İçindekiler
- 1. Ürün Genel Bakışı
- 1.1 Temel Özellikler ve Avantajlar
- 1.2 Hedef Uygulamalar
- 2. Teknik Özellikler ve Derinlemesine İnceleme
- 2.1 Mutlak Maksimum Değerler
- 2.2 Optoelektronik Özellikler (Ta=25°C)
- 3. Sınıflandırma Sistemi Açıklaması
- 3.1 Işık Akısı Sınıflandırması
- 3.2 İleri Yönlü Voltaj Sınıflandırması
- 3.3 Ana Dalga Boyu Sınıflandırması
- 4. Performans Eğrisi Analizi
- 4.1 Spektral Dağılım
- 4.2 Radyasyon Deseni
- 4.3 İleri Akım vs. İleri Voltaj (I-V Eğrisi)
- 4.4 Ana Dalga Boyu vs. İleri Akım
- 4.5 Göreceli Işık Şiddeti vs. İleri Yönlü Akım
- 4.6 Maksimum İzin Verilen İleri Yönlü Akım vs. Sıcaklık
- 5. Mekanik ve Paketleme Bilgileri
- 5.1 Paket Boyutları
- 5.2 Bacak Düzeni ve Polarite Tanımlama
- 6. Kaynak ve Montaj Kılavuzu
- 6.1 Reflow Lehimleme Parametreleri
- 6.2 El Lehimleme
- 6.3 Depolama Koşulları
- 7. Paketleme ve Sipariş Bilgileri
- 7.1 Makara ve Taşıma Bandı Özellikleri
- 7.2 Etiket Açıklaması
- 8. Uygulama Tasarımı Hususları
- 8.1 Sürücü Devre Tasarımı
- PCB Düzeni: Yeterli bakır folyo alanına (ısı emici ped) sahip bir PCB kullanın ve ısıyı iletmek için bunu LED'in ısı emici pedine (varsa) veya bacaklarına bağlayın.
- 9. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma
- 10. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)
- 10.1 Üç rengin tümünü tek bir 5V güç kaynağı ve bir direnç ile sürebilir miyim?
- 10.2 Işık akısı (lm) ve ışık şiddeti (mcd) arasındaki fark nedir?
- 10.3 Bu RGB LED ile beyaz ışık nasıl elde edilir?
- 10.4 Maksimum bağlantı sıcaklığı neden sadece 115°C'dir?
- 11. Pratik Tasarım ve Kullanım Örnekleri
- 11.1 Örnek: Tüketici Elektroniği Cihazı Durum Göstergesi
- 11.2 Örnek: Küçük Tabela Arka Aydınlatması
- 12. Çalışma Prensibi
- 13. Teknoloji Trendleri
1. Ürün Genel Bakışı
Bu belge, yüksek performanslı tam renkli Yüzey Montaj Teknolojisi (SMT) LED'in teknik özelliklerini ayrıntılı olarak açıklamaktadır. Cihaz, bağımsız kırmızı, yeşil ve mavi yarı iletken çipleri tek bir 5050 paket içinde entegre ederek, toplamsal renk karışımı prensibiyle geniş bir renk spektrumu üretebilir. Temel tasarım hedefleri, yüksek ışık çıkışı, geniş görüş açısı elde etmek ve otomatik montaj süreçlerine uygunluktur.
1.1 Temel Özellikler ve Avantajlar
- Yüksek Parlaklık Çipi:Üstün ışık çıkışı elde etmek için gelişmiş yarı iletken malzemeler kullanılmıştır (kırmızı ışık için GaInAlP, yeşil ve mavi ışık için InGaN).
- SMT Paketleme:Standart kızılötesi (IR) reflow lehimleme işlemine uyumlu, seri ve otomatik PCB montajı için tasarlanmış beyaz plastik SMT paketi.
- Bağımsız Çip Kontrolü:6 pinli lead frame paketi kullanır, her renk (kırmızı, yeşil, mavi) için anot ve katot bağımsız olarak erişilebilir. Bu, her renk kanalının hassas bir şekilde bağımsız olarak sürülmesini ve kontrol edilmesini sağlar, bu da renk kalibrasyonu ve birden fazla LED'in seri bağlantısı için çok önemlidir.
- Geniş Görüş Açısı:Kapsül tasarımı, tipik 120 derecelik bir görüş açısı (2θ) sağlar.1/2), geniş bir görüş açısı aralığından iyi görünürlük sağlanır.
- Çevresel Uyumluluk:产品为无铅(Pb-free)设计,符合欧盟REACH法规,并满足无卤标准(Br < 900ppm, Cl < 900ppm, Br+Cl < 1500ppm)。产品本身符合RoHS指令。
- Güvenilirlik:Ön işlem, JEDEC J-STD-020D Seviye 3 standardına dayanır ve lehimleme sürecinde nem kaynaklı gerilime karşı etkili direnç gösterdiğini belirtir.
