Kırmızı LED 3.50x2.80x1.85mm PLCC4 - İletim Gerilimi 2.4V - Güç Tüketimi 196mW - Dalga Boyu 621nm - Teknik Özellikler

1. Ürün Genel Bakış

1.1 Genel Tanım

Bu ürün, bir alt tabaka üzerinde AlGaInP epitaksiyel katmanlarla üretilmiş yüksek performanslı kırmızı ışık yayan bir diyottur (LED). Standart PLCC-4 paketinde (3.50 mm × 2.80 mm × 1.85 mm) sunulur. Cihaz, yüzey montaj teknolojisi (SMT) montajı için tasarlanmış olup otomotiv sınıfı standartlara (AEC-Q101) uygunluk gösterir; bu sayede otomotiv iç aydınlatması ve anahtarlar gibi zorlu uygulamalar için uygundur. LED, 621 nm civarında baskın dalga boyuna sahip koyu kırmızı bir renk yayar ve 120° gibi çok geniş bir görüş açısı sunar.

1.2 Özellikler

• PLCC-4 paketi (3.50 mm × 2.80 mm × 1.85 mm)
• Son derece geniş görüş açısı (120°)
• Tüm SMT montaj ve lehimleme işlemlerine uygun
• Bant ve makara ambalajında mevcuttur (2000 adet/makara)
• Nem hassasiyeti seviyesi: Seviye 2 (IPC/JEDEC J-STD-020 uyarınca)
• RoHS ve REACH direktiflerine uyumluluk
• AEC-Q101 stres testi kalifikasyonu ile otomotiv sınıfı ayrık yarı iletkenler için sertifikalı
• ESD dayanım kapasitesi: 2000 V (HBM), >%90 verim

1.3 Uygulamalar

• Otomotiv iç aydınlatması (tavan lambaları, okuma lambaları, ortam aydınlatması)
• Anahtarlar ve gösterge lambaları

2. Teknik Parametreler

2.1 Elektriksel ve Optik Özellikler (Ts = 25°C, IF = 50 mA'de)

Aşağıdaki tablo, aksi belirtilmedikçe 50 mA ileri akımda ölçülen temel elektriksel ve optik parametreleri özetlemektedir:

İletim gerilimi ±0,1 V toleransla, ışık şiddeti toleransı ±%10'dur. Renk koordinatları (baskın dalga boyu) toleransı ±0,5 nm'dir.

2.2 Mutlak Maksimum Değerler

Cihaz, aşağıda listelenen mutlak maksimum değerlerin ötesinde çalıştırılmamalıdır. Bu sınırların aşılması kalıcı hasara neden olabilir.

2.3 İletim Gerilimi, Işık Şiddeti ve Baskın Dalga Boyu için Bant Aralıkları

Tutarlı performans sağlamak için LED'ler 50 mA test akımında aşağıdaki kategorilere ayrılır:

• İletim Gerilimi (V_F) bantları:C1 (2,0–2,1 V), C2 (2,1–2,2 V), D1 (2,2–2,3 V), D2 (2,3–2,4 V), E1 (2,4–2,5 V), E2 (2,5–2,6 V), F1 (2,6–2,7 V), F2 (2,7–2,8 V).
• Işık Şiddeti (I_V) bantları:N1 (1800–2300 mcd), N2 (2300–2800 mcd), O1 (2800–3500 mcd).
• Baskın Dalga Boyu (λ_d) bantları:D2 (617,5–620 nm), E1 (620–622,5 nm), E2 (622,5–625 nm).

2.4 Termal Özellikler

Birleşim noktasından lehim noktasına termal direnç (R_{th J-S}) maksimum 130 °C/W'dir. Birleşim sıcaklığını 120 °C'nin altında tutmak için uygun termal yönetim şarttır. Yüksek sıcaklıklarda ileri gerilim düşer ve ışık şiddeti azalır. Tasarımcılar, özellikle maksimum dereceye (70 mA) yakın akımlarda çalışırken yeterli ısı dağıtımını sağlamalıdır.

