EL 2020 Cube Light LED Teknik Veri Sayfası - SMD Paket - Soğuk Beyaz - 140mA'de 50lm - 3.0V - 120° Görüş Açısı - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

EL 2020 Cube Light, zorlu otomotiv aydınlatma uygulamaları için tasarlanmış yüksek performanslı bir yüzey montaj cihazı (SMD) LED'dir. Bu bileşen, modern araç sistemleri için gerekli olan ışık çıkışı, verimlilik ve sağlamlık dengesini sunan, kompakt ve güvenilir bir katı hal aydınlatma çözümünü temsil eder. Tasarım felsefesinin merkezinde, otomotiv ortamlarının tipik geniş sıcaklık aralıkları ve zorlu çevresel koşullar altında tutarlı performans sağlamak yer alır.

LED, parlak, nötr ila hafif mavimsi beyaz ışığın istendiği uygulamaları hedefleyen Soğuk Beyaz renk sıcaklığında sunulur. Paket, yüksek hacimli üretimi kolaylaştıran otomatik montaj süreçleri için tasarlanmıştır. Bu cihazın önemli bir avantajı, otomotiv sınıfı bileşenler için endüstri standardı olan AEC-Q102 stres testi kalifikasyonuna uygunluğudur. Bu, otomotiv OEM gereksinimlerini karşılayan veya aşan bir güvenilirlik ve uzun ömür seviyesi sağlar.

2. Derinlemesine Teknik Parametre Analizi

2.1 Fotometrik ve Elektriksel Özellikler

Birincil fotometrik özellik, ileri akım (I_F) 140 mA'de sürüldüğünde tipik 50 lümen (lm) ışık akısıdır. Işık akısı için belirtilen ±%8'lik ölçüm toleransının, normal üretim varyasyonlarını hesaba kattığını not etmek çok önemlidir. Aynı koşul altındaki minimum ve maksimum değerler sırasıyla 45 lm ve 70 lm'dir ve bu da performans penceresini tanımlar.

Elektriksel olarak, cihaz 140 mA'de tipik 3.0 volt ileri voltaj (V_F) sergiler ve bu değer 2.75 V ile 3.5 V arasında değişir. İleri voltaj ölçüm toleransı ±0.05V olarak belirtilmiştir. Cihaz, minimum 10 mA'den mutlak maksimum 250 mA'ye kadar geniş bir çalışma ileri akım aralığına sahiptir. Optik performans, geniş 120 derecelik görüş açısı (±5° tolerans ile) ile karakterize edilir ve çeşitli aydınlatma optikleri için uygun geniş, düzgün bir ışınım deseni sağlar.

2.2 Termal ve Mutlak Maksimum Değerler

Termal yönetim, LED performansı ve ömrü için kritiktir. Veri sayfası iki termal direnç değeri belirtir: eklemden lehim noktasına olan gerçek termal direnç (R_{th JS gerçek}) tipik olarak 24 K/W (maks 32 K/W) iken, elektriksel olarak türetilen değer (R_{th JS el}) tipik olarak 17 K/W (maks 23 K/W)'dir. Daha düşük olan elektriksel değer genellikle muhafazakar bir tasarım kılavuzu olarak hizmet eder.

Mutlak maksimum değerler, kalıcı hasarı önlemek için aşılmaması gereken operasyonel limitleri tanımlar. Ana değerler şunları içerir:

• Güç Dağılımı (P_d): 875 mW
• İleri Akım (I_F): 250 mA (sürekli)
• Darbe Akımı (I_FM): Düşük görev döngüsünde (D=0.005) ≤10 μs darbe süreleri için 750 mA
• Eklem Sıcaklığı (T_J): 150 °C
• Çalışma & Depolama Sıcaklığı: -40 °C ila +125 °C
• ESD Hassasiyeti (HBM): 8 kV
• Reflow Lehimleme Sıcaklığı: Maksimum 30 saniye için 260°C tepe değeri

Güvenilir çalışma için bu limitlere uyulması esastır.

