è qualificato né raccomandato per l'uso in applicazioni ad alta affidabilità o critiche per la sicurezzasenza preventiva consultazione e qualificazione specifica. Ciò include esplicitamente:

• Sistemi Militari e Aerospaziali
• Sistemi di Sicurezza Automobilistica (es. indicatori airbag, luci freno)
• Apparecchiature Mediche di Supporto Vitale o Diagnostiche

Le specifiche garantiscono le prestazioni solo entro i limiti dichiarati e come componente individuale. Il progettista è responsabile di garantire che il prodotto non venga utilizzato oltre queste specifiche e che sia adatto alla durata e alle condizioni ambientali dell'applicazione prevista.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Il package 17-21 offre un equilibrio tra dimensioni e prestazioni. Rispetto ai LED con reofori più grandi (es. 3mm o 5mm), offre un significativo risparmio di spazio e una migliore idoneità per l'assemblaggio automatizzato. Rispetto ai package chip-scale (CSP) ancora più piccoli, il 17-21 offre una manipolazione più facile, processi di saldatura standard e tipicamente una migliore dissipazione del calore grazie al suo package stampato con terminali metallici. L'uso della tecnologia AlGaInP per il verde offre un'efficienza più elevata e una migliore saturazione del colore rispetto alle tecnologie più vecchie come il GaP, specialmente nello spettro verde.

10. Domande Frequenti (FAQ)

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

R: Utilizzando la VF massima (2,35V) per un margine di sicurezza a IF=20mA: R = (5V - 2,35V) / 0,020A = 132,5 Ohm. Una resistenza standard da 130 o 150 Ohm sarebbe appropriata. Verificare sempre la corrente con la VF effettiva del proprio bin di LED.

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

R: No. Il Valore Massimo Assoluto per la corrente diretta continua (IF) è 25mA. Operare a 30mA supera questo valore, il che ridurrà l'affidabilità e la durata, e potrebbe causare un guasto immediato.

D: La mia sacca è stata aperta 10 giorni fa. Posso ancora usare i LED?

R: Per prima cosa, controllare la scheda indicatrice di umidità. Se indica esposizione (es. cambio colore), è necessario sottoporre i LED a baking a 60°C per 24 ore prima dell'uso per eliminare l'umidità e prevenire danni ai giunti di saldatura durante il riflusso.

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

R: L'etichetta mostra CAT (bin Intensità Luminosa, es. N), HUE (bin Lunghezza d'Onda, es. C14) e REF (bin Tensione, es. 1). Questo indica l'intervallo di prestazioni specifico dei LED su quel rullo.

D: Perché la tensione inversa nominale è solo 5V?

R: I LED non sono progettati per funzionare in polarizzazione inversa. Il valore nominale di 5V è una tensione di tenuta per la protezione contro connessioni inverse accidentali durante test o assemblaggio. Per la protezione del circuito contro tensioni inverse transitorie, è consigliato un diodo esterno in parallelo (catodo ad anodo).