1.2 Hedef Uygulamalar
Yüksek parlaklık, tam renk yeteneği ve SMT form faktörünün birleşimi, bu LED'i canlı ve kontrollü aydınlatma gerektiren çeşitli uygulamalar için uygun kılar.
- Eğlence ve Oyun Ekipmanları:Dekoratif aydınlatma, durum göstergeleri ve etkileşimli ışık efektleri için kullanılır.
- Bilgi Ekran Panosu:Çok renkli gösterge gerektiren tabelalar, bilgi panoları ve diğer ekranlar için kullanılır.
- Mobil Cihaz Flaşı:Küçük boyutu ve renk yeteneği sayesinde, cep telefonları ve dijital kameralar için kamera flaşı veya dolgu ışığı olarak kullanıma uygundur.
- Işık Kılavuzu Tüpü Uygulaması:Geniş görüş açısı ve nokta ışık kaynağı özellikleri, onu yan aydınlatmalı paneller veya gösterge ışık sistemleri için ışık kılavuzu levhası veya ışık kılavuzu borusuna bağlamak için ideal bir seçim haline getirir.
2. Teknik Özellikler ve Derinlemesine İnceleme
2.1 Mutlak Maksimum Değerler
Bu değerler, cihazın kalıcı hasar görmesine neden olabilecek limitleri tanımlar. Bu koşullar altında çalıştırmanın garantisi yoktur.
- İleri yön akımı (IF):Her renk (kırmızı, yeşil, mavi) için 150 mA. Güvenilir çalışma için önerilen maksimum sürekli DC akımı budur.
- Tepe İleri Akım (IFP):Her renk için 200 mA, sadece darbe koşullarında izin verilir (görev döngüsü 1/10, frekans 1 kHz). Sürekli anma değerinin kısa süreli aşılması bile yonga performansında düşüşe neden olabilir.
- Güç Tüketimi (Pd):Kırmızı ışık: 420 mW; yeşil/mavi ışık: 555 mW. Bu, 25°C ortam sıcaklığında paketin dağıtabileceği maksimum ısıdır. Çalışma sırasında bu sınırın aşılmamasını sağlamak için doğru PCB termal tasarımı kritik öneme sahiptir.
- Kavşak sıcaklığı (Tj):Maksimum 115°C. Yarı iletken çipin kendi sıcaklığı bu değeri aşmamalıdır.
- Çalışma ve depolama sıcaklığı:-40°C ila +85°C (çalışma), -40°C ila +100°C (depolama).
- Lehimleme sıcaklığı:Reflow lehimleme: Tepe sıcaklığı 260°C, en fazla 10 saniye. El lehimlemesi: 350°C, en fazla 3 saniye. Bu sıcaklık profilleri, paket çatlamasını veya iç bağlama tellerinde hasarı önlemek için kritik öneme sahiptir.
2.2 Optoelektronik Özellikler (Ta=25°C)
Bunlar, standart test koşullarında (ortam sıcaklığı 25°C, her renk için IF=150mA) ölçülen tipik performans parametreleridir.
- Işık Akısı (Iv):Toplam görünür ışık çıkışı.
- Kırmızı ışık: Tipik değer 25 lümen (lm), aralık 13.9-39.8 lm.
- Yeşil ışık: Tipik değer 40 lm, aralık 13.9-51.7 lm.
- Mavi ışık: Tipik değer 8.5 lm, aralık 4.9-18.1 lm.
- Işık şiddeti (Iv):Belirli bir yöndeki ışık çıkışı (kandela). Tipik değerler 7550 mcd (kırmızı), 12100 mcd (yeşil) ve 2550 mcd (mavi).
- Görüş açısı (2θ1/2):Tipik değer 120 derece (110-130 derece aralığı). Bu, ışık şiddetinin tepe değerinin en az yarısı olduğu tam açıdır.
- Ana dalga boyu (λd):Işığın algılanan rengi.
- Kırmızı ışık: Tipik değer 622 nm (617-629 nm).
- Yeşil ışık: Tipik değer 525 nm (518-530 nm).
- Mavi ışık: Tipik değer 457 nm (455-470 nm).
- İleri yönlü voltaj (VF):LED'in test akımı altındaki voltaj düşüşü.
- Kırmızı ışık: Tipik değer 2.3V (1.8-2.8V).
- Yeşil ışık: Tipik değer 3.4V (2.7-3.7V).
- Mavi Işık: Tipik değer 3.2V (2.7-3.7V).
- Ters Akım (IR):5V ters öngerilim altında maksimum 10 μA. LED'ler ters voltajda çalışmak üzere tasarlanmamıştır.
3. Sınıflandırma Sistemi Açıklaması
Seri üretim tutarlılığını sağlamak için, LED'ler kritik optik ve elektriksel parametrelere göre sınıflandırılır (binleme). Bu, tasarımcıların belirli uygulamaların renk ve parlaklık düzgünlüğü gereksinimlerini karşılayan bileşenleri seçmesine olanak tanır.