3. Performans Eğrileri

Tipik optik ve elektriksel özellikler aşağıdaki şekillerde gösterilmiştir (grafik detaylar için teknik belgeye bakınız):

• İletim Gerilimi ve İleri Akım (Şekil 1-7):İletim gerilimi, akımla birlikte doğrusal olmayan bir şekilde artar; 0 mA'de yaklaşık 2,20 V'tan 150 mA'de (darbe koşulu) 2,60 V'a çıkar. Test akımı 50 mA'de VF tipik olarak 2,4 V'tur._Fdeğeri tipik olarak 2,4 V'tur.
• Bağıl Yoğunluk ve İleri Akım (Şekil 1-8):Bağıl ışık şiddeti, 70 mA'ya kadar ileri akımla neredeyse doğrusal olarak artar. 70 mA'de yoğunluk, 20 mA'ye göre yaklaşık %80 daha yüksektir.
• Lehim Sıcaklığı ve Bağıl Yoğunluk (Şekil 1-9):Ortam veya lehim noktası sıcaklığı 20 °C'den 120 °C'ye yükseldiğinde bağıl yoğunluk yaklaşık %15 azalır. Yüksek sıcaklıkta çalışma için termal düşüş gereklidir.
• Lehim Sıcaklığı ve İleri Akım (Şekil 1-10):Maksimum birleşim sıcaklığının aşılmasını önlemek için lehim sıcaklığı arttıkça ileri akım düşürülmelidir. 100 °C'de izin verilen maksimum akım yaklaşık 40 mA'dir.
• İletim Gerilimi ve Lehim Sıcaklığı (Şekil 1-11):İletim gerilimi, sıcaklıkla birlikte yaklaşık –2 mV/°C oranında doğrusal olarak azalır.
• Işınım Deseni (Şekil 1-12):Cihaz, 120°'lik geniş yarı yoğunluk açısıyla Lambert benzeri bir ışınım deseni sergileyerek homojen aydınlatma sağlar.
• İleri Akım ve Baskın Dalga Boyu (Şekil 1-13):Baskın dalga boyu, akım arttıkça daha uzun dalga boylarına (kırmızıya kayma) hafifçe kayar. 70 mA'de kayma, 10 mA'ye göre yaklaşık +2 nm'dir.
• Spektral Dağılım (Şekil 1-14):Emisyon spektrumu yaklaşık 621 nm'de tepe yapar ve tam yarı maksimum genişliği (FWHM) yaklaşık 20 nm'dir. Renk doygun kırmızıdır.

4. Mekanik Paket

4.1 Paket Boyutları

LED, 3,50 mm × 2,80 mm × 1,85 mm boyutlarında bir PLCC-4 paketinde sunulur. Üstten görünümde, üstte şeffaf silikon lensli dikdörtgen bir şekil görülür. Katot ve anot, alttan görünümde pahlı bir köşe (katot) ve bir işaretleme ile belirtilmiştir. Aksi belirtilmedikçe tüm boyutlar milimetre cinsindendir ve tolerans ±0,2 mm'dir.

4.2 Lehimleme Deseni (Önerilen Baskı Devre Deseni)

PCB tasarımı için önerilen baskı devre deseni, uygun lehim bağlantısı oluşumu ve ısı dağılımını sağlamak amacıyla verilmiştir. Desen, aralarında 4,60 mm aralık bulunan iki dikdörtgen pedden (2,40 mm × 1,60 mm) oluşur. Termal performansı iyileştirmek için toplam bakır alanı mümkün olduğunca büyütülmelidir.

4.3 Kutup İşareti Tanımlama

Katot, alttan görünümde paket gövdesindeki küçük bir çentik veya pah ile belirtilmiştir. Pin konfigürasyonu: Bir tarafta Pin 1 (anot) ve Pin 2 (katot), karşı tarafta Pin 3 (anot) ve Pin 4 (katot) şeklindedir. Kesin yönlendirme için teknik belgeye bakınız.

5. Montaj ve Lehimleme

5.1 Reflow Lehimleme Profili

LED, aşağıdaki profile göre reflow lehimlemeye dayanacak şekilde tasarlanmıştır (JEDEC J-STD-020 esas alınmıştır):

Reflow lehimleme ikiden fazla yapılmamalıdır. İki lehimleme döngüsü arasındaki süre 24 saati aşarsa, LED'ler nem hasarını önlemek için fırınlanmalıdır (60 °C, 24 s).

5.2 El İle Lehimleme

El ile lehimleme gerekiyorsa, sıcaklığı 300 °C'nin altında olan bir havya kullanın ve temas süresi 3 saniyeyi geçmesin. Yalnızca bir el lehimleme işlemine izin verilir.

5.3 Taşıma ve İşleme Önlemleri

• Silikon lense aşırı basınç uygulamayın. Silikon kaplamalı LED'ler için tasarlanmış uygun al ve yerleştirme nozulları kullanın.
• LED'i eğrilmiş veya düzlemsel olmayan PCB bölümlerine monte etmekten kaçının.
• Lehimlemeden sonra kartın kademeli olarak soğumasına izin verin; hava veya sıvı ile zorla soğutmayın.
• Lehimlemeden sonra PCB'yi bükmeyin veya döndürmeyin.
• Yalnızca önerilen temizlik solventlerini (izopropil alkol) kullanın. Ultrasonik temizlik önerilmez, LED'e zarar verebilir.