3. Sınıflandırma (Binning) Sistemi Açıklaması

Üretim varyasyonlarını yönetmek ve hassas sistem tasarımına olanak sağlamak için LED'ler ana parametrelere göre sınıflara ayrılır.

3.1 Işık Akısı Sınıflandırması

Işık akısı üç sınıfa ayrılır:

• F4:45 lm (Min) ila 52 lm (Maks)
• F5:52 lm (Min) ila 60 lm (Maks)
• F6:60 lm (Min) ila 70 lm (Maks)

50 lm'lik tipik değer F4 sınıfına düşer. Tasarımcılar, uygulamaları için gerekli ışık çıkışına göre uygun sınıfı seçmelidir.

3.2 İleri Voltaj Sınıflandırması

İleri voltaj da sürücü devre tasarımı ve güç yönetimine yardımcı olmak için sınıflandırılır:

• 2730:2.75 V (Min) ila 3.0 V (Maks)
• 3032:3.0 V (Min) ila 3.25 V (Maks)
• 3235:3.25 V (Min) ila 3.5 V (Maks)

3.3 Renk (Kromatiklik) Sınıflandırması

Soğuk Beyaz emisyon, CIE 1931 renk uzayı içinde tanımlanır. Veri sayfası, dört farklı sınıfın (63M, 61M, 58M, 56M) köşe koordinatlarını sağlar; bu sınıflar ilişkili renk sıcaklığı (CCT) aralıklarına karşılık gelir:

• 63M:~6100K ila 6600K
• 61M:~5800K ila 6300K
• 58M:~5600K ila 6100K
• 56M:~5300K ila 5800K

CIE kromatiklik diyagramındaki grafiksel gösterim, bu sınıfları dörtgenler olarak gösterir. Renk koordinatları için belirtilen ölçüm toleransı ±0.005'tir. Bu sınıflandırma, bir montajdaki birden fazla LED arasında renk tutarlılığını sağlar.

4. Performans Eğrisi Analizi

4.1 IV Eğrisi ve Bağıl Işık Akısı

İleri Akım - İleri Voltaj grafiği karakteristik üstel ilişkiyi gösterir. 140 mA'lik tipik çalışma noktasında, V_Fyaklaşık 3.0V'dur. Bu eğri, akım sınırlayıcı devre tasarımı için esastır.

Bağıl Işık Akısı - İleri Akım grafiği, ışık çıkışının akımla doğrusal altı olduğunu gösterir. Çıkış akımla artarken, verimlilik (vat başına lümen) tipik olarak artan eklem sıcaklığı ve diğer faktörler nedeniyle yüksek akımlarda azalır. Eğri, 140 mA'deki akıya göre normalize edilmiştir.

4.2 Sıcaklık Bağımlılığı

İki kritik grafik, performansın eklem sıcaklığı (T_j) ile değişimini gösterir.

• Bağıl Işık Akısı - Eklem Sıcaklığı:Işık çıkışının T_jarttıkça azaldığını gösterir. İstenen parlaklığı korumak için etkili bir soğutucu çok önemlidir.
• Bağıl İleri Voltaj - Eklem Sıcaklığı:V_F'nin negatif bir sıcaklık katsayısına sahip olduğunu, T_jyükseldikçe doğrusal olarak azaldığını gösterir. Bu özellik bazen sıcaklık algılama için kullanılabilir.
• Kromatiklik Kayması - Eklem Sıcaklığı:CIE x ve y koordinatlarındaki değişimi çizer ve sıcaklık aralığı boyunca minimum kayma olduğunu gösterir; bu renk kararlılığı için önemlidir.