3.1 Işık Akısı Sınıflandırması
LED'ler, 150mA'de ölçülen ışık çıkışlarına göre sınıflandırılır. Her renk için sınıf aralıkları, tam minimum-maksimum spesifikasyon aralığını kapsamak için örtüşür.
- Kırmızı Işık (R):R1'den R4'e kadar sınıflandırma, 13.9 lm'den 39.8 lm'ye kadar kapsar.
- Yeşil ışık (G):G1'den G5'e kadar sınıflandırma, 13.9 lm'den 51.7 lm'ye kadar kapsar.
- Mavi ışık (B):B1'den B5'e kadar sınıflandırma, 4.9 lm'den 18.1 lm'ye kadar kapsar.
Her sınıf içindeki ışık akısı değerleri ±%11 toleransa izin verir.
3.2 İleri Yönlü Voltaj Sınıflandırması
LED'ler, devre tasarımına ve güç kaynağı seçimine yardımcı olmak için ileri yönlü voltaj düşüşlerine göre sınıflandırılır.
- Kırmızı Işık:Tek bir sınıflandırma "1828", 1.8V ile 2.8V arasını kapsar.
- 绿光 & Mavi ışık:Tek bir sınıflandırma "2737", 2.7V ile 3.7V arasını kapsar.
±0.1V toleransa izin verilir.
3.3 Ana Dalga Boyu Sınıflandırması
Renge duyarlı uygulamalar için, ton tutarlılığını sağlayan en kritik sınıflandırmadır.
- Kırmızı Işık:RA (617-621 nm), RB (621-625 nm), RC (625-629 nm) aralıkları.
- Yeşil ışık:GA'dan GD'ye (518-530 nm, yaklaşık 3 nm adımlarla) aralıkları.
- Mavi ışık:BA'dan BE'ye kadar sınıflandırma (455-470 nm, yaklaşık 3 nm adımlarla).
Ana dalga boyu için ±1 nm toleransa izin verilir.
4. Performans Eğrisi Analizi
4.1 Spektral Dağılım
Tipik bir spektral dağılım eğrisi, her bir chip'in farklı dalga boylarında yaydığı ışığın göreceli yoğunluğunu gösterir. Kırmızı ışık chip'i yaklaşık 622nm merkez dalga boyunda dar bir bant içinde ışık yayar. Yeşil ışık chip'i yaklaşık 525nm'de, mavi ışık chip'i ise yaklaşık 457nm'de ışık yayar. Bu spektral tepe noktalarının saflığı, doygun renklerin elde edilmesi için çok önemlidir. Algılanan parlaklığı anlamak için bu eğri, standart insan gözü tepki eğrisi (V(λ)) ile karşılaştırılmalıdır.
4.2 Radyasyon Deseni
Işınım karakteristik diyagramı, ışık şiddetinin uzaysal dağılımını (göreceli şiddet vs. açı) göstermektedir. Eğri, geniş, Lambert benzeri bir yayılım modelini, tipik 120 derecelik görüş açısını, merkezi bölgede oldukça düzgün bir şiddeti ve kenarlara doğru azalmayı doğrulamaktadır.
4.3 İleri Akım vs. İleri Voltaj (I-V Eğrisi)
Mavi ışık çipi (ve diğer çipler) için I-V eğrisi, akım ve voltaj arasındaki üstel ilişkiyi gösterir. Açma voltajının altında (mavi/yeşil için ~2.7V, kırmızı için ~1.8V) neredeyse hiç akım akmaz. Bu eşiğin üzerinde, voltajdaki küçük bir artışla akım hızla yükselir. Bu özellik, termal kaçak oluşumunu önlemek ve kararlı ışık çıkışı sağlamak için sabit voltaj kaynağı yerine sabit akım sürücüsü kullanılmasını gerektirir.
4.4 Ana Dalga Boyu vs. İleri Akım
Kırmızı, yeşil ve mavi çiplerin bu eğrileri, yayılan rengin (ana dalga boyu) sürücü akımına bağlı olarak nasıl değiştiğini göstermektedir. Genellikle, akım arttıkça, eklem sıcaklığı yükselir ve bu da dalga boyunda hafif bir kaymaya neden olur (InGaN tabanlı yeşil/mavi LED'ler için genellikle daha uzun dalga boylarına doğru). Farklı parlaklık seviyelerinde hassas renk kararlılığı gerektiren uygulamalar için bu etki oldukça önemlidir.
4.5 Göreceli Işık Şiddeti vs. İleri Yönlü Akım
Bu eğri, ışık çıkışının (referans değere göre) sürücü akımının bir fonksiyonu olarak nasıl değiştiğini tanımlar. Düşük akımlarda genellikle doğrusaldır, ancak yüksek akımlarda termal etkiler ve verim düşüşü nedeniyle doygunluk veya düşüş görülebilir. Bu eğri, parlaklık ile verim/ısı arasındaki denge ilişkisini ortaya koyar.
