LTST-C28NBEGK-2A SMD LED Veri Sayfası - 2.8x3.5x0.25mm - Kırmızı/Mavi/Yeşil - 10-20mA - İngilizce Teknik Belge

1. Ürüne Genel Bakış

LTST-C28NBEGK-2A, modern, alanı kısıtlı elektronik uygulamalar için tasarlanmış, tam renkli, ekstra ince bir yüzey montaj cihazı (SMD) LED'dir. Bu bileşen, tek bir kompakt paket içinde üç ayrı LED çipini entegre ederek, ortak bir kaplama alanından kırmızı, mavi ve yeşil ışık üretimini sağlar. Temel tasarım hedefi, çeşitli gösterge ve arka aydınlatma işlevleri için uygun yüksek parlaklık çıktısı sunarken, otomatik montaj süreçlerini kolaylaştırmaktır.

1.1 Temel Avantajlar

Cihaz, tasarımcılar ve üreticiler için birkaç önemli avantaj sunar. 0.25mm'lik ultra ince profili, dikey alanın çok değerli olduğu, ultra ince mobil cihazlar veya ekranlar gibi uygulamalar için idealdir. Paket, EIA standartlarına uyarak, geniş bir yelpazedeki otomatik al-yerleştir ve kızılötesi reflow lehimleme ekipmanlarıyla uyumluluğu garanti eder; bu da yüksek hacimli üretimi kolaylaştırır. Ayrıca, gelişmiş InGaN (mavi/yeşil için) ve AlInGaP (kırmızı için) yarı iletken malzemelerinin kullanımı, yüksek ışık verimliliği ve mükemmel renk saflığı sağlar.

1.2 Hedef Pazar ve Uygulamalar

Bu LED, tüketici elektroniği, telekomünikasyon ve endüstriyel ekipman pazarlarını hedeflemektedir. Tipik uygulamaları şunları içerir ancak bunlarla sınırlı değildir: akıllı telefonlar, tabletler ve dizüstü bilgisayarlarda tuş takımı ve klavye durum göstergeleri ve arka aydınlatma; ağ ekipmanlarında ve ev aletlerinde sinyal ve sembol aydınlatması; ve tek bir nokta kaynağından birden fazla renk gerektiren mikro ekranlar veya dekoratif aydınlatma. Güvenilirliği ve uyumluluğu, onu hem taşınabilir hem de sabit elektronik ürünler için çok yönlü bir seçim haline getirir.

2. Derin Teknik Parametre Analizi

Başarılı bir devre tasarımı ve performans tahmini için elektriksel ve optik parametrelerin derinlemesine anlaşılması çok önemlidir.

2.1 Absolute Maximum Ratings

Cihazın bu limitlerin ötesinde çalıştırılması kalıcı hasara neden olabilir. Maksimum DC ileri akım (I_F) mavi ve yeşil çipler için 10 mA, kırmızı çip için 20 mA olarak belirtilmiştir; tümü 25°C ortam sıcaklığında (T_a) geçerlidir. Maksimum güç dağılımı mavi/yeşil için 38 mW, kırmızı için 50 mW'dır. Cihaz, darbe koşullarında (1/10 görev döngüsü, 0.1ms darbe genişliği) 40 mA'lik bir tepe ileri akıma dayanabilir. Çalışma sıcaklığı aralığı -20°C ile +80°C arasındadır ve depolama koşulları -30°C ile +85°C arasındadır. Bileşen, 260°C tepe sıcaklıkta maksimum 10 saniye süreyle kızılötesi reflow lehimleme için derecelendirilmiştir.

