PLCC-2 Kırmızı LED Veri Sayfası - 120° Görüş Açısı - 3550mcd @ 50mA - 2.2V - Otomotiv Sınıfı - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

Bu belge, PLCC-2 paketinde yüksek performanslı, yüzey montajlı bir kırmızı LED'in teknik özelliklerini detaylandırmaktadır. Cihaz, öncelikle zorlu otomotiv iç mekan uygulamaları için tasarlanmış olup, yüksek ışık çıkışı, geniş görüş açısı ve sağlam güvenilirlik kombinasyonu sunar. Temel avantajları arasında AEC-Q102 gibi katı otomotiv standartlarına uyum, mükemmel kükürt direnci (Sınıf A1) ve RoHS, REACH ve Halojensiz gereklilikleri gibi çevre direktiflerine bağlılık yer alır. Hedef pazar, güvenilirliğin ve zorlu koşullar altında tutarlı performansın çok önemli olduğu otomotiv elektroniği, özellikle iç mekan ortam aydınlatması, anahtarlar için arka aydınlatma ve diğer gösterge işlevleridir.

2. Derinlemesine Teknik Parametre Analizi

2.1 Fotometrik ve Elektriksel Özellikler

LED'in temel performans metrikleri standart test koşullarında tanımlanmıştır. Tipik ileri voltaj (V_F), 50mA ileri akım (I_F) altında 2.20V'dur ve belirtilen aralık 1.75V (Min) ile 2.75V (Maks) arasındadır. Işık şiddeti (I_V), aynı 50mA koşulu altında tipik olarak 3550 milikandela (mcd) olarak derecelendirilmiştir, minimum 2800 mcd ve maksimum 5600 mcd'dir. Baskın dalga boyu (λ_d), kırmızı rengini tanımlayan 615nm merkezli olup, ±1nm toleransa sahiptir. Cihaz, eksen dışı konumlardan iyi görünürlük sağlayan çok geniş 120 derecelik bir görüş açısına (φ) sahiptir. Mutlak maksimum ileri akım 70mA'dir ve cihaz ters voltaj çalışması için tasarlanmamıştır.

2.2 Termal ve Güvenilirlik Değerleri

Termal yönetim, LED ömrü için kritik öneme sahiptir. Eklemden lehim noktasına termal direnç (R_{th JS}) iki değere sahiptir: 85 K/W (tipik, gerçek) ve 60 K/W (tipik, elektriksel). İzin verilen maksimum eklem sıcaklığı (T_J) 125°C iken, çalışma sıcaklığı aralığı (T_opr) -40°C ile +110°C arasında değişir. Cihaz, 30 saniyeye kadar 260°C'lik bir reflow lehimleme sıcaklığına dayanabilir. Elektrostatik deşarj (ESD) koruması için 2kV (İnsan Vücut Modeli) olarak derecelendirilmiştir. Güç dağılımı (P_d) 192 mW ile sınırlıdır.

3. Bölme (Binning) Sistemi Açıklaması

Üretimde renk ve parlaklık tutarlılığını sağlamak için LED'ler bölmelere ayrılır.

3.1 Işık Şiddeti Bölmesi

Işık şiddeti, detaylı bir alfasayısal bölme yapısına göre kategorize edilir. Bölmeler, L1 (11.2-14 mcd) gibi düşük değerlerden GA (18000-22400 mcd) gibi yüksek çıkışlı bölmelere kadar uzanır. Bu veri sayfasında ele alınan spesifik cihaz, tipik 3550 mcd derecesine dayanarak CA bölmesine (2800-3550 mcd) düşer. Bu sistem, tasarımcıların düzgün aydınlatma uygulamaları için sıkı kontrol edilmiş parlaklık seviyelerine sahip parçaları seçmelerine olanak tanır.

3.2 Baskın Dalga Boyu Bölmesi

Algılanan rengi belirleyen baskın dalga boyu da bölmelere ayrılır. Bölmeler, minimum ve maksimum dalga boyunu nanometre cinsinden temsil eden dört haneli kodlarla tanımlanır. Örneğin, '1215' bölmesi 612nm'den 615nm'ye kadar olan dalga boylarını kapsar. Cihazın tipik 615nm dalga boyu, spesifik üretim partisine bağlı olarak onu '1518' bölmesine (615-618 nm) veya potansiyel olarak '1215' bölmesine yerleştirir. Bu hassas bölme, belirli renk noktaları veya renk karışımı gerektiren uygulamalar için çok önemlidir.