4.6 Maksimum İzin Verilen İleri Yönlü Akım vs. Sıcaklık
Bu azaltma eğrisi termal yönetim için çok önemlidir. Maksimum güvenli sürekli ileri akımın ortam (veya kasa) sıcaklığının bir fonksiyonu olarak nasıl değiştiğini gösterir. Sıcaklık arttıkça, maksimum izin verilen akım doğrusal olarak düşer. Örneğin, 85°C'de izin verilen akım, 25°C'deki 150mA anma değerinden önemli ölçüde daha düşüktür. Tasarımcılar, LED'in uygulamanın çalışma ortamında aşırı sürülmemesini sağlamak için bu grafiği kullanmalıdır.
5. Mekanik ve Paketleme Bilgileri
5.1 Paket Boyutları
LED, standart 5050 SMT paketleme kullanır. Anahtar boyutlar aşağıdaki gibidir:
- Paket Uzunluğu: 5.0 mm
- Paket Genişliği: 5.0 mm
- Paket Yüksekliği (Tipik): 1.6 mm
5.2 Bacak Düzeni ve Polarite Tanımlama
Bu paket, her sırada üç olmak üzere iki sıra halinde düzenlenmiş altı pine sahiptir. Üstten bakıldığında, pin numaralandırması genellikle saat yönünün tersinedir. Veri sayfasındaki şema, kırmızı, yeşil ve mavi çiplerin anot ve katot pinlerini açıkça belirtir. Doğru polarite tanımlama, montaj sırasında LED'in ters polarize edilmesini önlemek için çok önemlidir. Alttan görünüm, PCB üzerinde yönlendirmeye yardımcı olmak için genellikle bir polarite işareti (kesik köşe veya nokta gibi) içerir.
6. Kaynak ve Montaj Kılavuzu
6.1 Reflow Lehimleme Parametreleri
Önerilen kızılötesi (IR) reflow lehimleme sıcaklık profili, kritik bir proses parametresidir.
- Tepe sıcaklığı:Maksimum 260°C.
- Likidüs üzeri süre (TAL):Lehim noktasının erime noktası üzerinde kaldığı süre kontrol edilmeli, genellikle tepe sıcaklığında 10 saniye tutulması önerilir.
- Isınma/Soğuma hızı:Plastik paketleme ve iç bağlantı tellerine olan termal şoku en aza indirmek için ısıtma ve soğutma hızının (örneğin, 1-3°C/saniye) kontrol edilmesi önerilir.
6.2 El Lehimleme
El ile lehimleme gerekliyse, özel dikkat gösterilmelidir:
- Lehimleme ucunun sıcaklığı maksimum 350°C ile sınırlandırılmalıdır.
- Her pimin temas süresini en fazla 3 saniye ile sınırlayın.
- LED'e aşırı ısı transferini önlemek için, lehim noktası ile paket gövdesi arasındaki bacaklara bir ısı emici (örneğin cımbız) uygulayın.
6.3 Depolama Koşulları
Cihazlar, orijinal nem korumalı torbalarında, kurutucu ile birlikte, -40°C ile +100°C arasındaki sıcaklıklarda ve yoğuşma olmayan bir ortamda saklanmalıdır. Mühürlü torba açıldıktan sonra, cihazın ortam nemine maruz kalma süresi, MSL seviyesi (Seviye 3) ile sınırlıdır.
7. Paketleme ve Sipariş Bilgileri
7.1 Makara ve Taşıma Bandı Özellikleri
LED'ler, otomatik yüzey montaj makineleri için uygun, çıkıntılı taşıyıcı bantlı makaralar halinde tedarik edilir.
- Taşıyıcı Bant Boyutları:Yuva Boyutu (Boyut A): 5.70±0.10 mm, (Boyut B): 5.38±0.10 mm, Derinlik (Boyut C): 1.60±0.10 mm.
- Makara Boyutu:Standart 13 inç (330mm) makara boyutu sağlanmıştır.
- Her Tepsideki Miktar:Standart paketleme her tepside 1000 adettir. Minimum sipariş miktarı her tepside 250 veya 500 adet olabilir.
7.2 Etiket Açıklaması
Makara etiketi, üzerindeki LED'lerin sınıflandırma kodunu belirtir:
- CAT:Işık şiddeti seviyesi (ışık akısı sınıflandırmasına dayalı).
- HUE:Ana dalga boyu sınıfı (dalga boyu sınıflandırma kodu).
- REF:İleri yön gerilim sınıfı (gerilim sınıflandırma kodu).
- LOT No:İzlenebilir parti numarası.
- P/N:Tam ürün numarası.