2.2 Elektriksel ve Optik Karakteristikler

Bu parametreler standart test koşullarında (T_a=25°C, I_F=2mA) ölçülmüştür. Işık şiddeti (I_V) renge göre değişir: Mavi için 18.0-45.0 mcd, Kırmızı için 28.0-71.0 mcd ve Yeşil için 112.0-280.0 mcd aralığındadır. Tipik görüş açısı (2θ_1/2) 120 derecedir, geniş ve dağınık bir ışık deseni sağlar. İleri yön gerilimi (V_F), güç kaynağı tasarımı için bir diğer kritik parametredir: Mavi ve Yeşil LED'lerin V_F aralığı 2.2V ila 3.0V iken, Kırmızı LED 2mA'de 1.2V ile 2.2V arasında çalışır. Ters yön kaçak akımı (I_R) tüm renkler için 5V ters gerilim (V) altında 10 μA'dan az olması garanti edilir._R) 5V için tüm renklerde.

2.3 Spektral Özellikler

Yayılan ışığın rengi, dalga boyu ile tanımlanır. Tipik tepe emisyon dalga boyu (λ_PMavi için 465 nm, kırmızı için 632 nm ve yeşil için 518 nm'dir. Algılanan renk ile daha yakından ilişkili olan baskın dalga boyu (λ_d), belirli aralıklara sahiptir: Mavi 465-475 nm, Yeşil ise 525-535 nm aralığındadır. Renk saflığının bir göstergesi olan spektral çizgi yarı genişliği (Δλ), tipik olarak mavi için 25 nm, kırmızı için 20 nm ve yeşil için 35 nm'dir. Bu değerler 1931 CIE kromatiklik diyagramından türetilmiştir.

3. Sınıflandırma Sistemi Açıklaması

Üretimde renk ve parlaklık tutarlılığını sağlamak için, LED'ler temel performans metriklerine göre sınıflara ayrılır.

3.1 Işık Şiddeti Gruplandırması

LED'ler, 2mA standart test akımındaki ışık çıkışlarına göre sınıflandırılır. Her rengin, minimum ve maksimum ışık şiddeti değerleri olan belirli grup kodları vardır. Örneğin, Mavi LED'ler M Grubu (18.0-28.0 mcd) ve N Grubu (28.0-45.0 mcd) olarak sınıflandırılır. Kırmızı LED'ler N Grubu (28.0-45.0 mcd) ve P Grubu (45.0-71.0 mcd) kullanır. Genellikle daha parlak olan Yeşil LED'ler ise R Grubu (112.0-180.0 mcd) ve S Grubu (180.0-280.0 mcd) olarak ayrılır. Her bir ışık şiddeti grubu içinde ±%15'lik bir tolerans uygulanır.

3.2 Renk Tonu (Baskın Dalga Boyu) Sınıflandırması

Tam renkli ekranlar gibi hassas renk eşleştirmesi gerektiren uygulamalar için LED'ler ayrıca baskın dalga boylarına göre de sınıflandırılır. Mavi LED'ler B Sınıfı (465.0-470.0 nm) ve C Sınıfı (470.0-475.0 nm) olarak mevcuttur. Yeşil LED'ler C Sınıfı (525.0-530.0 nm) ve D Sınıfı (530.0-535.0 nm) olarak mevcuttur. Her bir baskın dalga boyu sınıfı için tolerans sıkı bir ±1 nm'dir. Hem yoğunluk hem de dalga boyu için belirli sınıf kodu, ürün ambalajında işaretlenerek tasarımcıların tam renk ve parlaklık gereksinimlerini karşılayan bileşenleri seçmelerine olanak tanır.

4. Performans Eğrisi Analizi

Grafiksel veriler, değişen koşullar altında cihaz davranışına dair daha derin bir anlayış sağlar; bu, sağlam bir tasarım için gereklidir.

4.1 Akım vs. Gerilim (I-V) ve Işık Şiddeti

Bir LED'in ileri yönlü gerilimi (V_F) sabit değildir; ileri yönlü akım (I_F) ile artar. Tipik eğriler, her renk yongası için bu ilişkiyi gösterir. Belirli bir akım için kırmızı LED, genellikle mavi ve yeşil LED'lere kıyasla daha düşük bir ileri yönlü gerilime sahiptir; bu durum, farklı yarı iletken malzemesi (AlInGaP vs. InGaN) ile tutarlıdır. Benzer şekilde, ışık şiddeti, daha yüksek akımlarda doyuma ulaşma potansiyeli olmadan önce, akımla süper-lineer olarak artar. Tasarımcılar, cihazın termal ve elektriksel sınırları içinde kalırken istenen parlaklığı elde etmek için uygun akım sınırlama dirençlerini veya sabit akım sürücülerini seçmek üzere bu eğrileri kullanmalıdır.

