LTST-C195KFKGKT Çift Renkli Yüzeye Monte LED Veri Sayfası - Turuncu ve Yeşil - 20mA - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

Bu belge, iki renkli bir yüzey montajlı LED bileşeninin eksiksiz teknik özelliklerini sağlar. Bu cihaz, turuncu ve yeşil ışık yayabilen, endüstri standardı bir paket içinde iki farklı ışık yayan çipi entegre eder. Tasarımı, otomatik montaj işlemleri ve modern lehimleme teknikleriyle uyumludur ve tüketici elektroniği, gösterge ışıkları ve arka aydınlatma gibi yüksek hacimli üretim uygulamaları için uygundur.

1.1 Temel Özellikler ve Ürün Konumlandırması

Bu bileşenin temel özellikleri şunları içerir: çevre düzenlemelerine uygunluk, yüksek verimli ışık çıkışı için yüksek parlaklıklı AlInGaP yarı iletken teknolojisi kullanımı ve şerit (taping) otomatik montaj için optimize edilmiş paketleme. Tasarımı, yüzey montaj teknolojisi (SMT) hatlarının standart işlemleri olan kızılötesi (IR) ve buhar fazı reflow lehimleme işlemleriyle uyumludur. İki ayrı tek renkli LED kullanımıyla karşılaştırıldığında, tek paket içindeki çift renk işlevi, devre kartı alanından tasarruf sağlar ve tasarımı basitleştirir.

2. Teknik Parametreler: Derinlemesine ve Tarafsız Bir Analiz

Aşağıdaki bölümler, spesifikasyon belgesinde tanımlanan cihazın elektriksel, optik ve termal özelliklerini detaylı olarak analiz etmektedir.

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Bu değerler, cihaza kalıcı hasar verebilecek stres limitlerini tanımlar. Bu limitlerde veya yakınında çalışma garantisi yoktur ve devre tasarımında bunlardan kaçınılmalıdır.

• Güç Tüketimi (Pd):Çip başına (turuncu ve yeşil) 75 mW. Bu, LED'in ortam sıcaklığında (Ta) 25°C'de ısı olarak dağıtabileceği maksimum güçtür. Bu değerin aşılması termal kaçak ve arıza riski taşır.
• Tepe İleri Akımı (I_FP):80 mA. Bu, birleşme sıcaklığının aşırı yükselmesini önlemek için genellikle darbe koşullarında (1/10 görev döngüsü, 0.1 ms darbe genişliği) belirtilen izin verilen maksimum anlık ileri akımdır.
• Sürekli ileri akım (I_F):30 mA DC. Bu, normal koşullarda sürekli çalışma için önerilen maksimum akımdır.
• Akım düşürme:25°C'den itibaren, doğrusal olarak 0.4 mA/°C düşürün. Ortam sıcaklığı 25°C'yi aştığında, eklem sıcaklığını güvenli sınırlar içinde tutmak için izin verilen maksimum sürekli ileri akım bu faktöre göre azaltılmalıdır.
• Ters voltaj (V_R):5 V. Bu değerin üzerinde ters öngerilim uygulanması, LED bağlantısında delinmeye ve hasara neden olabilir.
• Çalışma ve Depolama Sıcaklığı:Sırasıyla -30°C ila +85°C ve -40°C ila +85°C. Bunlar, güvenilir çalışma ve çalışma dışı depolama için çevresel sınırları tanımlar.
• Lehimleme Sıcaklığı Sınırı:Cihaz, 260°C dalga lehimleme veya kızılötesi lehimleme için 5 saniye ve 215°C buhar fazlı lehimleme için 3 dakika dayanabilir. Bu parametreler, PCB montaj sürecindeki geri akış lehimleme profilini tanımlamak için çok önemlidir.

2.2 Elektriksel ve Optik Özellikler

Aksi belirtilmedikçe, bu parametreler Ta=25°C ve I_F=20mA standart test koşullarında ölçülür. Cihazın tipik performansını tanımlarlar.

• Işık şiddeti (I_V):
  • Turuncu çip:Minimum 45.0 mcd, tipik değer belirtilmemiş, maksimum 280.0 mcd.
  • Yeşil çip:Minimum 18.0 mcd, tipik değer belirtilmemiş, maksimum 71.0 mcd.

