Çift Renkli AlInGaP SMD LED Veri Sayfası - Paket Boyutları - Yeşil 2.0V / Turuncu 2.0V - 75mW Güç - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

Bu belge, yüksek parlaklıklı, çift renkli bir Yüzeye Monte Cihaz (SMD) Işık Yayan Diyot'un (LED) teknik özelliklerini detaylandırır. Cihaz, tek bir paket içinde iki farklı AlInGaP (Alüminyum İndiyum Galyum Fosfit) yarı iletken çip barındırarak yeşil ve turuncu ışık yayma özelliği sunar. Otomatik montaj süreçleri ve modern lehimleme teknikleriyle uyumlu olacak şekilde tasarlanmıştır, bu da onu yüksek hacimli elektronik üretim için uygun kılar.

Bu ürünün temel avantajları arasında çevre düzenlemelerine (RoHS) uygunluk, üstün parlaklık için gelişmiş AlInGaP teknolojisinin kullanımı ve endüstriyel yerleştirme ve lehimleme ekipmanlarıyla geniş uyumluluk sağlayan standartlaştırılmış paket formatı yer alır. Başlıca hedef pazarları, güvenilir çift renkli gösterge gerektiren tüketici elektroniği, endüstriyel göstergeler, otomotiv iç aydınlatması ve çeşitli sinyalizasyon uygulamalarını içerir.

2. Teknik Parametre Derinlemesine İnceleme

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Bu değerler, cihaza kalıcı hasar verebilecek stres sınırlarını tanımlar. Bu sınırlar altında veya bu sınırlarda çalışma garantisi verilmez.

• Güç Dağılımı (P_d):Ortam sıcaklığında (T_a) 25°C'de renk başına çip için 75 mW. Bu değerin aşılması termal aşırı yüklenme riski taşır.
• İleri Akım:Maksimum sürekli DC ileri akım (I_F) 30 mA'dır. Daha yüksek bir tepe ileri akımı olan 80 mA, yalnızca aşırı ısınmayı önlemek için darbe koşulları altında (1/10 görev döngüsü, 0.1ms darbe genişliği) kabul edilebilir.
• Akım Düşürme:İzin verilen maksimum DC ileri akım, ortam sıcaklığı 25°C'nin üzerine çıktıkça 0.4 mA/°C oranında doğrusal olarak azalır. Bu, yüksek sıcaklık ortamları için kritik bir tasarım hususudur.
• Ters Gerilim (V_R):5 V. Bundan daha yüksek bir ters öngerilim uygulamak, eklem bozulmasına neden olabilir.
• Sıcaklık Aralıkları:Cihaz, -55°C ila +85°C arasındaki geniş bir sıcaklık aralığında çalıştırılabilir ve depolanabilir.
• Lehimleme Toleransı:LED, standart SMT yeniden akış süreçleri için sağlamlığını teyit edecek şekilde, 260°C'de 5 saniye dalga veya kızılötesi lehimlemeye veya 215°C'de 3 dakika buhar fazı lehimlemeye dayanabilir.

2.2 Elektriksel ve Optik Karakteristikler

Bu parametreler standart test koşullarında (T_a=25°C, I_F=20 mA) ölçülür ve cihazın performansını tanımlar.

• Işık Şiddeti (I_V):Parlaklığın temel bir ölçüsüdür. Yeşil çip tipik olarak 35.0 mcd (min. 18.0 mcd) şiddete sahipken, turuncu çip tipik olarak 90.0 mcd (min. 28.0 mcd) şiddeti ile önemli ölçüde daha parlaktır. Şiddet, insan gözünün fotopik tepkisine (CIE eğrisi) uyacak şekilde filtrelenmiş bir sensör kullanılarak ölçülür.
• Görüş Açısı (2θ_1/2):Her iki renk için yaklaşık 130 derecedir. Bu geniş görüş açısı, dağınık bir radyasyon modelini gösterir ve geniş bir açı aralığından görünürlük gerektiren uygulamalar için uygundur.
• Dalga Boyu:Yeşil çipin tipik baskın dalga boyu (λ_d) 571 nm, tepe emisyon dalga boyu (λ_p) ise 574 nm'dir. Turuncu çip tipik λ_d 605 nm ve λ_p 611 nm'de ışık yayar. Spektral yarı genişlik (Δλ) yeşil için yaklaşık 15 nm, turuncu için ise 17 nm'dir ve bu renk saflığını tanımlar.
• İleri Gerilim (V_F):20 mA'de her iki renk için tipik olarak 2.0 V, maksimum 2.4 V'dur. Bu düşük gerilim, yaygın mantık seviyesi güç kaynaklarıyla uyumludur.
• Ters Akım (I_R):5 V ters öngerilimde maksimum 10 μA, bu da iyi eklem kalitesini gösterir.
• Kapasitans (C):0V öngerilim ve 1 MHz'de tipik olarak 40 pF. Bu, yüksek frekanslı anahtarlama uygulamaları için önemlidir.

