Çift Renkli SMD LED LTST-C155TBJSKT-5A Veri Sayfası - 3.2x1.6x1.9mm Paket - Mavi/Sarı - Gerilim 3.6V/2.4V - Güç 76mW/75mW - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

Bu belge, çift renkli, yüzey montajlı bir LED bileşeninin tam teknik özelliklerini sağlar. Cihaz, tek bir paket içinde iki farklı yarı iletken çip entegre eder: mavi ışık için bir InGaN (İndiyum Galyum Nitrür) çipi ve sarı ışık için bir AlInGaP (Alüminyum İndiyum Galyum Fosfür) çipi. Bu konfigürasyon, tek bir kompakt ayak izinden iki ayrı renk üretilmesine olanak tanır ve bu da onu, alan kısıtlı tasarımlarda durum göstergesi, arka aydınlatma veya dekoratif aydınlatma gerektiren uygulamalar için uygun kılar. Bileşen, otomatik yerleştirme montaj sistemleri ve standart reflow lehimleme süreçleriyle uyumlu olacak şekilde tasarlanmıştır ve yaygın endüstriyel paketleme standartlarına uyar.

2. Derinlemesine Teknik Parametre Analizi

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Mutlak maksimum değerler, cihaza kalıcı hasar verebilecek sınırları tanımlar. Mavi çip için maksimum sürekli DC ileri akım 20 mA'dır ve darbe koşullarında (1/10 görev döngüsü, 0.1ms darbe genişliği) 100 mA'lık bir tepe ileri akımına izin verilir. Maksimum güç dağılımı 76 mW'dır. Sarı çip, biraz daha yüksek olan 30 mA'lık sürekli akım derecesine sahiptir ancak daha düşük olan 80 mA'lık tepe akım derecesi ve 75 mW'lık güç dağılımı vardır. Her iki çip de maksimum 5V ters gerilimi paylaşır, ancak bu gerilimde sürekli çalışma önerilmez. Çalışma sıcaklığı aralığı -20°C ile +80°C arasında belirtilmiştir, depolama aralığı ise daha geniş olan -30°C ile +100°C arasındadır. Cihaz, 260°C'de 5 saniye boyunca dalga veya kızılötesi lehimlemeye veya 215°C'de 3 dakika boyunca buhar fazlı lehimlemeye dayanabilir.

2.2 Elektriksel ve Optik Karakteristikler

Temel performans parametreleri, standart 5 mA test akımında ve 25°C ortam sıcaklığında ölçülür. Hem mavi hem de sarı çipler için ışık şiddeti minimum 4.50 milikandela (mcd) değerine sahiptir ve maksimum 45.0 mcd'ye kadar çıkabilir, tipik değerler ise spesifik bin koduna bağlıdır. Görüş açısı (2θ1/2) her iki renk için de geniş olan 130 derecedir, bu da yayılı bir ışık yayılım modelini gösterir. Mavi çipin tipik baskın dalga boyu 470 nm'dir (468 nm'de tepe yapar) ve spektral yarı genişliği 25 nm'dir, bu InGaN teknolojisinin karakteristiğidir. Sarı çipin tipik baskın dalga boyu 589 nm'dir (591 nm'de tepe yapar) ve daha dar olan 15 nm yarı genişliğe sahiptir, bu da AlInGaP için tipiktir. İleri gerilim (VF) mavi için tipik olarak 3.10V (maks 3.60V), sarı için ise 2.00V'dur (maks 2.40V). Ters akım, 5V ters öngerilimde maksimum 10 µA ile sınırlıdır.

3. Binning Sistemi Açıklaması

Ürün, standart 5 mA test akımındaki ışık şiddetine göre birimleri kategorize etmek için bir binning sistemi kullanır. Hem mavi hem de sarı çipler aynı bin kodu yapısını paylaşır. Bin'ler J, K, L, M ve N olarak etiketlenir. Bin J, 4.50 mcd ile 7.10 mcd arasındaki şiddet aralığını kapsar. Bin K, 7.10 mcd ile 11.20 mcd arasındadır. Bin L, 11.20 mcd ile 18.00 mcd'yi kapsar. Bin M, 18.00 mcd ile 28.00 mcd arasını kapsar. En yüksek çıkışlı bin olan N, 28.00 mcd'den maksimum 45.00 mcd'ye kadar olan cihazları içerir. Her bir şiddet bininin sınırlarına +/-%15'lik bir tolerans uygulanır. Bu sistem, tasarımcıların uygulamaları için tutarlı parlaklık seviyelerine sahip bileşenleri seçmelerine olanak tanır, böylece çoklu LED dizilerinde görsel düzgünlük sağlanır.

