ELCS14G-NB5060J6J8293910-F3X LED Veri Sayfası - Yüksek Verimli Soğuk Beyaz - 245lm @ 1A - 3.95V Maks. - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

Bu belge, kompakt bir form faktöründe yüksek ışık çıkışı gerektiren uygulamalar için tasarlanmış, yüksek performanslı, soğuk beyaz bir ışık yayan diyotun (LED) özelliklerini detaylandırır. Cihaz, tipik olarak 5000K ile 6000K arasında bir bağıl renk sıcaklığına (CCT) sahip soğuk beyaz ışık üretmek için InGaN çip teknolojisini kullanır. Başlıca avantajları arasında, 1 Amper ileri akımda 245 lümenlik yüksek tipik ışık akısı ve bunun sonucunda yaklaşıkık 72 lümen/vat'lık bir optik verim bulunur. LED, RoHS, REACH ve halojensiz standartlara uyumludur ve bu da onu çevre bilincine sahip tasarımlar ve küresel pazarlar için uygun kılar.

1.1 Hedef Uygulamalar

Bu LED, parlak ve verimli aydınlatmanın kritik olduğu çok çeşitli uygulamalar için tasarlanmıştır. Başlıca hedef pazarlar arasında mobil elektronik, genel aydınlatma ve otomotiv sektörleri yer alır. Spesifik uygulamalar arasında cep telefonları ve dijital video kameralar için kamera flaşı ve el feneri işlevleri, TFT-LCD arka aydınlatma üniteleri, iç ve dış mekan genel aydınlatma armatürleri, dekoratif ve eğlence aydınlatması ile yön işaretleri, basamak ışıkları ve sinyal armatürleri gibi iç ve dış otomotiv aydınlatması bulunur.

2. Teknik Parametre Analizi

Bu bölüm, LED'in performansını ve çalışma sınırlarını tanımlayan temel elektriksel, optik ve termal parametrelerin detaylı ve objektif bir yorumunu sunar.

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Mutlak Maksimum Değerler, cihaza kalıcı hasar verebilecek stres sınırlarını tanımlar. Bunlar önerilen çalışma koşulları değildir. El feneri modu çalışması için maksimum sürekli DC ileri akım 350 mA'dır. Darbe çalışması için, belirli bir görev döngüsü altında (30.000 döngü için 400 ms açık, 3600 ms kapalı) 1000 mA'lik bir tepe akımına izin verilir. Cihaz, 2 kV'a kadar elektrostatik deşarja (ESD) dayanabilir (İnsan Vücut Modeli, JEDEC 3b). İzin verilen maksimum eklem sıcaklığı 145°C'dir ve çalışma ortam sıcaklığı aralığı -40°C ile +85°C arasındadır. LED ters öngerilimli çalışma için tasarlanmamıştır. Eklemden lehim pedine termal direnç, termal yönetim tasarımı için kritik bir parametre olarak 8.5 °C/W olarak belirtilmiştir.

2.2 Elektro-Optik Karakteristikler

Elektro-optik karakteristikler, 25°C'lik bir lehim pedi sıcaklığı (Ts) standart test koşulunda belirtilmiştir. Tipik ışık akısı (Iv), 1000 mA ileri akımda (IF) 245 lm'dir ve garanti edilen minimum değer 220 lm'dir. Bu akımdaki ileri voltaj (VF) minimum 2.95V ile maksimum 3.95V arasında değişir ve tipik değer voltaj sınıfına bağlıdır. Bu soğuk beyaz varyant için bağıl renk sıcaklığı (CCT) 5000K ile 6000K arasında belirtilmiştir. Tüm elektriksel ve optik verilerin, ölçüm sırasında kendi kendine ısınma etkilerini en aza indirmek ve verilerin LED çipinin gerçek performansını temsil etmesini sağlamak için 50 ms'lik bir darbe koşulu altında test edildiğini not etmek önemlidir.