3. Sınıflandırma Sistemi Açıklaması

LED'ler, üretim serilerinde tutarlılık sağlamak için ışık şiddeti ve baskın dalga boyuna göre sınıflara ayrılır. Tasarımcılar, ürünlerinde tek tip görünüm elde etmek için belirli sınıfları belirtebilir.

3.1 Işık Şiddeti Sınıflandırması

For theYeşilçip için, sınıflar M (18.0-28.0 mcd) ile Q (71.0-112.0 mcd) arasında değişir.Turuncuçip için ise sınıflar N (28.0-45.0 mcd) ile R (112.0-180.0 mcd) arasındadır. Her sınıf içinde ±%15 tolerans uygulanır.

3.2 Baskın Dalga Boyu Sınıflandırması (Sadece Yeşil)

Yeşil LED'ler ayrıca baskın dalga boyuna göre sınıflandırılır: C Sınıfı (567.5-570.5 nm), D Sınıfı (570.5-573.5 nm) ve E Sınıfı (573.5-576.5 nm), her sınıf için ±1 nm tolerans ile. Bu, kritik uygulamalarda hassas renk eşleştirmesine olanak tanır.

4. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfasında belirli grafiklere (Şekil 1, Şekil 6) atıfta bulunulmasına rağmen, bu tür cihazlar için tipik eğriler aşağıdaki ilişkileri gösterir:

• I-V Eğrisi:İleri gerilim ve akım arasındaki üstel ilişkiyi gösterir. Eğri, tipik V_Fdeğeri olan 2.0V civarında belirgin bir dirsek noktasına sahip olacaktır.
• Işık Şiddeti - İleri Akım İlişkisi:Şiddet, normal çalışma aralığında (nominal DC akıma kadar) genellikle akımla doğrusal olarak artar.
• Işık Şiddeti - Ortam Sıcaklığı İlişkisi:İç kuantum verimliliğinin azalması nedeniyle, sıcaklık arttıkça şiddet tipik olarak düşer. Bu etkiyi elektriksel olarak telafi etmek için 0.4 mA/°C'lik düşürme faktörü kullanılır.
• Spektral Dağılım:Göreceli ışıma gücünün dalga boyuna karşı çizildiği bir grafik, belirtilen yarı genişlikle λ_pdeğerinde (yeşil için 574nm, turuncu için 611nm) tek bir tepe gösterir.

5. Mekanik ve Paketleme Bilgisi

5.1 Paket Boyutları ve Polarite

Cihaz, bir EIA standardı SMD paket şekline uyar. Bacak ataması net olarak tanımlanmıştır: Bacak 1 ve 3 yeşil çip için, bacak 2 ve 4 ise turuncu çip içindir. Lens su berraklığındadır. Aksi belirtilmedikçe tüm boyutsal toleranslar ±0.10 mm'dir.

5.2 Önerilen Lehim Pedi Tasarımı

Güvenilir lehim bağlantısı oluşumu, uygun hizalama ve yeniden akış süreci sırasında ve sonrasında yeterli mekanik mukavemet sağlamak için bir lehim pedi deseni önerisi sağlanmıştır. Bu desene uymak, üretim verimi için çok önemlidir.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzu

6.1 Yeniden Akış Lehimleme Profilleri

Kızılötesi (IR) yeniden akış kullanılarak hem standart (SnPb) hem de kurşunsuz (SnAgCu) lehim işlemleri için detaylı önerilen profiller sağlanmıştır. Ana parametreler arasında ön ısıtma bölgeleri, likidüs üzeri süre, tepe sıcaklığı (maks. 240°C önerilir) ve soğutma oranları yer alır. Bu profiller, termal şoku önlemek ve LED paketine zarar vermeden güvenilir lehim bağlantıları sağlamak için gereklidir.

