PLCC-2 Kırmızı LED Veri Sayfası - 120° Görüş Açısı - 2.0V Tipik - 40mW - Otomotiv Sınıfı - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

Bu belge, PLCC-2 (Plastik Bacaklı Çip Taşıyıcı) paketinde kapsüllenmiş, yüksek performanslı, yüzey montajlı bir kırmızı LED'in özelliklerini detaylandırır. Bileşen, öncelikle otomotiv elektroniğinin zorlu ortamı için tasarlanmış olup, yüksek ışık çıkışı, geniş görüş açısı ve sağlam güvenilirlik sertifikalarını bir arada sunar.

Bu bileşenin temel avantajları arasında, ayrık optoelektronik cihazlar için AEC-Q102 standardına uygunluğu yer alır; bu da otomotiv uygulamalarına uygunluğunu garanti eder. A1 sınıfı kükürt dayanıklılığı özelliğine sahiptir, bu da korozif atmosferlere karşı dirençli olduğu anlamına gelir. Ayrıca, ürün RoHS, REACH ve halojensiz direktiflerine uyumludur ve küresel çevre ve güvenlik düzenlemeleriyle uyumludur. Birincil hedef pazarları, gösterge paneli göstergeleri, ikaz lambaları ve araç içindeki çeşitli aydınlatma fonksiyonlarını da içeren, ancak bunlarla sınırlı olmayan otomotiv iç ve dış aydınlatma sistemleridir.

2. Derinlemesine Teknik Parametre Analizi

2.1 Fotometrik ve Optik Özellikler

LED'in temel fotometrik performansı, tipik ileri yönlü akım (I_F) 20mA altında tanımlanır. Tipik ışık şiddeti (I_V) 1400 milikandela (mcd)'dir ve seçilen sınıflandırmaya bağlı olarak minimum 900 mcd'den maksimum 2240 mcd'ye kadar belirli bir aralığa sahiptir. Bu yüksek parlaklık, ışık şiddetinin tepe değerinin yarısına düştüğü eksen dışı açı olarak tanımlanan 120 derecelik çok geniş bir görüş açısı (φ) korunarak elde edilir. Baskın dalga boyu (λ_d) kırmızı spektrumdadır ve 612 nm ile 627 nm arasında değişir; bu da yayılan ışığın algılanan rengini belirler.

2.2 Elektriksel ve Termal Parametreler

Elektriksel özellikler, 20mA'de tipik ileri yönlü gerilim (V_F) 2.00 volt etrafında merkezlenmiştir ve izin verilen sınırlar 1.75V ile 2.75V arasındadır. Mutlak maksimum değerler çalışma sınırlarını tanımlar: maksimum sürekli ileri yönlü akım (I_F) 50 mA, maksimum güç dağılımı (P_d) 137 mW ve ≤ 10 µs darbe süreleri için 100 mA'lik bir darbe akımı (I_FM) kapasitesi. Cihaz ters öngerilimli çalışma için tasarlanmamıştır.

Termal yönetim, LED performansı ve ömrü için kritiktir. Bağlantı noktasından lehim noktasına termal direnç iki yöntemle belirtilir: tipik değeri 120 K/W (maks. 160 K/W) olan gerçek bir ölçüm (R_{th JS gerçek}) ve tipik değeri 100 K/W (maks. 120 K/W) olan elektriksel bir ölçüm (R_{th JS el}). İzin verilen maksimum bağlantı sıcaklığı (T_J) 125°C'dir ve çalışma sıcaklığı aralığı (T_opr) -40°C ile +110°C arasındadır.

3. Sınıflandırma (Binning) Sistemi Açıklaması

Uygulama tasarımında tutarlılığı sağlamak için, LED'ler temel parametrelere göre sınıflara ayrılır. Bu, tasarımcıların devreleri için belirli tolerans gereksinimlerini karşılayan bileşenleri seçmelerine olanak tanır.

3.1 Işık Şiddeti Sınıflandırması

Işık şiddeti dört ana sınıfa ayrılır: V2 (900-1120 mcd), AA (1120-1400 mcd), AB (1400-1800 mcd) ve BA (1800-2240 mcd). Referans için, ±%8 toleransla ölçülen karşılık gelen ışık akısı aralıkları da sağlanır.

3.2 Baskın Dalga Boyu Sınıflandırması

Renk noktasını tanımlayan baskın dalga boyu, 3 nanometrelik adımlarla sınıflandırılır. Sınıflar 1215 (612-615 nm), 1518 (615-618 nm), 1821 (618-621 nm), 2124 (621-624 nm) ve 2427 (624-627 nm) olarak etiketlenir ve ölçüm toleransı ±1 nm'dir.