4.3 Spektral Dağılım ve Işınım Deseni

Bağıl Spektral Dağılım grafiği, 400nm'den 800nm'ye kadar dalga boyuna karşı yoğunluğu çizer. LED çipinin birincil emisyonundan gelen mavi bölgede (yaklaşık 450-455nm civarında) bir tepe noktası ve fosfor kaplama tarafından üretilen, Soğuk Beyaz ışığı oluşturmak için birleşen sarı bölgede (yaklaşık 550-600nm civarında) daha geniş bir ikincil tepe noktası gösterir.

Tipik Işınım Karakteristikleri Diyagramı, 120° görüş açısını görsel olarak temsil eder ve merkez çizgisine (0°) göre ışık şiddetinin açısal dağılımını gösterir.

4.4 Güç Azaltma ve Darbe İşleme

İleri Akım Güç Azaltma Eğrisi hayati bir tasarım aracıdır. Maksimum izin verilen sürekli ileri akımı lehim pisti sıcaklığına (T_S) karşı çizer. T_Sarttıkça, T_J(maks) 150°C'yi aşmayı önlemek için maksimum izin verilen akım azaltılmalıdır. Örneğin, T_S125°C'de, maksimum I_F250 mA'dir.

İzin Verilen Darbe İşleme Kapasitesi grafiği, lehim noktası 25°C'deyken belirli bir darbe genişliği (t_FP) ve görev döngüsü (D) için izin verilen tepe darbe akımını (I_p) tanımlar. Bu, darbe sürüş şemaları kullanan uygulamalar için çok önemlidir.

5. Mekanik, Paket ve Montaj Bilgileri

5.1 Mekanik Boyutlar

Veri sayfası, LED paketinin detaylı bir mekanik çizimini içerir. Ana boyutlar (milimetre cinsinden) ayak izini, yüksekliği ve bağlantı uçlarının konumlarını tanımlar. Aksi belirtilmedikçe toleranslar tipik olarak ±0.1mm'dir. Bu çizim, PCB ayak izi tasarımı ve nihai montajda uygun oturmayı sağlamak için gereklidir.

5.2 Önerilen Lehim Pisti Düzeni

Ayrı bir çizim, optimal lehimleme için PCB üzerinde önerilen bakır pist desenini sağlar. Bu, elektriksel terminaller ve termal pist için pist boyutlarını ve aralıklarını içerir. Bu öneriye uymak, iyi lehim bağlantısı oluşumunu, PCB'ye uygun ısı transferini ve mekanik stabiliteyi sağlar.

6. Lehimleme, Montaj ve Kullanım Kılavuzları

6.1 Reflow Lehimleme Profili

Bileşen, maksimum 30 saniye için 260°C tepe reflow sıcaklığına dayanıklıdır. Termal şoku en aza indirmek ve LED paketine veya iç malzemelere zarar vermeden güvenilir lehim bağlantıları sağlamak için kontrollü ön ısıtma, bekleme, reflow ve soğutma aşamalarına sahip tipik bir reflow profili kullanılmalıdır.

6.2 Kullanım Önlemleri

Genel kullanım önlemleri arasında paket üzerinde mekanik stres uygulamaktan kaçınmak, lensin kirlenmesini önlemek ve cihaz 8kV HBM ESD'ye dayanıklı olduğundan, taşıma ve montaj sırasında uygun ESD kontrolleri kullanmak yer alır.

6.3 Nem Hassasiyeti ve Depolama

LED'in Nem Hassasiyet Seviyesi (MSL) 2'dir. Bu, paketin reflow lehimlemeden önce fırınlanması gerektiği tarihe kadar fabrika ortam koşullarında (≤30°C/%60 RH) bir yıla kadar saklanabileceği anlamına gelir. Daha uzun süreli depolama veya torba açıldıktan sonra, reflow sırasında "patlamış mısır" etkisini önlemek için IPC/JEDEC standartlarına göre belirli fırınlama prosedürleri takip edilmelidir.

7. Çevresel Uyumluluk ve Güvenilirlik

Cihaz, RoHS (Tehlikeli Maddelerin Kısıtlanması) ve REACH düzenlemelerine uygundur. Ayrıca Halojensiz olarak belirtilmiştir ve Brom (Br) ve Klor (Cl) içeriği için limitler vardır (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl <1500 ppm).