4.2 Sıcaklık Bağımlılığı

LED performansı, eklem sıcaklığından önemli ölçüde etkilenir. Sıcaklık arttıkça, belirli bir akım için ileri voltaj genellikle hafifçe azalırken, ışık çıktısı düşer. Veri sayfası, bağıl ışık şiddetini ortam sıcaklığının bir fonksiyonu olarak gösteren tipik güç azaltma eğrileri sağlar. Bu ilişkiyi anlamak, geniş bir sıcaklık aralığında çalışan veya termal yönetimi zayıf ortamlarda kullanılan uygulamalar için kritiktir, çünkü uzun vadeli parlaklık stabilitesini ve renk noktasını etkiler.

4.3 Spektral Dağılım

Spektral güç dağılım eğrileri, her bir renk için farklı dalga boyları boyunca yayılan ışığın bağıl yoğunluğunu gösterir. Mavi ve yeşil InGaN çipleri tipik olarak, tepe dalga boyları etrafında merkezlenmiş daha dar, daha Gauss benzeri bir dağılım sergiler. Kırmızı AlInGaP çipinin biraz farklı bir spektral şekli olabilir. Bu eğriler, renk sensörleri, filtreler içeren veya belirli spektral içeriğin gerekli olduğu uygulamalar için önemlidir, çünkü sadece baskın rengi değil, aynı zamanda komşu dalga boylarında yayılan ışık miktarını da gösterirler.

5. Mekanik ve Paket Bilgileri

5.1 Paket Boyutları ve Pin Ataması

LTST-C28NBEGK-2A, standart bir SMD ayak izine uygundur. Paket boyutları, tüm kritik ölçüleri milimetre cinsinden gösteren detaylı bir çizimde verilmiştir. Çoğu boyut için tolerans ±0.1 mm'dir. Cihaz dört pine sahiptir. Pin 1, üç LED çipinin ortak anotudur. Pin 2 Kırmızı çipin katodu, Pin 3 Mavi çipin katodu ve Pin 4 Yeşil çipin katodudur. Lens su berraklığındadır, bu da çipin doğal renginin görünmesini sağlar.

5.2 Önerilen PCB Pad Tasarımı

Güvenilir bir lehimleme ve optimum termal performans için PCB'de belirli bir pad deseni önerilir. Bu desen, köprüleme veya mezar taşı oluşumuna neden olmadan reflow sırasında iyi bir lehim fileto oluşumunu kolaylaştırmak için tasarlanmış lehim pad boyutlarını ve aralıklarını içerir. Bu önerilen düzene uymak, güçlü mekanik bağlantıyı ve LED jonksiyonundan uzakta verimli ısı dağılımını sağlamaya yardımcı olur.

6. Lehimleme ve Montaj Kuralları

6.1 Kızılötesi Yeniden Akış Lehimleme Profili

Cihaz kurşunsuz (Pb-free) kızılötesi reflow lehimleme işlemleriyle uyumludur. Önerilen bir sıcaklık profili sağlanmıştır; bu genellikle bir ön ısıtma aşaması (örn., 150-200°C), kontrollü bir rampa yükselişi, likidüs üzeri süre (TAL), 260°C'yi aşmayan bir tepe sıcaklığı ve kontrollü bir soğutma fazını içerir. Kritik parametre, bileşen gövdesinin 260°C üzerindeki sıcaklıklara 10 saniyeden fazla maruz bırakılmaması gerektiğidir. En uygun profilin, kullanılan spesifik PCB montajı, lehim pastası ve fırına bağlı olarak değişebileceği vurgulanır ve kart seviyesinde karakterizasyon önerilir.