2.3 Termal ve Güvenilirlik Hususları

Belirtilen performansı ve uzun vadeli güvenilirliği elde etmek için uygun termal yönetim son derece önemlidir. Belirtilen 8.5°C/W'lik termal direnç, harcanan watt başına sıcaklık artışını gösterir. Örneğin, 1A ve tipik ~3.5V VF'de (3.5W), eklem sıcaklığının lehim pedi üzerindeki artışı yaklaşık 30°C olacaktır. Veri sayfası, maksimum eklem sıcaklığında bir saatten fazla çalışılmaması konusunda açıkça uyarır. 1.0 cm² Metal Çekirdekli Baskılı Devre Kartı (MCPCB) kullanılarak iyi bir termal yönetim koşulları altında, 1000 saatte %30'dan az IV bozulması dahil tüm güvenilirlik özellikleri garanti edilir.

3. Sınıflandırma Sistemi Açıklaması

LED, üç temel parametreye göre sınıflara ayrılır: ışık akısı, ileri voltaj ve renklilik (renk koordinatları). Bu sınıflandırma, bir üretim partisi içinde tutarlılık sağlar ve tasarımcıların belirli uygulama gereksinimlerini karşılayan parçaları seçmesine olanak tanır.

3.1 Işık Akısı Sınıflandırması

Işık akısı sınıfları alfanümerik kodlarla (J6, J7, J8) belirlenir. J6 sınıfı için, IF=1000mA'de ışık akısı 220 lm ile 250 lm arasındadır. J7 sınıfı 250 lm ile 300 lm'yi, J8 sınıfı ise 300 lm ile 330 lm'yi kapsar. Spesifik parça numarası, cihazın J6 akı sınıfına ait olduğunu gösterir.

3.2 İleri Voltaj Sınıflandırması

İleri voltaj sınıfları dört haneli kodlarla (2932, 3235, 3539) tanımlanır. Kod, voltaj aralığını voltun onda biri cinsinden gösterir. Örneğin, 2932 sınıfı VF'yi 2.95V ile 3.25V arasında, 3235 sınıfı 3.25V ile 3.55V arasında ve 3539 sınıfı 3.55V ile 3.95V arasında kapsar. Parça numarası 2932 voltaj sınıfını belirtir.

3.3 Renklilik (Renk) Sınıflandırması

Renklilik, CIE 1931 renklilik diyagramındaki belirli bir dörtgen alana karşılık gelen bir sınıf koduyla (bu durumda 5060) tanımlanır. 5060 sınıfı köşelerinin koordinatları, bu sınıf içindeki cihazlar için izin verilen renk varyasyonunu, 5000K ile 6000K arasındaki bir CCT aralığına karşılık gelecek şekilde tanımlar. Renk koordinatları IF=1000mA'de ölçülür.

4. Performans Eğrisi Analizi

Grafiksel veriler, devre tasarımı ve sistem entegrasyonu için çok önemli olan, değişen koşullar altında LED'in davranışına ilişkin içgörü sağlar.

4.1 İleri Voltaj - İleri Akım (IV Eğrisi)

IV eğrisi, ileri voltaj ile ileri akım arasındaki ilişkiyi gösterir. Bir diyot için tipik olan doğrusal değildir. Düşük akımlarda voltaj daha düşüktür ve akım arttıkça yükselir. Bu eğri, LED'in belirli bir akım için belirtilen voltaj aralığında çalışmasını sağlamak üzere akım sınırlayıcı sürücü devresini tasarlamak için gereklidir.

4.2 Bağıl Işık Akısı - İleri Akım

Bu eğri, ışık çıkışının sürücü akımıyla nasıl değiştiğini gösterir. Işık akısı genellikle akımla artar ancak verim düşüşü ve artan eklem sıcaklığı nedeniyle yüksek akımlarda doğrusal olmayan bir ilişki sergiler. Bu ilişkiyi anlamak, parlaklık ile verim/güç tüketimi arasındaki dengeyi optimize etmeye yardımcı olur.

4.3 CCT - İleri Akım

Bağıl renk sıcaklığı, sürücü akımındaki değişikliklerle hafifçe kayabilir. Bu eğri, çalışma akımı aralığı boyunca CCT'nin kararlılığını veya değişimini gösterir; bu, tutarlı bir beyaz nokta gerektiren renk kritik uygulamalar için önemlidir.

4.4 Bağıl Spektral Dağılım

Spektral güç dağılım grafiği, her dalga boyunda yayılan ışığın yoğunluğunu gösterir. Fosfor kaplamalı bir mavi çipe dayalı soğuk beyaz bir LED için, spektrum tipik olarak çipten gelen baskın bir mavi tepe ve fosfordan gelen daha geniş bir sarı/yeşil/kırmızı emisyon bandı gösterir. Tepe dalga boyu (λp) ve spektral genişlik, Renksel Geriverim İndeksi'ni (CRI) ve ışığın algılanan rengini etkiler.