Önemli bir güvenilirlik özelliği, kükürt açısından zengin ortamlardaki performansıdır. Cihaz, Kükürt Testi Sınıf A1 kriterlerini karşılar; bu, otomotiv ve endüstriyel ortamlarda yaygın bir endişe olan atmosferik kükürtten kaynaklanan korozyona karşı yüksek direnç gösterdiğini belirtir.

8. Uygulama Notları ve Tasarım Hususları

8.1 Birincil Uygulama: Otomotiv Aydınlatma

Birincil amaçlanan uygulama otomotiv aydınlatmadır. Potansiyel kullanım alanları arasında iç aydınlatma (tavan lambaları, okuma lambaları, ayak boşluğu aydınlatması, ortam aydınlatması), dış sinyalizasyon (orta yüksek montajlı stop lambaları - CHMSL) ve muhtemelen yardımcı aydınlatma yer alır. AEC-Q102 kalifikasyonu, geniş sıcaklık aralığı ve kükürt direnci, onu bu zorlu ortamlar için uygun kılar.

8.2 Sürücü Devre Tasarımı

Tasarımcılar, kararlı ışık çıkışı sağlamak ve termal kaçakları önlemek için sabit voltajlı bir besleme değil, sabit akımlı bir sürücü devresi uygulamalıdır. Sürücü, ileri voltaj sınıfı aralığını karşılayacak şekilde tasarlanmalıdır. Termal yönetim tartışılmazdır; PCB, LED'in termal pistinden bir soğutucuya veya kartın bakır katmanlarına yeterli bir termal yol sağlamalıdır, özellikle yüksek akımlarda veya yüksek ortam sıcaklıklarında çalışırken eklem sıcaklığını güvenli limitler içinde tutmak için.

8.3 Optik Tasarım

120° görüş açısı esneklik sunar. Odaklanmış bir ışın demeti gerektiren uygulamalar için ikincil optikler (reflektörler, lensler) gerekli olacaktır. Geniş açı, bir alan üzerinde düzgün, dağınık aydınlatma gerektiren uygulamalar için faydalıdır.

9. Teknik Karşılaştırma ve Konumlandırma

Standart ticari sınıf LED'lerle karşılaştırıldığında, bu bileşenin temel farklılaştırıcıları otomotiv sınıfı kalifikasyonu (AEC-Q102), genişletilmiş çalışma sıcaklığı aralığı (-40°C ila +125°C) ve kükürt korozyonuna özgü direncidir. Bu özellikler daha yüksek maliyet pahasına gelir ancak otomotiv güvenlik ve güvenilirlik standartları için zorunludur. Otomotiv LED pazarında, 140mA'de 50lm çıkışı, onu basit gösterge işlevlerinin ötesinde geniş bir uygulama yelpazesi için uygun orta güçlü bir cihaz olarak konumlandırır.

10. Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

S: Bu LED'in tipik verimliliği (vat başına lümen) nedir?

C: Tipik çalışma noktasında (140mA, 3.0V, 50lm), giriş gücü 0.42W'dır (140mA * 3.0V). Verimlilik yaklaşık 119 lm/W'dır (50lm / 0.42W).

S: Bu LED'i doğrudan 12V'luk bir otomotiv aküsüyle sürebilir miyim?

C: Hayır. LED sabit akımlı bir sürücü gerektirir. Doğrudan 12V kaynağa bağlamak aşırı akıma neden olur ve cihazı anında tahrip eder. Akımı istenen seviyeye (örneğin, 140mA) düzenleyen bir sürücü devresi gereklidir.

S: İki farklı termal direnç değerini nasıl yorumlamalıyım?