6.2 Depolama ve Taşıma Önlemleri

Elektrostatik deşarj (ESD) kaynaklı hasarı önlemek için uygun taşıma esastır. Bilek kayışları veya antistatik eldivenler kullanılması ve tüm ekipmanın topraklanmış olması önerilir. Depolama için, açılmamış nem hassas cihazlar (MSL 3) ≤30°C sıcaklıkta ve ≤%90 bağıl nemde (RH) tutulmalı ve bir yıl içinde kullanılmalıdır. Orijinal vakumlu ambalaj açıldıktan sonra, LED'ler ≤30°C ve ≤%60 RH koşullarında depolanmalıdır. Kuru paketlerinden çıkarıldıktan sonra bir haftadan uzun süre bekletilen bileşenler, emilen nemi gidermek ve reflow sırasında "popcorning"i önlemek için lehimlemeden önce yaklaşık 60°C'de en az 20 saat fırınlanmalıdır.

6.3 Temizleme

Lehimleme sonrası temizlik gerekliyse, yalnızca belirtilen çözücüler kullanılmalıdır. LED'in oda sıcaklığında etil alkol veya izopropil alkol içinde bir dakikadan kısa süre daldırılması kabul edilebilir. Belirtilmemiş veya aşındırıcı kimyasal temizleyicilerin kullanımı, plastik paketi veya lensi hasara uğratarak ışık çıkışının azalmasına veya güvenilirlik sorunlarına yol açabilir.

7. Paketleme ve Sipariş Bilgileri

7.1 Şerit ve Makara Özellikleri

LED'ler, ANSI/EIA-481 spesifikasyonlarına uygun olarak, 7 inç (178mm) çapındaki makaralarda, 8mm genişliğinde kabartmalı taşıyıcı şerit içinde paketlenmiş olarak tedarik edilir. Her makara 3000 adet içerir. Şeridin cep aralığı ve boyutları, standart otomatik besleyicilerle uyumluluk için tasarlanmıştır. Bileşen ceplerini bir üst kapak şeridi kapatır. Paketleme özellikleri ayrıca, izin verilen maksimum değerin en az iki ardışık eksik bileşen (boş cep) olduğunu ve kalan partiler için minimum sipariş miktarının 500 adet olduğunu belirtir.

8. Uygulama Notları ve Tasarım Hususları

8.1 Devre Tasarımı

Her bir renk kanalı (Kırmızı, Yeşil, Mavi), ortak anot (Pin 1) ve ilgili katot pinine bağlı kendi akım sınırlama devresi üzerinden bağımsız olarak sürülmelidir. Farklı ileri voltaj karakteristikleri nedeniyle, tek tip algılanan parlaklık veya belirli renk karışımları elde etmek için her renk için ayrı akım ayar hesaplamaları gereklidir. Özellikle pil ile çalışan cihazlarda, sıcaklık ve besleme voltajı değişimleri karşısında daha iyi stabilite için sabit akımlı bir sürücü, basit bir seri direnç yerine genellikle tercih edilir.

8.2 Termal Yönetim

Güç dağılımı nispeten düşük olsa da (çip başına 38-50 mW), özellikle LED'ler nominal maksimum akımlarında veya bu akıma yakın değerlerde sürülürken, performansı ve ömrü korumak için etkili termal yönetim önemini korur. PCB, birincil ısı emici görevi görür. Önerilen pad tasarımı ile iyi bir termal bağlantı sağlamak ve gerekirse termal via'lar veya paket altında bir bakır döküm kullanmak, ısının LED bağlantı noktasından uzaklaştırılmasına yardımcı olur.