- Miktar:Makara üzerindeki miktar.
8. Uygulama Tasarımı Hususları
8.1 Sürücü Devre Tasarımı
Kırmızı ışık (~2.3V) ve yeşil/mavi ışık (~3.4V) çiplerinin ileri voltajları farklı olduğundan, akımın eşit olması isteniyorsa, tek bir akım sınırlama direnci ile basit seri bağlantı yapmak en iyi çözüm değildir. Önerilen yöntem, her renk kanalı için bağımsız akım sınırlama dirençleri kullanmak veya daha iyisi, çok kanallı özel sabit akımlı LED sürücü IC'leri kullanmaktır. Bu, güç kaynağı voltajındaki değişimler veya VFPWM (Darbe Genişlik Modülasyonu), parlaklık ve renk tutarlılığını herhangi bir akım seviyesinde koruyarak dimleme ve renk karışımı için tercih edilen yöntemdir; çünkü görev döngüsü değiştirilirken sabit akım (ve dolayısıyla kararlı renk noktası) korunabilir.
8.2 Termal Yönetim
Her LED 150mA'de yeşil/mavi için 0.555W'a kadar güç tüketebilir. Bir devre kartında birden fazla LED kullanıldığında toplam ısı çıkışı önemli olabilir. Doğru termal tasarım çok önemlidir:
- PCB Yerleşimi:LED'in termal pedine (varsa) veya bacaklarına ısıyı iletmek için yeterli bakır folyo alanına (termal ped) sahip bir PCB kullanın ve bunu bağlayın.
- Termal Vias:LED pedinin altına, ısıyı iç toprak katmanına veya kartın arka yüzüne aktarmak için bir dizi termal via yerleştirin.
- Derecelendirme Azaltma:Maksimum akım ve sıcaklık derecelendirme eğrisine mutlaka başvurun. Yüksek ortam sıcaklığına sahip uygulamalarda, eklem sıcaklığının 115°C'nin altında kalmasını sağlamak için sürücü akımı buna göre azaltılmalıdır.
8.3 Optik Tasarım
120 derecelik geniş görüş açısı genel aydınlatma için avantajlıdır, ancak odaklanmış bir ışın demeti gerektiren uygulamalarda ikincil optik elemanlara (lensler, reflektörler) ihtiyaç duyulabilir. Işık kılavuzu tüpü uygulamaları için, küçük ışık yayan alanı ve geniş görüş açısı verimli bir kuplaj için avantaj sağlar. Renk karışımı tasarlanırken, hedef konumda homojen bir karışık renk elde etmek için kırmızı, yeşil ve mavi emisyon modlarının uzamsal örtüşmesi dikkate alınmalıdır.
9. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma
Erken RGB LED paketleri veya ayrık tek renkli LED'lerle karşılaştırıldığında, bu cihaz birkaç temel avantaj sunar:
- Entegrasyon:Üç çip tek bir SMT paketinde entegre edilmiştir, üç ayrı LED kullanımına kıyasla PCB alanından tasarruf sağlar ve montajı basitleştirir.
- Bağımsız Kontrol:6 pinli tasarım, her renk için gerçekten bağımsız anot/katot erişimi sağlar; ortak anot veya ortak katotlu 4 pinli RGB LED'lere kıyasla daha yüksek esneklik sunar. Bu, daha yüksek voltajlı işlemler için seri bağlantı gibi daha karmaşık sürücü şemalarının uygulanmasını mümkün kılar.
- Performans:"Ultra yüksek parlaklık" çip kullanımı, aynı paket boyutunda standart ürünlere kıyasla daha yüksek verimlilik ve ışık çıkışına sahip olduğunu gösterir.
- Uygunluk:Modern çevre düzenlemelerine (RoHS, REACH, halojensiz) tam uyum temel bir gerekliliktir, ancak burada açıkça teyit edilmektedir.
10. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)
10.1 Üç rengin tümünü tek bir 5V güç kaynağı ve bir direnç ile sürebilir miyim?
En iyi çözüm değildir. Yeşil ve mavi LED'lerin ileri voltajı (∼3.4V), 5V güç kaynağı altında akım sınırlama direnci için yalnızca ∼1.6V bırakır, bu da kararlı bir akım kontrolüne izin verir. Ancak, kırmızı LED (∼2.3V) kendi direncinde ∼2.7V'luk bir voltaj düşüşüne sahip olacaktır. Üç renk için de aynı direnç değerini kullanmak, farklı VFdeğerleri nedeniyle, akım ve parlaklık seviyelerinde büyük farklılıklara yol açacaktır. Bağımsız dirençler veya sabit akım sürücüleri kullanılması gerekmektedir.