4. Performans Eğrisi Analizi

4.1 İleri Akım - İleri Voltaj İlişkisi (I-V Eğrisi)

Sağlanan grafik, 25°C'de ileri akım ve ileri voltaj arasındaki ilişkiyi göstermektedir. Eğri, ileri voltaj bir eşiği (bu LED için yaklaşık 1.7V) aştığında akımda üstel bir artış gösteren bir diyot karakteristiğindedir. Bu eğri, kararlı çalışmayı sağlamak için akım sınırlayıcı devre tasarlamak için gereklidir.

4.2 Termal Özellikler

Birkaç grafik, performansın sıcaklıkla değişimini göstermektedir.Bağıl Işık Şiddeti - Eklem Sıcaklığıgrafiği, sıcaklık arttıkça ışık çıkışının azaldığını gösterir; bu LED'ler için tipik bir davranıştır.Bağıl İleri Voltaj - Eklem Sıcaklığıgrafiği, V_F'nin negatif bir sıcaklık katsayısına sahip olduğunu, sıcaklık arttıkça doğrusal olarak azaldığını gösterir.Baskın Dalga Boyu - Eklem SıcaklığıveBağıl Dalga Boyu - Eklem Sıcaklığıgrafikleri, sıcaklıkla birlikte dalga boyunda (tipik olarak birkaç nanometre) hafif bir kayma olduğunu gösterir; bu, renk kritik uygulamalar için önemlidir.

4.3 Spektral Dağılım ve Işınım Deseni

TheBağıl Spektral Dağılımgrafiği, monokromatik kırmızı çıkışı doğrular; zirve yaklaşık 615nm civarındadır ve spektrumun diğer bölgelerinde çok az emisyon vardır.Işınımın Tipik Diyagram Karakteristikleri(alıntıda tam olarak detaylandırılmamıştır) tipik olarak ışığın uzaysal dağılımını gösterir ve şiddetin tepe değerinin yarısına düştüğü 120° görüş açısını gösterir.

4.4 Değer Düşürme ve Darbe İşleme

Theİleri Akım Değer Düşürme Eğrisigüvenilirlik için kritiktir. Lehim pedi sıcaklığının (T_S) bir fonksiyonu olarak izin verilen maksimum sürekli ileri akımı gösterir. Örneğin, 110°C T_Sdeğerinde, maksimum I_Fdeğeri 55mA'ya düşürülür.İzin Verilen Darbe İşleme Kapasitesigrafiği, çeşitli darbe genişlikleri (t_p) ve görev döngüleri (D) için izin verilen maksimum tekrarlanmayan veya tekrarlanan darbe akımını tanımlar; bu, PWM karartma veya geçici durumlar için kullanışlıdır.

5. Mekanik ve Paket Bilgileri

LED, standart bir PLCC-2 (Plastik Bacaklı Çip Taşıyıcı) yüzey montaj paketi kullanır. Tam mekanik boyutlar (uzunluk, genişlik, yükseklik) veri sayfasının 7. bölümünde referans verilmiş olsa da alıntıda sağlanmamıştır; bu paket türü yaygın olarak kullanılır ve otomatik pick-and-place montajına olanak tanır. Cihaz, doğru PCB yönlendirmesi için net anot ve katot işaretlerine sahip olacaktır. Reflow sırasında uygun lehim bağlantısı oluşumu ve ısı dağılımını sağlamak için önerilen bir lehim pedi düzeni sağlanmıştır.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzu

Cihaz, reflow lehimleme işlemlerine uygundur. Belirtilen profil, maksimum 30 saniye için 260°C'lik bir tepe sıcaklığına izin verir. Tasarımcılar, plastik paketin veya yarı iletken çipin termal hasarını önlemek için bu profile uymalıdır. Kullanım önlemleri muhtemelen, bacaklar üzerindeki mekanik stresi önlemek, nemden koruma (MSL Seviye 2) ve aşırı elektrostatik deşarjı önlemek için standart işleme prosedürlerini içerir. Uygun depolama koşulları, kuru bir ortamda -40°C ile +110°C arasında belirtilen depolama sıcaklığı aralığı ile uyumlu olacaktır.