8.3 Optik Entegrasyon

Geniş 120 derecelik görüş açısı, bu LED'i odaklanmış bir ışın demetinden ziyade geniş ve eşit aydınlatma gerektiren uygulamalar için uygun kılar. Arka aydınlatmalı paneller veya ışık kılavuzları için, optik kuplaj ve difüzyon malzemeleri LED'in yayılım deseni ve renk noktalarıyla etkili bir şekilde çalışacak şekilde seçilmelidir. Tasarımcılar ayrıca, birden fazla LED birbirine yakın yerleştirildiğinde ortaya çıkabilecek renk karışımı potansiyelini de göz önünde bulundurmalıdır; bu, camgöbeği, macenta, sarı veya beyaz gibi ikincil renkler oluşturmak için kullanılabilir.

9. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

LTST-C28NBEGK-2A, özellik kombinasyonu sayesinde piyasada kendini farklılaştırır. Temel avantajı, üç yüksek parlaklıklı, farklı renkli çipin endüstri standardı, ekstra ince (0.25mm) bir pakette entegre edilmesidir. Bu, üç ayrı tek renkli LED kullanmak (daha fazla kart alanı tüketir) veya renk filtreli tek bir beyaz LED kullanmak (daha az verimli ve daha az doygun renkler sunar) gibi alternatiflerle karşılaştırılır. Kırmızı için AlInGaP kullanımı, GaAsP gibi eski teknolojilere kıyasla daha yüksek verim ve daha iyi termal stabilite sağlayarak daha parlak ve tutarlı bir kırmızı çıktı ile sonuçlanır. Otomatik montaj ve reflow standartlarına uygunluğu, elle lehim gerektiren LED'lere kıyasla seri üretim için uygun maliyetli bir seçenek haline getirir.

10. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

10.1 Üç rengi de aynı anda maksimum akımlarında sürebilir miyim?

Hayır, paketin toplam güç dağıtım limitlerini aşmadan yapılamaz. Üç çip de maksimum DC akımında (Kırmızı: 20mA, Mavi: 10mA, Yeşil: 10mA) ve tipik ileri voltajlarında sürülürse, toplam güç küçük paketin birleşik termal kapasitesine yaklaşabilir veya onu aşabilir; bu da aşırı ısınmaya ve ömrün kısalmasına yol açar. Tasarım, görev döngüsünü ve termal ortamı dikkate almalıdır. Tam beyaz ışık (üçü de açık) için, toplam ısıyı yönetmek amacıyla her kanalı daha düşük bir akımda sürmek yaygın bir uygulamadır.

10.2 Her renk için ileri voltaj neden farklıdır?

İleri voltaj, yarı iletken malzemenin bant aralığı enerjisinin temel bir özelliğidir. Mavi ve yeşil LED'ler, daha büyük bir bant aralığına sahip olan İndiyum Galyum Nitrür (InGaN) kullanır ve elektronları onun üzerinden \"itmek\" ve ışık yayılımına neden olmak için daha yüksek bir voltaj (tipik olarak ~2.8V) gerektirir. Kırmızı LED'ler, daha küçük bir bant aralığına sahip olan Alüminyum İndiyum Galyum Fosfit (AlInGaP) kullanır, bu da daha düşük bir ileri voltajla (tipik olarak ~1.8V) sonuçlanır.

10.3 Sipariş verirken bin kodlarını nasıl yorumlamalıyım?

Sipariş verirken, her renk için ışık şiddeti ve baskın dalga boyu için istediğiniz bin kodlarını belirtebilirsiniz. Örneğin, "Mavi: Bin N, Bin B" siparişi, ışık şiddeti 28.0-45.0 mcd arasında ve baskın dalga boyu 465.0-470.0 nm arasında olan Mavi LED'ler talep eder. Bin belirtmek, ürününüzdeki birden fazla birim arasında renk tutarlılığı ve parlaklık eşleşmesi üzerinde daha sıkı kontrol sağlar; bu, ekran ve gösterge uygulamaları için kritik öneme sahiptir.