4.5 Tipik Radyasyon Deseni

Polar radyasyon deseni, ışık yoğunluğunun uzamsal dağılımını tasvir eder. Bu LED, ışık şiddetinin görüş açısının kosinüsüyle orantılı olduğu Lambertian yayılım desenine sahiptir. Görüş açısı (2θ1/2) 120 derece olarak belirtilmiştir, yani yoğunluğun tepe değerinin yarısına düştüğü açı, merkez eksenden ±60 derecedir.

5. Mekanik ve Paket Bilgisi

Fiziksel boyutlar ve paket tasarımı, PCB yerleşimi, optik tasarım ve termal yönetim için kritiktir.

5.1 Paket Boyutları

Veri sayfası, LED paketinin detaylı bir boyut çizimini içerir. Tüm boyutlar milimetre cinsinden verilmiştir. Bu çizim, toplam uzunluk, genişlik ve yükseklik, lehim pedlerinin konumu ve boyutu ile herhangi bir mekanik referans veya toleranslar gibi temel özellikleri içerir. Tasarımcılar, doğru PCB ayak izi oluşturmak için bu çizime başvurmalıdır.

5.2 Polarite Tanımlama

Paket çizimi veya ilişkili notlar, anot ve katot terminallerini açıkça göstermelidir. Doğru polarite bağlantısı, cihazın çalışması için esastır. Genellikle katot, bir çentik, bir nokta, daha kısa bir bacak veya PCB ayak izinde farklı bir ped şekli ile işaretlenebilir.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzları

Cihaz bütünlüğünü ve güvenilirliğini korumak için uygun taşıma ve lehimleme gereklidir.

6.1 Reflow Lehimleme Profili

LED, maksimum 260°C lehimleme sıcaklığına dayanacak şekilde derecelendirilmiştir ve maksimum 2 reflow döngüsüne dayanabilir. Plastik pakete ve dahili tel bağlantılarına zarar gelmesini önlemek için tepe sıcaklığı ve likidüs üzerindeki sürenin dikkatlice kontrol edildiği standart bir kurşunsuz reflow profili takip edilmelidir.

6.2 Nem Hassasiyeti ve Depolama

Cihazın bir Nem Hassasiyet Seviyesi (MSL) derecesi vardır. Veri sayfası, Seviye 1 derecesini belirtir; bu, torba açılmadan önce cihazın ≤30°C/%85 RH'de süresiz olarak depolanabileceği anlamına gelir. Ancak, spesifik depolama koşulları önerilir: açmadan önce ≤30°C/≤%90 RH'de depolayın; açtıktan sonra ≤30°C/≤%85 RH'de depolayın. Belirtilen raf ömrü aşılırsa veya nem göstergesi nem girişi gösteriyorsa, reflow lehimlemeden önce 60±5°C'de 24 saat süreyle bir ön ısıtma işlemi gereklidir.

6.3 Uygulamada Termal Yönetim

Güvenilir çalışma ve yüksek ışık çıkışını korumak için, LED, mükemmel termal iletkenliğe sahip bir Metal Çekirdekli PCB'ye (MCPCB) veya başka bir alt tabakaya monte edilmelidir. Lehim pedinden soğutucuya olan termal yol, sürekli çalışma sırasında eklem sıcaklığını maksimum derecenin çok altında tutacak şekilde tasarlanmalıdır. Termal arayüz malzemelerinin ve yeterli soğutmanın kullanılması şiddetle tavsiye edilir.

6.4 Elektriksel Koruma

Cihazda bazı entegre ESD koruması olabilse de, ters öngerilimli çalışma için tasarlanmamıştır. Voltaj dalgalanmaları, ters bağlantı veya diğer elektriksel aşırı stres koşullarından kaynaklanan hasarı önlemek için devre tasarımında seri akım sınırlayıcı dirençler ve/veya paralel geçici voltaj bastırma diyotları gibi harici koruma düşünülmelidir.

7. Paketleme ve Sipariş Bilgisi

LED'ler, otomatik montaj için nem geçirmez paketleme ile tedarik edilir.