7. Paketleme ve Sipariş Bilgileri

Bu cihazın parça numarası 57-21R-UR0501H-AM'dir. Sipariş bilgileri ve paketleme detayları (örneğin, bant ve makara özellikleri, makara başına miktar) veri sayfasının 6. ve 10. bölümlerinde ele alınmıştır. Parça numarası yapısı, renk (Kırmızı için R), paket türü ve muhtemelen bölme kodları gibi bilgileri kodlayabilir; bu da gerekli performans sınıfının hassas bir şekilde sipariş edilmesine olanak tanır.

8. Uygulama Önerileri

8.1 Tipik Uygulama Senaryoları

Birincil uygulamaotomotiv iç aydınlatmasıdır. Bu, gösterge paneli arka aydınlatması, ortam ayak boşluğu aydınlatması, kontrol düğmeleri ve anahtarlar için arka aydınlatma ve orta konsoldaki durum göstergelerini içerir. AEC-Q102 kalifikasyonu ve kükürt dayanımı, onu yüksek sıcaklıklar, termal döngüler ve aşındırıcı gazlara maruz kalma içerebilen bir aracın içindeki zorlu ortam için özellikle uygun hale getirir.

8.2 Tasarım Hususları

Bu LED ile tasarım yaparken, mühendislerin birkaç faktörü göz önünde bulundurması gerekir:
1. Akım Sürücüsü:Kararlı ışık çıkışını korumak için sabit akım sürücüsü önerilir, çünkü LED parlaklığı voltajın değil, akımın bir fonksiyonudur. Devre, tipik çalışma için I_F'yi 50mA ile sınırlamalı ve asla 70mA'yi aşmamalıdır.
2. Termal Yönetim:PCB düzeni, özellikle yüksek ortam sıcaklığı ortamlarında, eklem sıcaklığının 125°C'yi aşmasını önlemek için lehim pedlerinden ısı dağılımını kolaylaştırmalıdır. Önerilen ped düzeninin ve muhtemelen termal viyaların kullanılması tavsiye edilir.
3. ESD Koruması:2kV HBM için derecelendirilmiş olsa da, özellikle işleme ve montaj sırasında, giriş hatlarında temel ESD koruması uygulamak iyi bir uygulamadır.
4. Optik Tasarım:120° görüş açısı geniş yayılım sağlar. Odaklanmış ışık için ikincil optikler (lensler) gerekebilir.

9. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

Standart ticari sınıf LED'lerle karşılaştırıldığında, bu cihazın temel farklılaştırıcıları otomotiv sınıfı güvenilirlik sertifikalarıdır. AEC-Q102 kalifikasyonu, yüksek sıcaklık çalışması, termal şok, nem direnci ve uzun ömürlülük için bir dizi titiz test içerir. Sınıf A1 kükürt dayanımı derecesi, belirli kauçuk ve yağlayıcı bileşikler nedeniyle otomotiv ortamlarında yaygın bir arıza modu olan kükürt içeren atmosferlere karşı üstün direnci gösterir. Geniş çalışma sıcaklığı aralığı (-40°C ile +110°C), tipik tüketici LED'lerininkini aşarak, bir aracın karşılaşabileceği tüm iklim koşullarında işlevselliği garanti eder.

10. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

S: Bu LED'i doğrudan 3.3V kaynakla sürebilir miyim?
C: Hayır. Tipik ileri voltaj 2.2V'dur, ancak 1.75V kadar düşük olabilir. Akım sınırlayıcı direnç veya sürücü olmadan doğrudan 3.3V kaynağa bağlamak, aşırı akım akışına neden olur, potansiyel olarak 70mA'lik mutlak maksimum dereceyi aşar ve LED'i tahrip eder. Seri direnç veya sabit akım sürücüsü zorunludur.