  Minimum ve maksimum değerler arasındaki geniş aralık, bu cihazın farklı ışık yoğunluğu sınıflandırmalarına sahip olduğunu gösterir (Bkz. Bölüm 3). Aynı sürücü akımı altında, turuncu çip yeşil çipten belirgin şekilde daha parlaktır.

• Bakış Açısı (2θ)_1/2):Her iki renk için de 130 derece (tipik değer). Bu geniş bakış açısı, odaklanmış bir ışın demetinden ziyade geniş bir aydınlatma aralığı gerektiren uygulamalara uygun, difüz lens tipini gösterir.
• Dalga Boyu:
  • Turuncu:Tepe Dalga Boyu (λ_P) ~611 nm, Baskın Dalga Boyu (λ_d)~605 nm.
  • Yeşil:Tepe Dalga Boyu (λ_P)~574 nm, ana dalga boyu (λ_d)~571 nm.

  Ana dalga boyu, CIE kromatiklik diyagramından kaynaklanan ve insan gözünün algıladığı renktir.

• Spektral çizgi yarı genişliği (Δλ):Turuncu yaklaşık 17 nm, yeşil yaklaşık 15 nm. Bu, yayılan ışığın spektral saflığını veya bant genişliğini ifade eder.
• İleri yönlü voltaj (V_F):20mA'de iki renk için tipik değer 2.0V, maksimum değer 2.4V. Bu düşük ileri yönlü voltaj, AlInGaP teknolojisinin bir özelliğidir ve seri direnç değerinin ve güç tüketiminin hesaplanmasında önemlidir.
• Ters yönlü akım (I_R):V_R=5V'de, maksimum 10 µA. Bu, LED ters öngerilimdeykenki sızıntı akımıdır.
• Kapasitans (C):0V, 1MHz'de tipik değer 40 pF. Bu parametre yüksek frekanslı anahtarlama uygulamaları için ilgili olabilir.

3. Sınıflandırma Sistemi Açıklaması

LED'lerin ışık şiddeti, üretim partileri içinde tutarlılığı sağlamak için sınıflandırılır. Sınıflandırma kodu, belirli şiddet aralıklarını tanımlar.

3.1 Turuncu LED Işık Şiddeti Sınıflandırması

I_F20mA'de ölçülen yoğunluk. Her bin için tolerans +/-%15'tir.

• Bin P:45.0 - 71.0 mcd
• Bin Q:71.0 - 112.0 mcd
• Grup R:112.0 - 180.0 mcd
• Sınıf S:180.0 - 280.0 mcd

3.2 Yeşil LED Işık Şiddeti Sınıflandırması

I_F20mA'de ölçülen yoğunluk. Her bin için tolerans +/-%15'tir.

• Sınıf M:18.0 - 28.0 mcd
• Sınıf N:28.0 - 45.0 mcd
• Bin P:45.0 - 71.0 mcd

Tasarımcılar, uygulamalarında istenen parlaklık seviyesini sağlamak için sipariş verirken gerekli sınıflandırma kodunu belirtmelidir.

4. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası, cihazın farklı koşullar altındaki davranışını anlamak için kritik öneme sahip tipik karakteristik eğrilerine atıfta bulunur. Spesifik grafikler burada çoğaltılmamış olsa da, bunların anlamları analiz edilmiştir.

4.1 Akım-Gerilim (I-V) Eğrisi

LED'in I-V eğrisi üstel bir yapıya sahiptir. 20mA'de tipik V_F2.0V, kritik bir çalışma noktası sağlar. Eğri, voltajın eşik değerini aşmasından sonraki küçük bir artışın, akımda büyük (muhtemelen yıkıcı) bir artışa yol açtığını göstermektedir. Bu, seri direnç veya sabit akım sürücüsü gibi akım sınırlama yöntemlerinin gerekliliğini vurgular.

4.2 Işık Şiddeti - İleri Akım İlişkisi

Bu eğri belirli bir aralıkta genellikle doğrusaldır. Işık şiddeti kabaca ileri yön akımı ile orantılıdır. LED'i maksimum sürekli akım (30mA) ile sürmek, 20mA'lik standart test koşullarına kıyasla daha yüksek parlaklık sağlar, ancak termal yönetim ve ömür açısından değerlendirmeler yapılmalıdır.

4.3 Sıcaklık Bağımlılığı

LED performansı sıcaklığa duyarlıdır. İleri yönlü voltaj (V_F) genellikle jonksiyon sıcaklığı arttıkça düşer. Daha kritik olan, ışık şiddetinin sıcaklık arttıkça azalmasıdır. Akım düşürme spesifikasyonu (0.4 mA/°C), bu termal etkiyi yönetmek ve güvenilirliği korumak için doğrudan bir tasarım kısıtlamasıdır.