10.2 Işık akısı (lm) ve ışık şiddeti (mcd) arasındaki fark nedir?
Işık akısı (lümen), bir ışık kaynağının tüm yönlerde yaydığı toplam görünür ışığı ölçer. Işık şiddeti (kandela), bir ışık kaynağının belirli bir yönde ne kadar parlak göründüğünü ölçer. Bu gibi geniş görüş açılı LED'ler için şiddet değeri genellikle eksen üzerinde ölçülen tepe değeridir. Toplam ışık akısı aydınlatmanın genel ışık çıkışını daha iyi yansıtırken, ışık şiddeti belirli bir açıdan bakılan bir gösterge ışığıyla ilgilidir.
10.3 Bu RGB LED ile beyaz ışık nasıl elde edilir?
Beyaz ışık, uygun şiddetteki kırmızı, yeşil ve mavi ışıkların karıştırılmasıyla üretilir. Kesin oran, belirli kromatiklik hedefine (örneğin, soğuk beyaz, sıcak beyaz) ve bireysel LED'lerin spektral özelliklerine bağlıdır. Çip verimliliği ve sınıflandırma farklılıkları nedeniyle, tutarlı, yüksek kaliteli bir beyaz ışık noktası elde etmek genellikle sistem içinde ayrı bir kalibrasyon veya bir renk sensörü kullanılarak geri bildirim gerektirir. Bu, özel beyaz ışık LED fosforu kullanmaktan daha karmaşıktır.
10.4 Maksimum bağlantı sıcaklığı neden sadece 115°C'dir?
Junction sıcaklık limiti, LED çipinde, bağlama tellerinde ve paketlemede kullanılan malzemeler tarafından belirlenir. Aşırı ısınma, performans bozulma mekanizmalarını hızlandırır, ışık çıkışını (ışık azalması) düşürür ve felaket niteliğinde arızalara yol açabilir. Maksimum Tjveya maksimum T'ye yakın
Altında çalıştırmak, cihazın kullanım ömrünü önemli ölçüde kısaltacaktır. İyi bir termal tasarım, çalışma sırasındaki bağlantı sıcaklığını mümkün olduğunca düşük tutmayı amaçlar.
11. Pratik Tasarım ve Kullanım Örnekleri
11.1 Örnek: Tüketici Elektroniği Cihazı Durum Göstergesi
Akıllı ev cihazlarında, tek bir 5050 RGB LED, birden fazla durum kodu sağlayabilir: kırmızı hata, yeşil hazır, mavi Bluetooth eşleştirme, sarı (kırmızı+yeşil) bekleme modu vb. Geniş görüş açısı, her yönden görülebilirliği sağlar. Bu LED, üç PWM özellikli GPIO pini ve üç akım sınırlama direncinden (örneğin, 3.3V veya 5V güç kaynağından yaklaşık 20mA sürerken 15-20Ω) oluşan basit bir mikrodenetleyici ile sürülebilir. Düşük akım, ömrü uzatır ve ısıyı en aza indirir.
11.2 Örnek: Küçük Tabela Arka Aydınlatması
Akrilik bir tabelanın kenar aydınlatması için, bu tür birkaç LED kenar boyunca yerleştirilebilir. Geniş görüş açıları, ışığın akriliğe bağlanmasına yardımcı olur. Bunları seri diziler halinde düzenleyerek (örneğin, tüm kırmızı LED'ler seri, tüm yeşil LED'ler seri, tüm mavi LED'ler seri), daha yüksek voltajlı, daha düşük akımlı sürücüler kullanılabilir, bu da verimliliği artırır. Bağımsız kontrol, tabelanın renginin dinamik olarak programlanmasına olanak tanır. Termal yönetim, akriliğin veya montaj alt tabakasının, tüm LED dizisinden gelen ısıyı dağıtabileceğinden emin olmayı içerir.
12. Çalışma Prensibi
Bu cihaz, yarı iletken malzemelerdeki elektrolüminesans prensibiyle çalışır. p-n eklemine uygulanan ileri yönlü voltaj, çipin bant aralığı enerjisini aştığında, elektronlar ve delikler yeniden birleşerek enerjiyi foton (ışık) formunda salar. Yayılan ışığın rengi (dalga boyu), yarı iletken malzemenin bant aralığı enerjisi tarafından belirlenir: kırmızı ışık (∼622 nm) için GaInAlP malzemesi, yeşil ışık (∼525 nm) ve mavi ışık (∼457 nm) için InGaN malzemesi kullanılır. Bu farklı malzemelerden yapılmış üç bağımsız yarı iletken çip, bir yansıtıcı kupa içine yerleştirilir ve şeffaf veya dağınık reçine ile kapsüllenerek tam bir LED paketi oluşturulur.