C> Muhafazakar termal tasarım hesaplamaları için daha yüksek olan "gerçek" termal direnç değerini (R_{th JS gerçek}tip. 24 K/W) kullanın. Elektriksel değer bir ölçüm tekniğinden türetilir ve genellikle daha düşüktür.

S: MSL 2, üretim sürecim için ne anlama geliyor?

C> MSL 2, bileşenlerin kontrollü koşullar altında (≤30°C/%60RH) mühürlü, nem bariyerli torbalarında 12 aya kadar saklanabileceği anlamına gelir. Torba açıldıktan sonra, parçaların fırınlanması gerekmeden önce genellikle reflow lehimlemeyi tamamlamak için 1 haftanız vardır.

11. Tasarım ve Kullanım Vaka Çalışması

Senaryo: Bir otomotiv iç tavan lambası tasarımı.

Bir tasarımcı, bir tavan lambası montajı için parlak, beyaz bir ışığa ihtiyaç duyar. Nötr beyaz bir görünüm için F5 ışık akısı sınıfında (52-60 lm) ve 61M renk sınıfında (~5800-6300K) bu LED'i seçer. Tam olarak önerilen lehim pisti düzeniyle bir PCB tasarlar. Aracın 12V sisteminden 140mA sağlamak için sabit akımlı bir buck sürücü IC seçilir. Güç azaltma eğrisi ve termal direnç kullanılarak termal analiz yapılır: PCB'nin termal yönetimi lehim pistini 85°C'nin altında tutarsa, LED tam 140mA değerinde çalıştırılabilir. Geniş 120° görüş açısı, karmaşık ikincil optikler gerektirmeden kabini eşit şekilde aydınlatmak için mükemmeldir. AEC-Q102 kalifikasyonu, bu otomotiv uygulaması için bileşenin uzun vadeli güvenilirliği konusunda güven verir.

12. Çalışma Prensibi

Bu, fosfor dönüştürmeli bir beyaz LED'dir. Çekirdek, tipik olarak indiyum galyum nitrürden (InGaN) yapılmış bir yarı iletken çiptir; elektrik akımı geçtiğinde mavi spektrumda ışık yayar (elektrolüminesans). Bu mavi ışık, çip üzerine veya yakınına biriktirilmiş seryum katkılı itriyum alüminyum garnet (YAG:Ce) fosfor kaplaması tarafından kısmen emilir. Fosfor, bazı mavi fotonları emer ve daha geniş bir spektrumda, ağırlıklı olarak sarı bölgede ışık yeniden yayar. Kalan mavi ışık ve dönüştürülmüş sarı ışığın karışımı, insan gözü tarafından beyaz ışık olarak algılanır. Fosfor bileşimi ve kalınlığı tarafından kontrol edilen mavi ve sarı emisyonun tam oranı, ilişkili renk sıcaklığını (CCT) belirler ve belirtilen "Soğuk Beyaz" çıkışını oluşturur.

13. Teknoloji Trendleri

Otomotiv LED aydınlatmadaki genel eğilim, daha yüksek verimlilik (vat başına daha fazla lümen), daha yüksek güç yoğunluğu ve geliştirilmiş güvenilirlik yönündedir. Ayrıca daha iyi görsel algı için daha hassas renk kontrolü ve daha yüksek Renksel Geriverim İndeksi (CRI) için bir çaba vardır. Entegrasyon başka bir trenddir; çoklu çip paketleri ve entegre sürücüler veya kontrol devreleri içeren paketler daha yaygın hale gelmektedir. Ayrıca, çok hızlı anahtarlama veya karartma yapabilen LED'ler gerektirebilecek akıllı, uyarlanabilir aydınlatma sistemlerine artan bir odaklanma vardır. Bu veri sayfası ayrık, tek çipli bir bileşeni tanımlarken, temel alınan teknoloji, gelişmiş ön aydınlatma ve dinamik sinyal aydınlatması dahil olmak üzere geleceğin otomotiv aydınlatma sistemlerinin bu taleplerini karşılamak için gelişmeye devam etmektedir.