4. Performans Eğrisi Analizi

Kaynak belgede spesifik grafiksel verilere atıfta bulunulsa da (örneğin, tepe emisyonu için Şekil 1, görüş açısı için Şekil 6), bu tür cihazlar için tipik performans eğrileri birkaç temel ilişkiyi gösterir. Akım-gerilim (I-V) eğrisi, bir diyotun karakteristik üstel ilişkisini gösterir; açılma gerilimi, sarı AlInGaP çipine (~2.0V) kıyasla mavi InGaN çipi için daha yüksektir (~3.1V). Işık şiddeti-ileri akım (I-L) eğrileri, normal çalışma aralığında akımla birlikte ışık çıkışında neredeyse doğrusal bir artış gösterir ve daha yüksek akımlarda termal ve verim düşüşü nedeniyle sonunda doygunluğa ulaşır. Şiddet-sıcaklık eğrisi tipik olarak, bağlantı sıcaklığı yükseldikçe çıkışta bir azalma gösterir; sağlanan düşürme faktörleri (mavi için 0.25 mA/°C, sarı için 0.4 mA/°C) yüksek sıcaklıklardaki maksimum akımın hesaplanmasına olanak tanır. Spektral dağılım grafiği, tepe dalga boyları etrafında merkezlenmiş dar emisyon bantlarını gösterir.

5. Mekanik ve Paket Bilgisi

5.1 Paket Boyutları ve Polarite

Cihaz, endüstri standardı bir yüzey montaj paket şekline uyar. Temel boyutlar gövde uzunluğu, genişliği ve yüksekliğini içerir. Bacak ataması net bir şekilde tanımlanmıştır: LTST-C155TBJSKT-5A parça numarası için, 1 ve 3 numaralı bacaklar mavi InGaN çipine, 2 ve 4 numaralı bacaklar ise sarı AlInGaP çipine atanmıştır. Bu 4 bacaklı konfigürasyon, iki rengin bağımsız elektriksel kontrolüne olanak tanır. Lens su berraklığındadır, bu da renk tonlaması eklemeden yayılan renklerin saflığını korumak için idealdir.

5.2 Önerilen Lehim Pedi Düzeni

PCB düzeni için, reflow sırasında güvenilir lehim bağlantısı oluşumunu sağlamak amacıyla önerilen bir lehim pedi tasarımı sağlanmıştır. Bu önerilen boyutlara uymak, otomatik montajda mekanik dayanım ve elektriksel bağlantı için kritik olan "mezar taşı" (bileşenin dik durması) veya yetersiz lehim dolgusu gibi sorunları önlemeye yardımcı olur.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzları

6.1 Reflow Lehimleme Profilleri

İki önerilen kızılötesi (IR) reflow profili detaylandırılmıştır: biri standart kalay-kurşun (SnPb) lehim işlemi için, diğeri ise tipik olarak SAC (Sn-Ag-Cu) alaşımları kullanan kurşunsuz (Pb-free) lehim işlemi için. Kurşunsuz profil, belirtildiği gibi daha yüksek bir tepe sıcaklığı gerektirir. Her iki profil de kritik parametreleri içerir: ön ısıtma sıcaklığı ve süresi, likidüs üzerindeki süre (TAL), tepe sıcaklığı ve kritik sıcaklık bölgesi içindeki süre. Bu profillere uymak, LED paketine termal şok oluşmasını (bu, iç katman ayrılmasına veya çip hasarına neden olabilir) önlerken, uygun lehim reflow'unu sağlamak için esastır.

6.2 Depolama ve Taşıma

LED'ler nem emilimine karşı hassastır. Orijinal nem bariyerli ambalajlarından çıkarıldıklarında, bir hafta içinde reflow lehimlemeye tabi tutulmalıdırlar. Orijinal torbanın dışında daha uzun süre depolanacaklarsa, kurutuculu kapalı bir kap veya nitrojen kurutucusu gibi kuru bir ortamda saklanmalıdırlar. Ambalajsız olarak bir haftadan fazla depolanırlarsa, lehimlemeden önce emilen nemi uzaklaştırmak ve reflow sırasında "patlamış mısır" etkisini önlemek için bir kurutma işlemi (örneğin, 60°C'de 24 saat) önerilir.