5. Mekanik ve Paketleme Bilgileri

Bu cihaz, EIA standart yüzey montaj paketleme boyutlarına uygundur.

5.1 Pin Ataması

Çift renkli LED'in dört bacağı vardır (1, 2, 3, 4). Veri sayfasına göre:

• Bacak 1 ve 3 turuncu LED çipine ayrılmıştır.
• Bacak 2 ve 4 yeşil LED çipine ayrılmıştır.

Bu konfigürasyon genellikle içeride ortak katot veya ortak anot düzeni olduğu anlamına gelir; doğru devre bağlantısını sağlamak için paket şekil diyagramına göre doğrulanmalıdır.

5.2 Paket Boyutları ve Kaset Paketleme

Bu cihaz, otomatik yüzey montaj makineleriyle uyumlu olarak 7 inç çapında makaralarda 8mm şeritli ambalajda sunulmaktadır. Şerit ve makara özellikleri ANSI/EIA 481-1-A-1994 standardına uygundur. Önemli paketleme detayları şunlardır:

• Her 7 inç makarada 4000 adet.
• Kalan parçalar için minimum paket miktarı 500 adettir.
• Şeritte en fazla iki bileşen ("lamba") arka arkaya eksik olabilir.

Reflow lehimleme sürecinde güvenilir lehim bağlantıları ve doğru hizalama sağlamak için önerilen lehim pedi boyutları sunulmuştur.

6. Kaynak ve Montaj Kılavuzu

6.1 Önerilen Reflow Lehimleme Eğrisi

İki kaynak eğrisi önerilir:

1. Standart kızılötesi reflow kaynak eğrisi:Geleneksel kalay-kurşun lehim işlemleri için uygundur.
2. Kurşunsuz (Pb-Free) kızılötesi reflow kaynak eğrisi:Sn-Ag-Cu (SAC) lehim pastası ile kullanılmalıdır. Bu eğri tipik olarak daha yüksek bir tepe sıcaklığına sahiptir (örneğin 260°C), ancak LED'in plastik lensi ve iç yapısına ısı hasarı vermemek için sıvı faz çizgisi üzerindeki süre sıkı bir şekilde kontrol edilmelidir.

Mutlak maksimum koşullar: Kızılötesi/Dalga lehimleme 260°C'de 5 saniye, buhar fazlı lehimleme 215°C'de 3 dakikadır.

6.2 Depolama ve İşlem Dikkat Edilecek Noktalar

• Depolama:30°C ve %70 bağıl nemi aşmaması önerilir. Orijinal nem önleyici torbadan çıkarılan LED'ler bir hafta içinde reflow lehimlenmelidir. Daha uzun süreli depolama için, bileşenler kuru, sızdırmaz bir ortamda (örneğin, nem alıcı ile veya nitrojen atmosferinde) saklanmalı ve kullanımdan önce yaklaşık 60°C'de 24 saat pişirilerek emilen nem giderilmeli ve reflow sırasında "popcorn" (patlama) etkisi önlenmelidir.
• Temizleme:Yalnızca belirtilen temizleyiciler kullanılmalıdır. Oda sıcaklığındaki izopropil alkol veya etanolün bir dakikadan fazla olmamak üzere kullanılması önerilir. Belirtilmemiş kimyasallar LED paketini veya lensi hasara uğratabilir.
• ESD Koruması:LED'ler elektrostatik deşarja karşı hassastır. İşlem sırasında uygun ESD kontrol önlemleri alınmalıdır: Topraklı bileklik, antistatik paspas, lens üzerindeki statik elektriği nötrleştirmek için iyon üreteci kullanın ve tüm ekipmanların doğru şekilde topraklanmış olduğundan emin olun.

7. Uygulama Önerileri

7.1 Tipik Uygulama Senaryoları

Bu iki renkli LED, aşağıdakilerle sınırlı olmamak üzere çeşitli gösterge ışığı ve durum göstergesi uygulamaları için uygundur:

• Tüketici elektroniği ürünlerindeki güç/durum göstergeleri (örneğin, yönlendirici, şarj cihazı, ev aletleri).
• İki renkli durum ışıkları (örneğin, yeşil "açık/normal", turuncu "bekleme/uyarı" anlamına gelir).
• Küçük simge veya düğmelerin arka aydınlatması.
• Araç içi gösterge ışıkları (uygun sertifikasyona tabidir).
• Endüstriyel ekipman durum paneli.