3.3 İleri Yönlü Gerilim Sınıflandırması

İleri yönlü gerilim, sürücü tasarımına ve çoklu LED dizilerinde akım eşleştirmesine yardımcı olmak için dört sınıfa ayrılır: 1720 (1.75-2.00V), 2022 (2.00-2.25V), 2225 (2.25-2.50V) ve 2527 (2.50-2.75V). Ölçüm toleransı ±0.05V'dir.

4. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası, LED'in farklı çalışma koşulları altındaki davranışını anlamak için gerekli olan çeşitli grafikler sağlar.

4.1 IV Eğrisi ve Bağıl Yoğunluk

İleri Yönlü Akım - İleri Yönlü Gerilim grafiği, diyotlar için tipik olan üstel ilişkiyi gösterir. Bağıl Işık Yoğunluğu - İleri Yönlü Akım eğrisi, ışık çıkışının akımla doğrusal olmayan bir şekilde arttığını ve potansiyel olarak doyuma ulaşmadan önce vurgular, sabit akım sürücünün önemini ortaya koyar.

4.2 Sıcaklık Bağımlılığı

Ana grafikler, LED'in sıcaklığa duyarlılığını gösterir. Bağıl Işık Yoğunluğu - Bağlantı Sıcaklığı eğrisi, sıcaklık arttıkça ışık çıkışının azaldığını gösterir. Tersine, Bağıl İleri Yönlü Gerilim - Bağlantı Sıcaklığı grafiği, V_F'nin sıcaklık arttıkça doğrusal olarak azaldığı negatif bir sıcaklık katsayısı gösterir. Bu özellik bazen sıcaklık algılama için kullanılabilir. Baskın Dalga Boyu Kayması - Bağlantı Sıcaklığı grafiği, sıcaklık arttıkça daha uzun dalga boylarına (kırmızıya kayma) doğru bir kayma olduğunu gösterir.

4.3 Spektral Dağılım ve Güç Azaltma

Bağıl Spektral Dağılım grafiği, ~625 nm bölgesinde bir tepe noktası olan monokromatik kırmızı çıkışı doğrular. İleri Yönlü Akım Güç Azaltma Eğrisi, termal tasarım için çok önemlidir ve maksimum izin verilen sürekli akımı lehim pisti sıcaklığının bir fonksiyonu olarak gösterir. Örneğin, maksimum lehim pisti sıcaklığı olan 110°C'de, ileri yönlü akım 34 mA'ye düşürülmelidir. İzin Verilen Darbe İşleme Kapasitesi tablosu, çeşitli görev döngülerinde darbe akımları için güvenli çalışma alanını tanımlar.

5. Mekanik, Paketleme ve Montaj Bilgileri

5.1 Mekanik Boyutlar ve Polarite

Bileşen standart bir PLCC-2 yüzey montaj paketi kullanır. Spesifik mekanik çizim (bölüm referansıyla ima edilen) uzunluk, genişlik, yükseklik ve bacak aralığını detaylandırır. Parça numarası, ters polarite konfigürasyonunu gösteren bir "R" içerir; katot tipik olarak paket üzerinde bir çentik veya işaretli bir köşe ile gösterilir. Tasarımcılar, kesin ölçümler ve ayak izi için detaylı boyut çizimine başvurmalıdır.

5.2 Lehim Pisti Tasarımı ve Reflow Profili

Uygun lehim bağlantısı oluşumu, termal rahatlama ve mekanik stabiliteyi sağlamak için önerilen bir lehim pisti düzeni sağlanır. Reflow lehimleme profili, 30 saniye boyunca 260°C'lik bir tepe sıcaklığı ile belirtilir; bu standart kurşunsuz (Pb-free) lehimleme işlemleriyle tutarlıdır. LED paketine veya çip bağlantısına termal hasarı önlemek için bu profile uyulması gereklidir.

5.3 Paketleme ve Taşıma Önlemleri

Cihazın Nem Duyarlılık Seviyesi (MSL) 2'dir. Bu, bileşenin reflow lehimleme öncesinde fırınlanması gerektirmeden önce ≤ 30°C / %60 bağıl nemde en fazla bir yıl saklanabileceği anlamına gelir. Cihaz 2 kV İnsan Vücudu Modeli (HBM) için derecelendirildiğinden, standart ESD (Elektrostatik Deşarj) önlemlerine uyulmalıdır. Paketleme bilgileri, otomatik montaj için makara ve bant özelliklerini detaylandırır.