6.2 Depolama ve Kullanım

• Depolama:LED'ler 30°C'yi ve %70 bağıl nemi aşmayan koşullarda depolanmalıdır. Nem bariyerli ambalajından çıkarılan bileşenler, bir hafta içinde yeniden akışa tabi tutulmalı veya daha uzun süre depolanmışsa kullanımdan önce ısıl işlem görmelidir.
• Temizlik:Gerekirse, temizlik yalnızca etil alkol veya izopropil alkol gibi belirtilen çözücülerle oda sıcaklığında bir dakikadan daha kısa sürede yapılmalıdır. Belirtilmemiş kimyasallar epoksi lense zarar verebilir.
• ESD Önlemleri:Cihaz elektrostatik deşarja karşı hassastır. Kullanım prosedürleri, topraklanmış bileklik bantları, antistatik paspaslar kullanmayı ve tüm ekipmanın uygun şekilde topraklanmış olduğundan emin olmayı içerir.

7. Paketleme ve Sipariş Bilgisi

LED'ler, endüstri standardı 8mm şerit üzerinde 7 inç çapında makaralarda tedarik edilir. Her makara 3000 adet içerir. Şerit ve makara özellikleri ANSI/EIA 481-1-A-1994 standardına uygundur. Önemli paketleme notları şunları içerir: boş yuvalar kapatılmıştır, kalanlar için minimum sipariş miktarı 500 adettir ve makara başına maksimum iki ardışık eksik bileşene izin verilir.

8. Uygulama Önerileri

8.1 Tipik Uygulama Senaryoları

Bu çift renkli LED, durum göstergeleri, düğme veya simgeler için arka aydınlatma, otomotiv gösterge paneli aydınlatması, tüketici cihaz ekranları ve iki farklı durumun (örn., güç açık/bekleme, aktif/alarm) renk ile gösterilmesi gereken endüstriyel kontrol paneli sinyalleri için idealdir.

8.2 Devre Tasarım Hususları

Sürme Yöntemi:LED'ler akım kontrollü cihazlardır. Birden fazla LED'i paralel olarak sürerken tek tip parlaklık sağlamak için, her LED ile seri olarak ayrı bir akım sınırlama direnci kullanılmasışiddetle tavsiye edilir (Devre Modeli A). Bireysel dirençler olmadan LED'leri paralel sürmek (Devre Modeli B) önerilmez, çünkü bireysel LED'ler arasındaki ileri gerilim (V_F) karakteristiğindeki küçük farklılıklar, önemli akım dengesizliğine ve düzensiz parlaklığa yol açabilir.

Seri direnç değeri (R_s) Ohm Kanunu kullanılarak hesaplanabilir: R_s= (V_kaynak- V_F) / I_F, burada I_Fistenilen çalışma akımıdır (örn., 20 mA).

9. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

Bu LED'in temel farklılaştırıcı faktörleri,tek bir kompakt SMD paketinde çift renk yeteneğiveAlInGaP teknolojisinin kullanımıdır. Standart GaP gibi eski teknolojilerle karşılaştırıldığında, AlInGaP önemli ölçüde daha yüksek ışık verimliliği sunarak aynı giriş akımı için daha fazla parlaklık sağlar. İki çipin entegrasyonu, iki ayrı tek renkli LED kullanmaya kıyasla kart alanından tasarruf sağlar ve montajı basitleştirir.

10. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

S: Hem yeşil hem de turuncu çipleri aynı anda maksimum DC akımlarında (her biri 30mA) sürebilir miyim?

A: Hayır. Mutlak maksimum güç dağılımı çip başına 75 mW'dır. 30 mA ve tipik V_Fdeğeri 2.0V'de, çip başına güç 60 mW'dır ve bu sınırlar içindedir. Ancak, her ikisini de tam güçte aynı anda sürmek, çok küçük bir pakette toplam 120 mW ısı üretir ve bu muhtemelen cihazın ve PCB'nin genel termal dağıtım kapasitesini aşar. Termal düşürme eğrilerine danışın ve her iki rengi aynı anda sürmek için daha düşük sürme akımları veya darbe çalışması düşünün.

S: Paralel bağlı her LED için neden ayrı bir akım sınırlama direnci gereklidir?

A: LED'lerin ileri gerilimi (V_F), aynı sınıf içinde bile doğal bir değişkenliğe sahiptir. Bireysel dirençler olmadan paralel bağlantıda, biraz daha düşük V_Fdeğerine sahip LED orantısız şekilde daha fazla akım çekecek, daha parlak ve daha sıcak hale gelecek, potansiyel olarak arızaya yol açacak ve kademeli bir etkiyle kalan LED'lere daha fazla akım kaydıracaktır. Seri dirençler, akımın öncelikle direnç değeri ve besleme gerilimi tarafından belirlenmesini sağlayarak sistemi çok daha kararlı ve güvenilir hale getirir.