7.2 Devre Tasarımı Hususları

Sürüş Yöntemi:LED, akım ile sürülen bir cihazdır. Özellikle birden fazla LED paralel bağlandığında parlaklık düzgünlüğünü sağlamak için, her bir LED serisine bir akım sınırlama direnci eklenmelidir (devre modeli A).Her birLED serisine bir akım sınırlama direnci eklenmelidir (devre modeli A). Paralel konfigürasyonda, bağımsız direnç olmadan akımı dengelemek için doğal I-V karakteristiğine güvenilmesi önerilmez (devre modeli B), çünkü LED'ler arasındaki V_F'deki küçük farklılıklar, akım ve parlaklıkta önemli farklılıklara yol açabilir.

Seri direnç değeri (R_s) Ohm Kanunu kullanılarak hesaplanabilir: R_s= (V_{Güç kaynağı}- V_F) / I_F. Veri sayfasındaki maksimum V_Fdeğeri (2.4V) kullanılarak tüm koşullarda yeterli akım sağlandığından emin olun.

7.3 Termal Yönetim

Güç tüketimi düşük olsa da (çip başına 75mW), uygun PCB düzeni termal performansa katkıda bulunur. LED'in termal pedine (varsa) veya lehim pedinin etrafına, özellikle maksimum derecelendirmeye yakın veya yüksek ortam sıcaklıklarında çalışırken ısı emici görevi görmesi için yeterli bakır alanın bağlandığından emin olun.

8. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

Bu bileşenin temel farklılaştırıcı faktörü, onunTek bir SMD paketi içinde çift renk işlevive turuncu ışık yayıcıda kullanılanAlInGaP teknolojisidir。

• Tek renkli LED'lerle karşılaştırma:İki ayrı LED kurulumuna kıyasla, PCB alanından tasarruf sağlar, bileşen sayısını azaltır ve montajı basitleştirir.
• AlInGaP diğer teknolojilerle karşılaştırıldığında:AlInGaP (alüminyum indiyum galyum fosfit), kırmızı, turuncu ve sarı dalga boyu bölgelerindeki yüksek verimliliği ve kararlılığı ile tanınır; genellikle GaAsP gibi eski teknolojilere kıyasla daha yüksek parlaklık ve daha iyi sıcaklık performansı sunar.
• Geniş Görüş Açısı (130°):Geniş alan göstergeleri için ideal bir dağınık ışık modu sağlar; bu, odaklanmış aydınlatma için kullanılan dar açılı LED'lerin tersidir.

9. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

9.1 Bu LED'i doğrudan 5V veya 3.3V mikrodenetleyici pini ile sürebilir miyim?

Hayır, doğrudan sürülemez.LED'ler akım kontrollü cihazlardır. LED'i doğrudan bir MCU pini gibi bir voltaj kaynağına bağlamak (MCU pinleri genellikle akım sınırlama özelliğine sahiptir, ancak LED sürme için tasarlanmamıştır) hem LED'e hem de mikrodenetleyici çıkışına zarar verebilir. Mutlaka seri bir akım sınırlama direnci veya özel bir LED sürücü devresi kullanın.

9.2 Tepe dalga boyu ile baskın dalga boyu arasında ne fark vardır?

Tepe Dalga Boyu (λ_P)Spektral güç dağılımının maksimum değere ulaştığı dalga boyudur.Baskın dalga boyu (λ_d)İnsan gözünün algıladığı LED rengiyle eşleşen tek renkli ışığın dalga boyudur ve CIE kromatiklik koordinatlarına göre hesaplanır. λ_dİnsan merkezli uygulamalarda, renk özellikleri için daha ilgilidir.

9.3 Neden akım düşürme (derating) yapılması gerekir?

Ortam sıcaklığı arttıkça, belirli bir çalışma akımı için LED jonksiyon sıcaklığı yükselir. Daha yüksek jonksiyon sıcaklığı, bozulma mekanizmalarını hızlandırır, LED ömrünü kısaltır ve felaketli bir arızaya yol açabilir. Akımı düşürmek, güç tüketimini azaltarak jonksiyon sıcaklığını düşürür ve uzun vadeli güvenilirliği sağlar.