S: Işığı 50mA yerine 30mA'de sürersem çıkış nasıl değişir?
C:Bağıl Işık Şiddeti - İleri Akımgrafiğine bakınız, çıkış akımla doğrusal orantılı değildir. 30mA'de, bağıl şiddet, 50mA'deki değerinin yaklaşık 0.6 (veya %60) kadardır. Bu nedenle, ışık şiddeti kabaca 2130 mcd (0.6 * 3550 mcd) olacaktır.

S: Bu LED PWM karartma için uygun mudur?
C: Evet, LED'ler PWM karartma için idealdir. Seçilen tepe akımının, darbe genişliğinin ve görev döngüsünün güvenli çalışma sınırları içinde olduğundan emin olmak içinİzin Verilen Darbe İşleme Kapasitesigrafiğine danışılmalıdır. Tipik olarak, 100Hz üzerindeki karartma frekansları için, grafik DC maksimumundan daha yüksek darbe akımlarına izin verir, ancak ortalama güç yine de yönetilmelidir.

11. Pratik Tasarım ve Kullanım Örneği

Örnek: Otomotiv Anahtar Arka Aydınlatması Tasarımı.Bir tasarımcı, orta konsolda bir sıra 5 basmalı anahtarı aydınlatmak istiyor. Her anahtar, eşit, düşük seviyeli kırmızı aydınlatma gerektiriyor. Tasarımcı, güvenilirliği için bu LED'i seçiyor. 12V otomotiv kaynağı kullanarak, her LED'in 50mA'ye ayarlanmış özel bir sabit akım regülatörü tarafından sürüldüğü bir devre tasarlanıyor. LED'ler, 120° ışın demetini anahtar simgesi üzerinde eşit olarak dağıtmak için bir ışık kılavuzunun arkasındaki PCB'ye yerleştiriliyor. Termal analiz, en kötü durum kabin sıcaklığı olan 85°C'de, lehim pedi sıcaklığının 100°C'nin altında kaldığını, böylece ileri akımın grafikten elde edilen düşürülmüş limit içinde kaldığını ve uzun vadeli güvenilirliği sağladığını doğruluyor.

12. Çalışma Prensibi Tanıtımı

Işık Yayan Diyotlar (LED'ler), elektrolüminesans yoluyla ışık yayan yarı iletken cihazlardır. P-n eklemine ileri voltaj uygulandığında, n-tipi malzemeden gelen elektronlar, aktif bölgede p-tipi malzemeden gelen deliklerle yeniden birleşir. Bu yeniden birleşme süreci, foton (ışık) şeklinde enerji açığa çıkarır. Yayılan ışığın spesifik dalga boyu (rengi), LED çipinin yapımında kullanılan yarı iletken malzemelerin enerji bant aralığı tarafından belirlenir. Bu kırmızı LED'de, insan gözünün kırmızı olarak algıladığı yaklaşık 615nm dalga boyunda foton üretmek için tipik olarak Alüminyum Galyum Arsenür (AlGaAs) veya benzeri bileşikler kullanılır.

13. Teknoloji Trendleri ve Gelişmeler

Otomotiv LED aydınlatmasındaki trend, daha yüksek verimlilik (vat başına daha fazla lümen) yönündedir; bu da güç tüketimini ve termal yükü azaltır. Ayrıca, daha yüksek güç yoğunluğuna sahip daha küçük paket boyutlarına doğru bir hareket vardır; bu da daha kompakt ve şık tasarımlara olanak tanır. Dahası, kontrol elektroniğinin doğrudan LED paketiyle entegrasyonu (örneğin, LED sürücüleri, koruma devreleri) daha yaygın hale gelmektedir; bu da mühendisler için sistem tasarımını basitleştirir. İç mekan ortam aydınlatması için daha geniş renk gamları ve daha yüksek renksel geriverim indeksi (CRI) talebi, bu özel cihaz monokromatik kırmızı LED olsa da, fosfor teknolojisi ve çoklu çip tasarımlarında ilerlemeleri zorlamaktadır. Güvenilirlik standartları, daha uzun ömür gereksinimleri ve yeni çevresel stres faktörleri için testlerle birlikte gelişmeye devam etmektedir.