6. Uygulama Kılavuzları ve Tasarım Hususları

6.1 Tipik Uygulama Senaryoları

Bu LED açıkça otomotiv uygulamaları için tasarlanmıştır:
İç Aydınlatma:Gösterge paneli arka aydınlatması, anahtar aydınlatması, ortam aydınlatması ve eğlence sistemi göstergeleri.
Dış Aydınlatma:Merkezi Yüksek Montajlı Fren Lambaları (CHMSL), yan işaret lambaları ve yüksek parlaklık ile geniş açının faydalı olduğu diğer sinyal fonksiyonları.
Gösterge Panelleri:Uyarı ışıkları, bilgi göstergeleri ve gösterge aydınlatması.

6.2 Kritik Tasarım Hususları

• Akım Sürücüsü:Her zaman sabit akımlı bir sürücü veya akım sınırlayıcı bir direnç kullanın. Tipik çalışma noktası 20mA'dir, ancak tasarım, sıcaklık için güç azaltma dikkate alınarak, akımın hiçbir koşulda mutlak maksimum olan 50mA'yi aşmamasını sağlamalıdır.
• Termal Yönetim:Termal direnç yolu lehim pistlerinden geçer. Özellikle yüksek ortam sıcaklıklarında veya akımlarda çalışırken, PCB'nin ısıyı dağıtmak için yeterli bakır dökümüne veya termal viyalara sahip olduğundan emin olun.
• ESD Koruması:Taşıma ve montaj sırasında standart ESD kontrol önlemlerini uygulayın. 2kV HBM için derecelendirilmiş olsa da, LED kullanıcı tarafından erişilebilir arayüzlere maruz kalıyorsa PCB üzerinde ek koruma gerekli olabilir.
• Optik Tasarım:120 derecelik görüş açısı çok geniş bir ışık hüzmesi sağlar. Daha odaklanmış bir hüzme gerektiren uygulamalar için, ikincil optikler (mercekler) gerekecektir.

7. Sipariş Bilgileri ve Parça Numarası Çözümlemesi

Parça numarası belirli bir yapıyı takip eder:67-21R-UR0201H-AM.
67-21:Ürün ailesi.
R:Ters polarite.
UR:Renk kodu (Kırmızı).
020:Test akımı (20 mA).
1:Lead frame tipi.
H:Parlaklık seviyesi (Yüksek). Diğer seviyeler M (Orta) ve L (Düşük) içerir.
AM:Otomotiv uygulama sınıfını belirtir.

Sipariş verirken, istenen performans özelliklerini elde etmek için ışık şiddeti, dalga boyu ve ileri yönlü gerilim için spesifik sınıf kodlarının belirtilmesi gerekebilir.

8. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaştırma

Standart ticari sınıf PLCC-2 LED'lerle karşılaştırıldığında, bu cihazın temel farklılaştırıcıları otomotiv kalifikasyonlarıdır. AEC-Q102 sertifikasyonu, otomotiv ortamlarına özgü sıcaklık döngüsü, nem, yüksek sıcaklık çalışma ömrü ve diğer koşullar için titiz stres testlerini içerir. Kükürt dayanıklılığı (Sınıf A1), lastiklerden, yakıtlardan veya atmosferik kirlilikten kaynaklanan kükürt içeren gazlara maruz kalmanın gümüş kaplı bileşenleri aşındırabileceği ve arızaya yol açabileceği otomotiv kullanımı için bir diğer kritik özelliktir. Geniş çalışma sıcaklığı aralığı (-40°C ile +110°C) da tipik ticari özellikleri aşar.

9. Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

S: Bu LED için minimum ileri yönlü akım nedir?
C: Veri sayfası minimum ileri yönlü akımı 5 mA olarak belirtir. Bu akımın altında çalışma, güç azaltma grafiğinde önerilmez.

S: Bu LED'i bir direnç olmadan 3.3V besleme ile sürebilir miyim?
C: Hayır. Tipik V_F 2.0V olduğundan, doğrudan 3.3V'a bağlamak aşırı akıma neden olur, bu da muhtemelen maksimum derecelendirmeyi aşar ve LED'i tahrip eder. Seri bir akım sınırlayıcı direnç veya sabit akımlı bir sürücü her zaman gereklidir.