7.1 Taşıyıcı Bant ve Makara Özellikleri

Cihazlar, makaralara sarılmış kabartmalı taşıyıcı bant içinde paketlenir. Standart yüklü miktar makara başına 2000 adettir ve minimum sipariş miktarı 1000 adettir. Taşıyıcı bant ceplerinin, kapak bandının ve makaranın kendisinin detaylı boyutları, pick-and-place ekipmanlarıyla uyumluluğu sağlamak için veri sayfasında sağlanır.

7.2 Ürün Etiketleme

Makara etiketi, izlenebilirlik ve doğru uygulama için kritik bilgileri içerir: Müşteri Parça Numarası (CPN), Üretici Parça Numarası (P/N), Parti Numarası, Paketleme Miktarı (QTY) ve Işık Akısı (CAT), Renk (HUE) ve İleri Voltaj (REF) için spesifik sınıf kodları. Nem Hassasiyet Seviyesi (MSL-X) da belirtilir.

8. Uygulama Tasarım Hususları

8.1 Sürücü Devre Tasarımı

1A'ya kadar akım sağlayabilen uygun bir sabit akımlı LED sürücü IC'si veya devresi seçin. Sürücü, ileri voltaj aralığını (2.95V-3.95V) hesaba katmalı ve gerekli korumaları (aşırı akım, aşırı sıcaklık, açık/kısa devre) içermelidir. Flaş uygulamaları için, sürücünün yüksek tepe darbe akımını kaldırabildiğinden emin olun.

8.2 Optik Tasarım

120 derecelik Lambertian yayılım deseni, birçok genel aydınlatma uygulaması için uygundur. Odaklanmış ışınlar için (örneğin, el fenerleri), reflektörler veya lensler gibi ikincil optikler gerekecektir. Küçük paket boyutu, kompakt optik sistem tasarımını kolaylaştırır.

8.3 Termal Tasarım

Beklenen güç dağılımını (IF * VF) hesaplayın ve eklem sıcaklığı artışını PCB'nin termal referans noktası üzerinde tahmin etmek için termal direnci (Rth) kullanın. Sistem soğutmasının, özellikle yüksek ortam sıcaklığı ortamlarında veya kapalı armatürlerde Tj'yi güvenli sınırlar içinde tutacak kadar yeterli olduğundan emin olun. Yüksek güçlü sürekli çalışma için aktif soğutma (fanlar) gerekli olabilir.

9. Teknik Karşılaştırma ve Konumlandırma

Bu LED, muhtemelen kompakt bir SMD paketinde yüksek ışık akısı (245 lm) ve yüksek verimlilik (72 lm/W) kombinasyonuyla kendini pazarda konumlandırır. Temel farklılaştırıcıları arasında alan aydınlatması için uygun geniş 120 derecelik görüş açısı, renk ve akı tutarlılığı için iyi tanımlanmış bir sınıflandırma yapısı ve katı çevre standartlarına (RoHS, REACH, Halojensiz) uyum bulunur. Standart orta güçlü LED'lerle karşılaştırıldığında, daha yüksek tek nokta parlaklığı sunar ve bu da onu kamera flaşları gibi yoğunlaştırılmış bir ışık kaynağı gerektiren uygulamalar için uygun kılar. Özel flaş LED'leriyle karşılaştırıldığında, genel aydınlatma görevleri için daha iyi verimlilik ve daha geniş bir görüş açısı sunabilir.

10. Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

10.1 El feneri modu ve darbe modu akım derecelendirmeleri arasındaki fark nedir?

El feneri modu (maks. 350 mA), sürekli DC çalışmayı ifade eder. Darbe modu (maks. 1000 mA), kamera flaşlarında kullanılan kısa süreli, yüksek akımlı patlamaları ifade eder ve aşırı ısınmayı önlemek için darbe genişliği, görev döngüsü ve döngü sayısı üzerinde katı sınırlar vardır.

10.2 Termal yönetim bu LED için neden bu kadar kritik?

Küçük bir pakette yüksek güç dağılımı (1A'de ~4W'a kadar) yüksek ısı akısına yol açar. Aşırı eklem sıcaklığı, lümen azalmasını (ışık çıkışının zamanla azalması) hızlandırır ve renk koordinatlarını kaydırabilir. Ayrıca nihayetinde felaket bir arızaya neden olabilir. Güvenilirlik için uygun soğutma tartışılmazdır.