6. Ambalaj ve Depolama

6.1 Ambalaj Özellikleri

LED'ler bant ve makara ambalajında aşağıdaki detaylarla tedarik edilir:

• Miktar: Makara başına 2000 adet.
• Taşıyıcı bant: 8 mm genişlik, cep aralığı 4,0 mm, kapak bantlı.
• Makara: 330 mm çap, 100 mm göbek çapı, 13 mm mil deliği.

6.2 Etiket Bilgileri

Her makara, parça numarası, özellik numarası, parti numarası, bant kodu (VF, IV, dalga boyu için), miktar ve tarih kodunu içeren bir etiket taşır.

6.3 Neme Duyarlı Torba ve Depolama Koşulları

LED'ler, kurutucu madde içeren neme dayanıklı bir torbada (MBB) mühürlenir. Depolama koşulları:

7. Güvenilirlik Testi

7.1 Test Öğeleri ve Koşulları

LED, listelenen standartlara uygun olarak aşağıdaki güvenilirlik testlerine tabi tutulmuştur. Her test, 0 hata (0/1) kabul kriteri ile 20 numune üzerinde gerçekleştirilmiştir.

7.2 Hata Kriterleri

Bir cihaz, test sonrası aşağıdaki sınırları aşarsa arızalı kabul edilir:

• 50 mA'de ileri gerilim: > Üst spesifikasyon limitinin 1,1 katı
• 5 V'te ters akım: > Üst spesifikasyon limitinin 2,0 katı
• 50 mA'de ışık akısı:

8. Uygulama Tasarımı Dikkat Edilmesi Gerekenler

En iyi performans ve güvenilirliği elde etmek için aşağıdaki tasarım yönergeleri izlenmelidir:

• Akım Sınırlama:İleri akımı 70 mA'yi geçmeyecek şekilde sınırlamak için bir seri direnç zorunludur. Dik IV eğrisi nedeniyle besleme voltajındaki küçük bir değişiklik bile büyük bir akım değişimine neden olabilir.
• Ters Gerilim Koruması:LED'in maksimum ters gerilimi yalnızca 5 V'tur. Devrenin çalışma veya anahtarlama geçişleri sırasında ters kutuplama uygulamadığından emin olun.
• Termal Yönetim:50 mA'de güç tüketimi yaklaşık 120 mW'tır (tipik V_F2,4 V). 130 °C/W termal direnç ile birleşim sıcaklığı artışı, lehim noktasının 15,6 °C üzerindedir. Yüksek ortam sıcaklıkları için akımı buna göre düşürün.
• ESD Koruması:LED 2000 V HBM'ye dayanabilse de, sistem elektrostatik boşalmalara yatkınsa devrede ESD koruma cihazları (örneğin zener diyotlar) kullanılması önerilir.
• Kimyasal Uyumluluk:Silikon kapsüllemeye saldırabilecek kükürt, brom, klor veya uçucu organik bileşikler (VOC) içeren malzemeleri kullanmaktan kaçının. Ortamdaki kükürt konsantrasyonu 100 ppm'yi, halojenler (Br, Cl) ayrı ayrı 900 ppm'nin altında, toplamda 1500 ppm'nin altında olmalıdır.
• Temizlik:Lehimlemeden sonra temizlik gerekliyse izopropil alkol kullanın. Ultrasonik temizlik, tel bağlantılarına zarar verebileceğinden kullanılmamalıdır.

9. Karşılaştırmalı Avantajlar

Benzer paket boyutundaki standart kırmızı LED'lerle karşılaştırıldığında bu cihaz birkaç belirgin avantaj sunar:

• Geniş Görüş Açısı:120° (tipik 60°–90°'ye karşı) onu homojen iç aydınlatma için ideal kılar.
• Yüksek Parlaklık:50 mA'de 3500 mcd'ye kadar, gün ışığında görülebilen uygulamalarda kullanım imkanı sağlar.
• Otomotiv Kalifikasyonu:AEC-Q101 uyumluluğu, zorlu otomotiv koşullarında (sıcaklık uç noktaları, titreşim, yüksek nem) sağlamlık sağlar.
• Düşük Termal Direnç:130 °C/W, plastik bir paket için rekabetçidir ve uygun ısı dağıtımı ile daha yüksek akımda çalışmaya olanak tanır.
• Dar Dalga Boyu Toleransı:2,5 nm'lik bantlara ayrıştırma, anahtar göstergeleri için renk tutarlılığı sağlar.

10. Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

1. S: Maksimum sürekli ileri akım nedir?C: Mutlak maksimum 70 mA'dir. Güvenilir uzun süreli çalışma için yüksek sıcaklık ortamlarında 60 mA'nın altında kalınması önerilir.
2. S: LED'i dirençsiz sürebilir miyim?C: Hayır. Termal kaçakları önlemek için akım sınırlayıcı bir direnç şarttır. Sabit bir voltaj kaynağı bile önerilmez çünkü V_Fsıcaklıkla değişir.
3. S: Kullanılmayan LED'leri nasıl saklamalıyım?C: Açılmamış neme dayanıklı torbada ≤30 °C ve ≤%75 Bağıl Nem'de saklayın. Açıldıktan sonra 24 saat içinde kullanın veya montajdan önce fırınlayın.
4. S: Baskın dalga boyu ile tepe dalga boyu arasındaki fark nedir?C: Baskın dalga boyu, insanın algıladığı renktir (kırmızı LED'ler için tipik olarak tepe noktasına yakındır). Baskın dalga boyu CIE standartlarına göre ölçülür; bu ürün için 617,5 ila 625 nm arasında değişir.
5. S: Bu LED'i dış mekan otomotiv aydınlatması için kullanabilir miyim?C: Bu cihaz iç mekan uygulamaları için belirtilmiştir. Dış mekan kullanımı için (örneğin arka lambalar) ek çevresel testler (UV, su girişi) gerekebilir.
6. S: Silikon lens neden yumuşak?C: Silikon, mükemmel ışık iletimi ve yüksek sıcaklık kararlılığı nedeniyle seçilmiştir. Ancak epoksiye göre daha yumuşaktır; lense keskin nesnelerle dokunmaktan kaçının.

11. Pratik Uygulama Örnekleri

Örnek 1: Otomotiv Tavan Lambası

Tek bir LED, tavan lambasında geleneksel bir akkor ampulün yerini alabilir. 50 mA sürüşle LED ~2,9 cd sağlar, bu küçük bir araç içini aydınlatmak için yeterlidir. Geniş görüş açısı eşit ışık dağılımı sağlar. 12 V besleme için 18 Ω'luk bir direnç, tipik V_Fdeğeri 2,4 V varsayıldığında akımı ~50 mA ile sınırlar. LED, ısı dağıtımı için alüminyum çekirdekli bir PCB'ye (MCPCB) monte edilebilir.

Örnek 2: Anahtar Arka Aydınlatması

Bir buton anahtar için LED, yarı saydam bir düğmenin arkasına yerleştirilebilir. Daha düşük bir sürüş akımıyla (20 mA) yoğunluk (~1,5 cd) ortam göstergesi için yeterlidir. Bu, güç tüketimini ve ısı oluşumunu azaltır. Küçük PLCC-4 paketi standart FR4 PCB'lerde iyi uyum sağlar.

12. Çalışma Prensibi

LED, AlGaInP (alüminyum galyum indiyum fosfür) malzeme sistemine dayalı bir yarı iletken ışık kaynağıdır. p-n bağlantısına ileri kutuplama uygulandığında, n-tarafındaki elektronlar aktif bölgede p-tarafındaki boşluklarla birleşir. Bu birleşme, AlGaInP bileşiğinin bant aralığı enerjisi tarafından belirlenen bir dalga boyunda fotonlar (ışık) şeklinde enerji açığa çıkarır. Bileşim dikkatlice kontrol edilerek emisyon, spektrumun kırmızı kısmına (~621 nm) ayarlanır. PLCC-4 paketi, ışık çıkışını artırmak ve geniş bir ışınım deseni sağlamak için şeffaf silikon lens kullanır.

13. Gelişim Eğilimleri

Otomotiv iç aydınlatmasındaki eğilim, daha yüksek verimlilik, daha küçük paketler ve daha iyi renk tutarlılığı yönündedir. Gelecekteki gelişmeler şunları içerebilir:

- RGB veya ayarlanabilir beyaz çözümler için tek bir pakette birden fazla LED'in entegrasyonu.

- Gelişmiş paket tasarımları (örneğin metal uç çerçeveler veya seramik alt tabakalar kullanarak) yoluyla iyileştirilmiş termal direnç.

- Gün ışığında okunabilir ekranları desteklemek için daha yüksek parlaklık seviyeleri.

- Uyarlanabilir aydınlatma sistemlerinin talep ettiği daha sıkı bant toleransları.

- Ortam kontrolü için insan merkezli aydınlatmada (HCL) LED'lerin artan kullanımı.

Bu ürün, AEC-Q101 kalifikasyonu ve geniş açılı emisyonu ile otomotiv iç aydınlatmasının bir sonraki nesli için iyi bir konumdadır.