13. Teknoloji Trendleri
LED Spesifikasyon Terimlerinin Detaylı Açıklaması
LED Teknik Terimler Tam Açıklaması
I. Optoelektronik Performans Temel Göstergeleri
| Terim | Birim/Gösterim | Popüler Açıklama | Neden Önemli |
|---|---|---|---|
| Işık Etkinliği (Luminous Efficacy) | lm/W (lümen/vat) | Watt başına üretilen ışık akısı, ne kadar yüksekse o kadar enerji tasarrufludur. | Aydınlatma armatürünün enerji verimliliği sınıfını ve elektrik maliyetini doğrudan belirler. |
| Işık Akısı (Luminous Flux) | lm (lümen) | Bir ışık kaynağı tarafından yayılan toplam ışık miktarı, halk arasında "parlaklık" olarak adlandırılır. | Bir armatürün yeterince parlak olup olmadığını belirler. |
| Işık açısı (Viewing Angle) | ° (derece), örneğin 120° | Işık şiddetinin yarıya düştüğü açı, ışık hüzmesinin genişliğini belirler. | Işık dağılımı ve homojenliğini etkiler. |
| Renk sıcaklığı (CCT) | K (Kelvin), örn. 2700K/6500K | Işığın sıcak veya soğuk rengi, düşük değer sarı/sıcak, yüksek değer beyaz/soğuk tonlara kayar. | Aydınlatmanın atmosferini ve uygun kullanım alanlarını belirler. |
| Renk Geri Verim İndeksi (CRI / Ra) | Birimsiz, 0–100 | Işık kaynağının nesnelerin gerçek renklerini yansıtma yeteneği, Ra≥80 iyi kabul edilir. | Renk gerçekliğini etkiler; alışveriş merkezleri, sanat galerileri gibi yüksek gereksinimli mekanlarda kullanılır. |
| Renk sapması (SDCM) | MacAdam elips adım sayısı, örneğin "5-step" | Renk tutarlılığının niceliksel göstergesi, adım sayısı ne kadar küçükse renk tutarlılığı o kadar yüksektir. | Aynı parti aydınlatma armatürlerinin renklerinde fark olmamasını garanti eder. |
| Baskın Dalga Boyu (Dominant Wavelength) | nm (nanometre), örneğin 620nm (kırmızı) | Renkli LED'lerin renklerine karşılık gelen dalga boyu değerleri. | Kırmızı, sarı, yeşil gibi tek renkli LED'lerin renk tonunu belirler. |
| Spectral Distribution | Dalga Boyu vs. Yoğunluk Eğrisi | LED'in yaydığı ışığın farklı dalga boylarındaki yoğunluk dağılımını gösterir. | Renk oluşturma ve renk kalitesini etkiler. |
II. Elektriksel Parametreler
| Terim | Semboller | Popüler Açıklama | Tasarım Hususları |
|---|---|---|---|
| Forward Voltage (Forward Voltage) | Vf | LED'in yanması için gereken minimum voltaj, bir tür "başlangıç eşiği" gibidir. | Sürücü güç kaynağı voltajı ≥Vf olmalıdır, birden fazla LED seri bağlandığında voltajlar toplanır. |
| İleri Yön Akımı (Forward Current) | If | LED'in normal şekilde ışık yaymasını sağlayan akım değeri. | Genellikle sabit akım sürücü kullanılır, akım parlaklığı ve ömrü belirler. |
| Maksimum Darbe Akımı (Pulse Current) | Ifp | Kısa süreliğine tolere edilebilen tepe akımı, dimleme veya flaş için kullanılır. | Darbe genişliği ve görev döngüsü sıkı bir şekilde kontrol edilmelidir, aksi takdirde aşırı ısınma hasarı meydana gelir. |
| Ters Gerilim (Reverse Voltage) | Vr | LED'nin dayanabileceği maksimum ters voltaj, aşılırsa delinme meydana gelebilir. | Devrede ters bağlantı veya voltaj darbelerinin önlenmesi gerekir. |
| Termal Direnç (Thermal Resistance) | Rth (°C/W) | Isının çipten lehim noktasına iletilmesindeki direnç, değer ne kadar düşükse ısı dağılımı o kadar iyidir. | Yüksek ısıl direnç daha güçlü soğutma tasarımı gerektirir, aksi takdirde jonksiyon sıcaklığı yükselir. |
| Elektrostatik deşarj dayanımı (ESD Immunity) | V (HBM), örneğin 1000V | Elektrostatik darbe direnci, değer ne kadar yüksekse elektrostatik hasara karşı o kadar dayanıklıdır. | Üretimde, özellikle yüksek hassasiyetli LED'ler için elektrostatik koruma önlemleri alınmalıdır. |
Üç, Isı Yönetimi ve Güvenilirlik
| Terim | Kritik Göstergeler | Popüler Açıklama | Etki |
|---|---|---|---|