10.3 Bu LED'i doğrudan bir lityum-iyon pilden sürebilir miyim?

Hayır. Bir lityum-iyon pilin voltajı (tipik olarak 3.0V-4.2V) regüle edilmemiştir ve LED'in maksimum ileri voltajını aşabilir veya aşırı akıma neden olabilir. Kararlı, güvenli ve tutarlı performans sağlamak için sabit akımlı bir sürücü devresi zorunludur.

10.4 ELCS14G-NB5060J6J8293910-F3X parça numarasını nasıl yorumlamalıyım?

Parça numarası, temel sınıf bilgilerini kodlar: 'NB5060', 5060 renk sınıfını (5000-6000K CCT) gösterir. 'J6', ışık akısı sınıfını (220-250 lm) gösterir. '2932' (bu parça için şartname tablosundaki bağlamdan anlaşılan), ileri voltaj sınıfını (2.95-3.25V) gösterir. 'F3X', spesifik bir optik veya paket varyantına atıfta bulunuyor olabilir.

11. Tasarım ve Kullanım Vaka Çalışmaları

11.1 Cep Telefonu Kamera Flaş Modülü

Bu uygulamada, LED, özel bir flaş sürücü IC'si tarafından sürülür. Tasarım, parlak bir flaş üretmek için kısa bir süre (örneğin, 400ms) için çok yüksek anlık bir akım (1A darbeye kadar) sağlamaya odaklanır. Temel zorluklar, cep telefonunun sınırlı alanı içinde yüksek tepe güç dağılımını termal olarak yönetmeyi ve sürücünün pilden gerekli akımı sağlayabildiğinden emin olmayı içerir. LED'in yüksek verimliliği, flaş parlaklığını maksimize ederken pil tüketimini en aza indirmeye yardımcı olur.

11.2 Taşınabilir İş Işığı veya El Feneri

Bir el feneri için, bir MCPCB üzerinde birden fazla LED kullanılabilir. Bir buck veya boost sabit akımlı sürücü (pil konfigürasyonuna bağlı olarak) ayarlanabilir parlaklık seviyeleri sağlar. Tasarım, sağlam termal yönetimi vurgular - MCPCB, soğutucu görevi gören önemli bir alüminyum gövdeye bağlanır. Geniş 120 derecelik ışın açısı, iyi bir alan kapsama sağlar ve karmaşık optik ihtiyacını potansiyel olarak azaltır.

12. Çalışma Prensibi

Bu, fosfor dönüştürmeli bir beyaz LED'dir. Çekirdek, ileri öngerilim uygulandığında (elektrolüminesans) mavi ışık yayan İndiyum Galyum Nitrür (InGaN) yapılmış bir yarı iletken çiptir. Bu mavi ışık, çipi kaplayan seryum katkılı itriyum alüminyum granat (YAG:Ce) fosfor tabakası tarafından kısmen emilir. Fosfor, bazı mavi fotonları sarı/yeşil spektrumunda daha uzun dalga boylarına dönüştürür. Kalan mavi ışık ile dönüştürülmüş sarı ışığın karışımı, insan gözü tarafından beyaz ışık olarak algılanır. Fosfor bileşimi ve kalınlığı tarafından kontrol edilen mavi ve sarı emisyonun tam oranı, bağıl renk sıcaklığını (CCT) belirler - bu durumda, soğuk beyaz (5000-6000K).

13. Teknoloji Trendleri ve Bağlam

Cihaz, katı hal aydınlatmasındaki devam eden trendleri yansıtır: artan ışık etkinliği (lümen/vat), daha sıkı sınıflandırma yoluyla geliştirilmiş renk tutarlılığı ve çevre düzenlemelerine uyum. Daha küçük paketlerden daha yüksek akı elde etme çabası, termal yönetim ve fosfor teknolojisinin sınırlarını zorlamaktadır. Gelecekteki evrim, daha yüksek CRI ve sıcaklık ve zaman üzerinde daha iyi renk kararlılığı için yeni fosfor malzemelerinin yanı sıra paket boyutunu ve termal direnci daha da azaltan çip ölçeğinde paket (CSP) tasarımlarını içerebilir. Bu yüksek parlaklıklı LED'lerin IoT uygulamaları için akıllı, bağlantılı aydınlatma sistemlerine entegrasyonu da önemli bir trenddir.