6.3 Temizlik

Lehimlemeden sonra temizlik gerekliyse, sadece belirtilen çözücüler kullanılmalıdır. LED'i oda sıcaklığında etil alkol veya izopropil alkol içinde bir dakikadan daha az süreyle daldırmak kabul edilebilir. Sert veya belirtilmemiş kimyasallar, epoksi lensi veya paket malzemesine zarar verebilir, bu da renk değişimine, çatlamaya veya ışık çıkışında azalmaya yol açabilir.

7. Paketleme ve Sipariş Bilgisi

Bileşenler, 7 inç (178mm) çapındaki makaralara sarılı, 8mm genişliğinde kabartmalı taşıyıcı bantlarda paketlenmiş olarak tedarik edilir. Her makara 3000 adet içerir. Bant cepleri, koruyucu bir üst kapak bandı ile kapatılmıştır. Üretim verimliliği için, paketleme endüstri standartlarını (ANSI/EIA 481-1-A) takip eder ve standart otomatik bant besleyicilerle uyumluluğu sağlar. Kalan siparişler için minimum paketleme miktarı 500 adet olarak belirtilmiştir. Kalite kontrolü, bantta ardışık en fazla iki eksik bileşene izin verir.

8. Uygulama Önerileri

8.1 Tipik Uygulama Devreleri

LED'ler akım kontrollü cihazlardır. Özellikle birden fazla LED paralel olarak kullanıldığında, tek tip parlaklık sağlamak için, her LED veya çift LED içindeki her renk kanalı için bir seri akım sınırlama direnci kullanılması şiddetle tavsiye edilir. Sağlanan devre şeması (Devre A) bu konfigürasyonu gösterir: LED ile seri bağlı bir direnç. LED'leri bireysel dirençler olmadan doğrudan paralel bağlamak (Devre B) önerilmez, çünkü bireysel LED'ler arasındaki ileri gerilim (Vf) karakteristiğindeki küçük farklılıklar, önemli akım dengesizliğine, düzensiz parlaklığa ve bazı cihazlarda potansiyel aşırı akıma neden olacaktır.

8.2 Elektrostatik Deşarj (ESD) Koruması

LED'in içindeki yarı iletken çipler, elektrostatik deşarjdan kaynaklanan hasara karşı hassastır. Taşıma ve montaj sırasında uygun ESD kontrol önlemleri alınmalıdır. Bu, topraklı bileklikler, antistatik paspaslar kullanmayı ve tüm ekipmanın uygun şekilde topraklanmasını sağlamayı içerir. Cihaz, ESD korumalı bir alanda ele alınmalıdır.

8.3 Uygulama Kapsamı ve Sınırlamalar

Bu LED, tüketici elektroniği, ofis ekipmanları ve iletişim cihazları gibi sıradan elektronik ekipmanlarda kullanılmak üzere tasarlanmıştır. Havacılık, ulaşım kontrolü, tıbbi yaşam destek sistemleri veya güvenlik cihazları gibi yüksek güvenilirliğin güvenlik açısından kritik olduğu uygulamalar için özel olarak tasarlanmamış veya nitelendirilmemiştir. Bu tür uygulamalar için, uygun güvenilirlik niteliklerine sahip bileşenler seçilmelidir.

9. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

Bu bileşenin temel farklılaştırıcı özelliği, iki farklı renk çipinin (mavi ve sarı) tek bir standart SMD paketinde entegre edilmesidir. İki ayrı tek renkli LED kullanmaya kıyasla, bu PCB alanından tasarruf sağlar, bileşen sayısını azaltır ve yerleştirme montajını basitleştirir. Mavi için InGaN ve sarı için AlInGaP kullanımı, bu renkler için standart, yüksek verimli yarı iletken teknolojilerini temsil eder ve iyi parlaklık ve stabilite sunar. Geniş 130 derecelik görüş açısı, eğik açılardan bakılması gereken panel göstergeleri için uygun yayılı bir ışık modeli sağlar.

10. Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

S: Mavi ve sarı çiplerin her ikisini de maksimum akımlarında aynı anda sürebilir miyim?

C: Hayır. Güç dağılım dereceleri (mavi için 76 mW, sarı için 75 mW) ve termal düşürme faktörleri dikkate alınmalıdır. Her iki çipi de maksimum DC akımlarında (mavi için 20mA, sarı için 30mA) aynı anda sürmek önemli miktarda ısı üretecektir. Gerçek izin verilen akımlar, PCB'nin ısıyı dağıtma yeteneğine (termal yönetim) ve ortam sıcaklığına bağlıdır. Düşürme faktörleri kullanılarak hesaplamalar yapılması gereklidir.