11. Pratik Tasarım ve Kullanım Vaka Çalışması

Kontrol düğmeleri etrafında çok renkli durum göstergesi için LTST-C28NBEGK-2A kullanan taşınabilir bir oyun cihazı düşünün. Tasarım zorluğu, cihazın pilinden güç tüketimini en aza indirirken canlı, kullanıcı tarafından seçilebilir renkler (Kırmızı, Yeşil, Mavi, Camgöbeği, Macenta, Sarı, Beyaz) sağlamayı içerir. Mühendis, düşük bekleme akımlı, üç çıkışlı sabit akımlı LED sürücü IC'sini seçer. Veri sayfasındaki V_F ve I_V eğrilerini kullanarak, sürücüyü en düşük toplam akımda dengeli bir beyaz ışık oluşturmak için Kırmızı kanala 5mA ve Mavi ile Yeşil kanallara 3mA sağlayacak şekilde programlar. Yüksek parlaklığı sağlamak için kırmızı için Bin P'den, yeşil için Bin S'den LED'ler seçer ve tüm birimlerde tutarlı renk garantisi için sıkı dalga boyu gruplarını (mavi için B, yeşil için C) belirtir. PCB düzeni, önerilen pad tasarımını takip eder ve ısı dağılımı için bir toprak katmanına küçük bir termal rahatlama bağlantısı içerir. Nihai montaj, belirtilen IR reflow profilini kullanır ve kullanıcı deneyimini geliştiren güvenilir, parlak ve tutarlı gösterge ışıkları ile sonuçlanır.

12. Çalışma Prensibi Tanıtımı

Işık Yayan Diyotlar (LED'ler), elektrolüminesans adı verilen bir süreçle ışık yayan yarı iletken cihazlardır. Yarı iletken malzemenin p-n eklemine ileri yönde bir voltaj uygulandığında, n-tipi bölgedeki elektronlar eklemi geçmek için yeterli enerji kazanır ve p-tipi bölgedeki oyuklarla yeniden birleşir. Bu yeniden birleşme olayı enerji açığa çıkarır. Bir LED'de, bu enerjinin başlıca fotonlar (ışık parçacıkları) şeklinde salınması için yarı iletken malzeme özel olarak seçilir. Yayılan ışığın belirli dalga boyu (rengi), yarı iletken malzemenin bant aralığı enerjisi tarafından belirlenir: daha büyük bir bant aralığı daha kısa dalga boylu (daha mavi) ışık üretirken, daha küçük bir bant aralığı daha uzun dalga boylu (daha kırmızı) ışık üretir. InGaN malzeme sistemi mavi ve yeşil LED'ler için kullanılırken, AlInGaP yüksek verimli kırmızı ve kehribar renkli LED'ler için kullanılır. SMD paketi, küçük yarı iletken çipi kapsüller, metal uçlar aracılığıyla elektriksel bağlantılar sağlar ve ışık çıktısını şekillendiren kalıplanmış bir plastik lens içerir.

13. Teknoloji Trendleri ve Gelişmeler

SMD LED'lerin alanı, daha yüksek verimlilik, daha küçük boyut, daha iyi renksel geriverim ve daha düşük maliyet talepleriyle sürekli gelişmektedir. LTST-C28NBEGK-2A gibi bileşenlerde gözlemlenen eğilimler arasında, ışık çıkışını korurken veya artırırken (vat başına lümen cinsinden daha yüksek etkinlik) paketlerin devam eden küçülmesi yer alır. InGaN ve AlInGaP çiplerinin arkasındaki malzeme biliminde sürekli bir iyileşme vardır; bu da daha yüksek akımlarda verim düşüşünün azalmasına ve yüksek sıcaklıklarda daha iyi performansa yol açar. Bir diğer önemli eğilim, RGB LED'leri özel bir sürücü IC veya kontrol mantığı ile tek bir pakette birleştirmek ("akıllı LED") gibi daha fazla işlevselliğin entegrasyonudur. Ayrıca, beyaz LED'ler için fosfor teknolojisindeki ilerlemeler ve yeni nesil ekranlar için mikro LED'lerin peşinde koşulması, çok renkli SMD LED'lerin faaliyet gösterdiği daha geniş optoelektronik ekosistemi etkileyen paralel gelişim yollarını temsil eder.