10. Pratik Tasarım Vaka Çalışmaları

Senaryo:5V güç rayı kullanan bir cihaz için çift renkli bir durum göstergesi tasarlayın. Gösterge, "normal işlem" sırasında yeşil, "şarj/uyarı" sırasında turuncu yanmalıdır.

Tasarım Adımları:

1. Devre Topolojisi:İki mikrodenetleyici GPIO pini kullanın. Her pin, LED'in bir rengini bağımsız bir akım sınırlama direnci üzerinden sürer. Dahili bağlantıyı (ortak anot/ortak katot) paket diyagramına göre doğru şekilde yapılandırın.
2. Direnç Hesaplaması (20mA sürücü için):
   • Varsayalım ki V_F(maks) = 2.4V, V_{Güç kaynağı}= 5V, I_F= 20mA.
   • R = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 ohm.
   • En yakın standart değer seçilir (örneğin, 130Ω veya 120Ω). 120Ω direnç biraz daha yüksek bir akım (yaklaşık 21.7mA) üretecektir, bu kabul edilebilir çünkü 30mA'lık maksimum değerin altındadır.
3. PCB Düzeni:LED ve seri direncini birlikte yerleştirin. Isı dağılımı için LED lehim pedleri etrafında yeterli miktarda bakır alan bırakın. Veri sayfasında önerilen lehim pedi düzenini takip edin.
4. Yazılım:Mantık: Normal durumda yeşil GPIO açılır, uyarı durumunda turuncu GPIO açılır. Karışık renk gerekmedikçe aynı anda açılmamaları sağlanır, ayrıca paketin toplam sürücü akım sınırı dikkate alınır.

11. Çalışma Prensibi Özeti

Işık Yayan Diyot (LED), elektrolüminesans yoluyla ışık yayan bir yarı iletken cihazdır. p-n eklemine ileri yönde bir voltaj uygulandığında, elektronlar ve delikler aktif bölgeye enjekte edilir ve burada yeniden birleşirler. Yeniden birleşme sürecinde açığa çıkan enerji, foton (ışık) formunda yayılır. Işığın belirli dalga boyu (rengi), aktif bölgede kullanılan yarı iletken malzemenin bant aralığı enerjisi tarafından belirlenir. Bu cihazda turuncu ışık bir AlInGaP çipi tarafından, yeşil ışık ise başka bir çip tarafından üretilir (yeşil çip için muhtemelen InGaN teknolojisi kullanılmıştır, ancak burada açıkça belirtilmemiştir). İki çip, ışık çıkışını geniş bir görüş açısına şekillendiren difüz bir lense sahip bir epoksi paket içinde birlikte kapsüllenmiştir.

12. Teknoloji Gelişim Trendleri

LED teknolojisi alanındaki sürekli gelişmelerle birlikte, bu tür bileşenlerle ilgili birkaç belirgin eğilim bulunmaktadır:

• Verimlilik Artışı:Sürekli malzeme bilimi ve çip tasarımı iyileştirmeleri, daha yüksek ışık verimliliği (elektrik girişi başına daha fazla ışık çıkışı) sağlayarak daha parlak gösterge ışıkları veya daha düşük güç tüketimi elde edilmesini sağlar.
• Küçültme:Daha küçük elektronik cihazlara yönelik itici güç, LED paket boyutlarının sürekli küçülmesini, aynı zamanda optik performansın korunmasını veya iyileştirilmesini sağlamaktadır.
• Geliştirilmiş Güvenilirlik ve Ömür:Paketleme malzemeleri, çip montaj yöntemleri ve fosfor teknolojisindeki (beyaz LED'ler için) iyileştirmeler, zorlu koşullar altında çalışma ömrünü ve kararlılığı sürekli olarak uzatmaktadır.
• Entegrasyon:Çok renkliliğin yanı sıra, eğilim, kontrol elektroniğinin (sabit akım sürücüleri veya PWM denetleyicileri gibi) doğrudan LED çipi ile entegre edilmesi veya paket içinde entegre edilerek, sistem tasarımını basitleştiren "akıllı LED" modülleri oluşturulması yönündedir.
• Çevresel Uyumluluk:Kurşunsuz (Pb-Free) lehimleme ve halojensiz malzemelere geçiş artık standart hale gelmiştir; bu durum, bu spesifikasyon belgesinde sağlanan bağımsız lehimleme eğrilerinde de yansıtılmaktadır.