S: Işık şiddeti sıcaklıkla nasıl değişir?
C: Performans grafiklerinde gösterildiği gibi, bağlantı sıcaklığı arttıkça ışık şiddeti azalır. Maksimum bağlantı sıcaklığı olan 125°C'de, bağıl ışık şiddeti 25°C'dekinden önemli ölçüde daha düşüktür. Parlaklığı korumak için termal tasarım çok önemlidir.

S: "MSL: 2" üretim sürecim için ne anlama geliyor?
C: MSL 2, bileşenlerin bir nem göstergesi kartı ile nem bariyerli bir torbada paketlendiği anlamına gelir. Torba açıldıktan sonra, bileşenler ≤ 30°C/%60 RH'de saklanırsa 1 yıl içinde lehimlenmelidir. Daha yüksek neme maruz kalınırsa veya raf ömrü aşılırsa, lehimleme sırasında "patlamış mısır" hasarını önlemek için reflow öncesinde fırınlama gereklidir.

10. Tasarım ve Kullanım Vaka Çalışması

Senaryo: Yüksek Güvenilirlikli Gösterge Paneli Uyarı Göstergesi Tasarımı.
Bir tasarımcı, geniş bir sürücü pozisyonu yelpazesinden net bir şekilde görülebilen, aracın 15 yıllık ömrü boyunca güvenilir bir şekilde çalışan ve aşırı iklimlerde işlev gören kırmızı bir "Motor Kontrol" uyarı ışığına ihtiyaç duyar.

Bileşen Seçimi:Bu AEC-Q102 kalifiye LED, güvenilirliği, görünürlüğü sağlayan geniş 120° görüş açısı ve sağlam yapısı nedeniyle seçilmiştir.
Devre Tasarımı:LED, araçtaki 12V sistemi tarafından 20mA'ye ayarlanmış sabit akımlı bir sürücü IC üzerinden sürülür. Sürücü, otomotiv elektrik sistemlerinde yaygın olan yük dökümü geçici olaylarına ve ters polarite olaylarına karşı koruma sağlar.
Termal Tasarım:PCB, ısıyı dağıtmak için büyük bir bakır düzlemine bağlı bir termal pad ile tasarlanmıştır, böylece sıcak bir kabin ortamında bile lehim pisti sıcaklığını 110°C'nin oldukça altında tutar.
Optik Tasarım:LED'in üzerine, ışık noktasını yumuşatmak ve estetik olarak gösterge paneli paneline entegre etmek için basit bir difüzör mercek yerleştirilir.
Bu yaklaşım, otomotiv standartlarını karşılayan dayanıklı, yüksek performanslı bir çözüm oluşturmak için LED'in temel özelliklerinden yararlanır.

11. Çalışma Prensibi Tanıtımı

Bu cihaz, bir Işık Yayan Diyot (LED), yani bir yarı iletken p-n eklem diyotudur. Diyotun eşik değerini aşan bir ileri yönlü gerilim uygulandığında, n-tipi bölgeden gelen elektronlar, aktif katman içinde p-tipi bölgeden gelen deliklerle yeniden birleşir. Bu yeniden birleşme süreci, foton (ışık) şeklinde enerji salar. Yarı iletkenin spesifik malzeme bileşimi (kırmızı LED'ler için tipik olarak Alüminyum Galyum İndiyum Fosfit - AlGaInP tabanlı), yayılan ışığın dalga boyunu ve dolayısıyla rengini belirler. PLCC-2 paketi, yarı iletken çipi barındırır, lead frame'ler aracılığıyla elektriksel bağlantılar sağlar ve ışık çıkışını şekillendiren ve çipi koruyan kalıplanmış bir epoksi mercek içerir.

12. Teknoloji Trendleri ve Gelişmeler

Otomotiv LED aydınlatmasındaki trend, daha yüksek verimlilik (vat başına daha fazla lümen), artan güç yoğunluğu ve daha büyük entegrasyon yönünde devam etmektedir. Bu bileşen ayrık bir cihaz olsa da, sürücü elektroniği ve optikleri entegre eden çoklu çip paketleri ve LED modüllerinin kullanımı artmaktadır. Ayrıca, fosfor teknolojisi ve doğrudan yayan yarı iletkenlerdeki ilerlemeler, iç ortam aydınlatması için renk gamını genişletmekte ve renk geri verimini iyileştirmektedir. Gelişmiş güvenilirlik, daha uzun ömür ve daha yüksek sıcaklık kaputları altında performans (dış uygulamalar için) talebi, otomotiv sınıfı LED'lerde malzeme bilimi ve paketleme inovasyonunu sürdürmektedir.