| Junction Temperature (Junction Temperature) | Tj (°C) | LED çipinin içindeki gerçek çalışma sıcaklığı. | Her 10°C düşüşte, ömür iki katına çıkabilir; aşırı yüksek sıcaklık ışık azalmasına ve renk kaymasına neden olur. |
| Işık Akısı Azalması (Lumen Depreciation) | L70 / L80 (saat) | Parlaklığın başlangıç değerinin %70'ine veya %80'ine düşmesi için gereken süre. | LED'in "kullanım ömrü"nün doğrudan tanımı. |
| Lumen Bakım Oranı (Lumen Maintenance) | % (örneğin %70) | Belirli bir süre kullanımdan sonra kalan parlaklık yüzdesi. | Uzun süreli kullanım sonrası parlaklık koruma yeteneğini karakterize eder. |
| Renk Kayması (Color Shift) | Δu′v′ veya MacAdam Elipsi | Kullanım sırasında renkteki değişim derecesi. | Aydınlatma sahnesinin renk tutarlılığını etkiler. |
| Thermal Aging | Malzeme performansında düşüş | Uzun süreli yüksek sıcaklığa bağlı olarak kapsülleme malzemesinde bozulma. | Parlaklıkta azalmaya, renk değişimine veya açık devre arızasına yol açabilir. |
Dört, Paketleme ve Malzemeler
| Terim | Yaygın Tipler | Popüler Açıklama | Özellikler ve Uygulamalar |
|---|---|---|---|
| Paketleme Türü | EMC, PPA, Seramik | Çipi koruyan ve optik, termal arayüz sağlayan kasa malzemesi. | EMC ısıya dayanıklı ve düşük maliyetli; seramik ısı dağıtımı üstün ve uzun ömürlü. |
| Çip yapısı | Düz montaj, ters montaj (Flip Chip) | Çip elektrot düzenleme yöntemi. | Flip-chip daha iyi ısı dağılımı, daha yüksek ışık verimliliği sağlar, yüksek güç için uygundur. |
| Fosfor kaplama | YAG, silikat, nitrür | Mavi ışık çipi üzerine kaplanır, bir kısmı sarı/kırmızı ışığa dönüştürülür ve beyaz ışık oluşturmak için karıştırılır. | Farklı fosforlar, ışık verimliliğini, renk sıcaklığını ve renksel geriverimi etkiler. |
| Lens/Optik Tasarım | Düz, mikrolens, toplam iç yansıma | Paket yüzeyindeki optik yapı, ışık dağılımını kontrol eder. | Işık açısını ve ışık dağılım eğrisini belirler. |
V. Kalite Kontrolü ve Sınıflandırma
| Terim | Sınıflandırma İçeriği | Popüler Açıklama | Amaç |
|---|---|---|---|
| Işık akısı sınıflandırması | Kodlar, örneğin 2G, 2H | Parlaklık seviyelerine göre gruplandırın, her grubun minimum/maksimum lümen değeri vardır. | Aynı parti ürünlerin parlaklığının tutarlı olmasını sağlayın. |
| Voltaj sınıflandırması | Kodlar örneğin 6W, 6X | İleri voltaj aralığına göre gruplandırma. | Sürücü güç kaynağı eşleştirmesini kolaylaştırır, sistem verimliliğini artırır. |
| Renk ayrımı sınıflandırması | 5-step MacAdam ellipse | Renk koordinatlarına göre gruplandırın, renklerin çok küçük bir aralıkta kalmasını sağlayın. | Renk tutarlılığını sağlayın, aynı armatür içinde renk düzensizliğinden kaçının. |
| Renk Sıcaklığı Sınıflandırması | 2700K, 3000K vb. | Renk sıcaklığına göre gruplandırılmıştır, her grubun karşılık gelen bir koordinat aralığı vardır. | Farklı senaryoların renk sıcaklığı ihtiyaçlarını karşılar. |
VI. Test ve Sertifikasyon
| Terim | Standart/Test | Popüler Açıklama | Anlam |
|---|---|---|---|
| LM-80 | Lümen Bakım Testi | Sabit sıcaklık koşullarında uzun süreli yanma ile parlaklık azalma verileri kaydedilir. | LED ömrünü hesaplamak için kullanılır (TM-21 ile birlikte). |
| TM-21 | Ömür Tahmin Standardı | LM-80 verilerine dayanarak gerçek kullanım koşullarındaki ömrü hesaplamak. | Bilimsel ömür tahmini sağlamak. |
| IESNA Standardı | Aydınlatma Mühendisliği Derneği Standardı | Optik, elektrik ve termal test yöntemlerini kapsar. | Sektörde kabul görmüş test dayanağı. |
| RoHS / REACH | Çevre Sertifikası | Ürünün zararlı maddeler (kurşun, cıva gibi) içermediğinden emin olun. | Uluslararası pazara giriş için erişim koşulları. |
| ENERGY STAR / DLC | Enerji verimliliği sertifikasyonu | Aydınlatma ürünleri için enerji verimliliği ve performans sertifikasyonu. | Genellikle devlet alımlarında, sübvansiyon projelerinde kullanılır ve piyasa rekabet gücünü artırır. |