S: "Su berraklığında" lens, renk görünümü için ne anlama gelir?

A: Su berraklığında (dağınık olmayan) bir lens, ışığı içeride dağıtmaz. Bu, doğrudan eksen üzerinden bakıldığında daha odaklanmış, "sıcak nokta" görünümüne neden olur ve çip yapısı genellikle görünür hale gelir. Eksenel ışık şiddetini maksimize eder, ancak ışığı daha geniş, daha tekdüze bir görüş açısı için dağıtan ve çip yapısını daha az görünür kılan dağınık (beyazımsı) bir lense kıyasla daha dar bir "ideal görüş noktası" sağlar.

11. Pratik Tasarım Vaka Çalışması

Senaryo:Taşınabilir bir cihaz için çift durum göstergesi tasarlanıyor. Yeşil "Tamamen Şarjlı" durumunu, turuncu ise "Şarj Ediliyor" durumunu gösterir. Cihaz 3.3V hat gerilimi ile çalışır.

Tasarım Adımları:

1. Akım Seçimi:Bir sürme akımı seçin. İyi görünürlük ve uzun ömür için, maksimum 30 mA'nın oldukça altında olan 15 mA seçilmiştir.

2. Direnç Hesaplaması:

- Yeşil için: R_{s_yeşil}= (3.3V - 2.0V) / 0.015 A = 86.7 Ω. Standart 86.6 Ω (%1) veya 91 Ω (%5) direnç kullanın.

- Turuncu için: R_{s_turuncu}= (3.3V - 2.0V) / 0.015 A = 86.7 Ω. Aynı değeri kullanın.

3. Devre:Yeşil anotu (bacak 1 veya 3), "şarjlı" mantık sinyali tarafından kontrol edilen bir transistör/MOSFET üzerinden 87Ω direnç seri olacak şekilde 3.3V hattına bağlayın. Turuncu anotu (bacak 2 veya 4) benzer şekilde, "şarj ediliyor" sinyali tarafından kontrol edilecek şekilde bağlayın. Tüm katotları toprağa bağlayın.

4. Yerleşim:Önerilen lehim pedi yerleşimini takip edin. Özellikle durum geçişleri sırasında her iki LED kısa süreliğine açık olabileceğinden, PCB'nin LED pedleri etrafında ısı emici görevi görecek yeterli bakır alana sahip olduğundan emin olun.

12. Teknoloji Prensibi Tanıtımı

AlInGaP, kırmızı, turuncu, sarı ve yeşil spektrumda yüksek parlaklıklı LED'lerin aktif bölgesinde kullanılan bir III-V yarı iletken bileşiğidir. Alüminyum, İndiyum, Galyum ve Fosfor oranları ayarlanarak malzemenin bant aralığı hassas bir şekilde mühendislik edilebilir, bu da doğrudan yayılan ışığın dalga boyunu (rengini) belirler. P-n eklemine ileri gerilim uygulandığında, elektronlar ve delikler yeniden birleşir ve enerji foton şeklinde açığa çıkar. AlInGaP'deki bu ışıma yeniden birleşiminin verimliliği çok yüksektir, bu da eski teknolojilere kıyasla üstün ışık etkinliği sağlar. Çift renkli paket, bir kurşun çerçeve üzerine monte edilmiş ve berrak bir epoksi lens içinde kapsüllenmiş iki bu tür bağımsız adreslenebilir yarı iletken çip barındırır.

13. Endüstri Trendleri ve Gelişmeler

Optoelektronik endüstrisi, daha yüksek verimlilik (vat başına daha fazla lümen), gelişmiş renksel geriverim ve daha fazla küçültme için çabalamaya devam etmektedir. AlInGaP uzun dalga boylu görünür spektruma hakim olurken, InGaN (İndiyum Galyum Nitrür) teknolojisi mavi, yeşil ve beyaz LED'ler için yaygındır. Bu ürünle ilgili trendler arasında kurşunsuz lehimleme süreçlerinin artan benimsenmesi (sağlanan profil ile ele alınmıştır), korunan veya artan optik güçle daha küçük paket ayak izleri talebi ve daha karmaşık işlevlerin (adreslenebilir RGB LED'ler için yerleşik IC'ler gibi) LED paketlerine entegrasyonu yer alır. Otomotiv ve endüstriyel uygulamalar için güvenilirlik ve standartlaştırılmış testlere verilen önem, bu çift renkli LED gibi bileşenler için daha katı sınıflandırma ve kalifikasyon prosedürlerini de teşvik etmektedir.