S: Tepe dalga boyu ile baskın dalga boyu arasındaki fark nedir?

C: Tepe dalga boyu (λP), spektral güç dağılımının maksimum olduğu dalga boyudur. Baskın dalga boyu (λd), CIE renklilik diyagramından türetilir ve LED'in algılanan rengiyle eşleşecek saf tek renkli bir ışığın tek dalga boyunu temsil eder. İnsan renk algısıyla en yakından ilişkili olan parametredir.

S: Güç kaynağım voltaj regüleli olsa bile neden bir akım sınırlama direnci gereklidir?

C: Bir LED'in ileri geriliminin bir toleransı vardır ve sıcaklıkla değişir. Doğrudan bağlanan bir voltaj kaynağı, diyot üzerinde bu gerilimi sağlamak için gereken herhangi bir akımı vermeye çalışır, bu da aşırı yüksek olabilir ve LED'i tahrip edebilir. Seri direnç, besleme voltajı ile LED akımı arasında doğrusal, öngörülebilir bir ilişki sağlayarak çalışmayı stabilize eder.

11. Pratik Tasarım Vaka Çalışması

Bir ağ yönlendiricisinde çift durum göstergesi için bir tasarım düşünün. Tek bir LTST-C155TBJSKT-5A LED, "güç açık/ağ aktif" için mavi ve "veri aktivitesi" için sarı gösterebilir. Mikrodenetleyici GPIO pinleri, iki ayrı sürücü devresini kontrol edecektir. Mavi kanal için, 5V besleme (Vcc) ve 10 mA hedef akım (20mA maksimumun altında, marj için) ile seri direnç değeri şu şekilde hesaplanır: R = (Vcc - Vf_mavi) / I = (5V - 3.1V) / 0.01A = 190 Ohm. Standart bir 200 Ohm direnç seçilir. Sarı kanal için 15 mA'de benzer bir hesaplama: R = (5V - 2.0V) / 0.015A = 200 Ohm. Bu tasarım, minimum kart alanı kullanır, net, parlak göstergeler sağlar ve kolayca monte edilir.

12. Çalışma Prensibi Tanıtımı

Işık Yayan Diyotlar (LED'ler), elektrolüminesans adı verilen bir süreçle ışık yayan yarı iletken p-n eklem cihazlarıdır. İleri bir gerilim uygulandığında, n-tipi bölgeden elektronlar ve p-tipi bölgeden delikler aktif bölgeye enjekte edilir. Bu yük taşıyıcıları yeniden birleştiğinde enerji açığa çıkarır. Standart bir diyotta bu enerji ısı olarak açığa çıkar. Bir LED'de ise, yarı iletken malzeme (InGaN veya AlInGaP gibi) doğrudan bant aralığına sahiptir, yani bu enerji öncelikle fotonlar (ışık) olarak açığa çıkar. Yayılan ışığın dalga boyu (rengi), E = hc/λ denklemiyle tanımlandığı gibi, yarı iletken malzemenin bant aralığı enerjisi tarafından belirlenir; burada E enerji bant aralığı, h Planck sabiti, c ışık hızı ve λ dalga boyudur.

13. Teknoloji Trendleri

Optoelektronik alanı, birkaç temel alana odaklanan trendlerle ilerlemeye devam etmektedir. İç kayıpları azaltmak ve ışık çıkarma verimliliğini artırmak için yeni malzeme yapıları (kuantum kuyuları ve nanokablolar gibi) ve substratlar üzerine araştırmalarla verimlilik iyileştirmeleri devam etmektedir. Küçültme, optik performansı korurken veya iyileştirirken paketleri daha küçük ayak izlerine ve daha düşük profillere iten bir itici güç olmaya devam etmektedir. Ayrıca, özellikle otomotiv aydınlatması ve genel aydınlatma uygulamalarında, daha yüksek güvenilirlik ve daha uzun çalışma ömrüne doğru güçlü bir eğilim vardır. Dahası, LED'leri sensörler veya sürücü IC'lerle tek bir pakette birleştirmek (sistem-in-paket veya SiP) gibi çoklu işlevlerin entegrasyonu, daha fazla değer sağlamak ve son sistem tasarımını basitleştirmek için aktif bir geliştirme alanıdır.