Ters Montaj SMD LED Mavi Veri Sayfası - EIA Paketi - 5mA - 45mcd - İngilizce Teknik Belge

1. Ürün Genel Bakışı

Bu belge, mavi ışık üretmek için İndiyum Galyum Nitrür (InGaN) yarı iletken malzeme kullanan, ters montajlı, yüzey montajlı (SMD) bir ışık yayan diyotun (LED) özelliklerini detaylandırmaktadır. Cihaz, su berraklığında bir lense sahiptir ve standart EIA uyumlu bir formatta paketlenmiştir. Otomatik montaj süreçleri için tasarlanmıştır; bu süreçler al-yerleştir ekipmanlarını ve kızılötesi (IR) reflow lehimlemeyi içerir ve bu da onu yüksek hacimli üretim için uygun kılar. LED, RoHS (Tehlikeli Maddelerin Kısıtlanması) direktiflerine uygun olarak yeşil ürün olarak sınıflandırılmıştır.

1.1 Temel Avantajlar

• Ters Montaj Tasarımı: Çip, belirli PCB düzenleri ve ışık çıkışı için optimize edilmiş özel bir yönlendirme ile monte edilmiştir.
• Otomasyon Uyumluluğu: 7 inç makaralar üzerinde 8mm şerit halinde tedarik edilir, standart otomatik yerleştirme ve lehimleme ekipmanları ile tam uyumludur.
• Yüksek ESD Toleransı: İnsan Vücudu Modeli (HBM) kullanılarak test edilen 8000V Elektrostatik Deşarj (ESD) eşiği özelliği, iyi bir kullanım sağlamlığı sunar.
• IC Uyumlu: Elektriksel özellikler, standart mantık seviyesi entegre devre çıkışlarından doğrudan sürülmeye olanak tanır.
• Kurşunsuz İşlem Uyumlu: Kurşunsuz montaj için gerekli olan kızılötesi yeniden akış lehimleme profillerine dayanır.

2. Derinlemesine Teknik Parametre Analizi

Aşağıdaki bölüm, cihazın mutlak limitleri ve operasyonel özelliklerinin detaylı bir dökümünü sağlar. Aksi belirtilmedikçe, tüm parametreler 25°C ortam sıcaklığında (Ta) belirtilmiştir.

2.1 Absolute Maximum Ratings

Bu derecelendirmeler, cihaza kalıcı hasar verebilecek stres sınırlarını tanımlar. Bu sınırlar altında veya bu sınırlarda çalışma garantisi verilmez.

• Power Dissipation (Pd): 76 mW. Cihazın ısı olarak dağıtabileceği maksimum toplam güç.
• Tepe İleri Akım (I_FP): 100 mA. Darbe koşullarında izin verilir (1/10 görev döngüsü, 0.1ms darbe genişliği).
• DC İleri Akım (I_F): 20 mA. Güvenilir çalışma için maksimum sürekli ileri akım.
• Çalışma Sıcaklığı Aralığı (T_opr): -20°C ila +80°C.
• Depolama Sıcaklık Aralığı (T_stg): -30°C ila +100°C.
• Infrared Lehimleme Koşulu: Kurşunsuz reflow işlemleri için tipik olan 260°C tepe sıcaklığına 10 saniye dayanır.

2.2 Electrical & Optical Characteristics

Bunlar, standart test koşulları altındaki tipik performans parametreleridir (I_F = 5 mA, Ta=25°C).

• Işık Şiddeti (I_V): Minimum 11.2 mcd'den maksimum 45.0 mcd'ye kadar değişir. Tipik değer, spesifik bin'e bağlıdır (Bkz. Bölüm 3). CIE fotopik göz tepki eğrisine filtre uygulanmış bir sensör ile ölçülmüştür.
• Görüş Açısı (2θ_1/2): 130 derece. Bu geniş görüş açısı, yaygın, odaklanmamış bir ışık yayılım modelini gösterir ve geniş açısal görünürlük gerektiren gösterge ve arka aydınlatma uygulamaları için uygundur.
• Peak Emission Wavelength (λ_P): 468 nm. Spektral güç çıkışının en yüksek olduğu belirli dalga boyu.
• Baskın Dalga Boyu (λ_d): 465.0 nm ila 475.0 nm. Bu, rengi tanımlamak için insan gözünün algıladığı tek dalga boyudur. CIE kromatiklik diyagramından türetilmiştir.
• Spektral Çizgi Yarı Genişliği (Δλ): 25 nm. Bu parametre, yayılan ışığın spektral saflığını veya bant genişliğini gösterir. 25nm değeri, standart bir mavi InGaN LED için tipiktir.
• İleri Yön Gerilimi (V_F): 2.65 V ila 3.15 V. LED'in 5 mA ile sürüldüğünde üzerindeki gerilim düşümü. Devre tasarımında akım sınırlayıcı direnç hesaplaması için bu aralık dikkate alınmalıdır.
• Ters Yön Akımı (I_R): Ters gerilim (V_R) 0.55V uygulandığında maksimum 10 μA. Önemli Not: Cihaz ters öngerilim altında çalışacak şekilde tasarlanmamıştır; bu test koşulu yalnızca sızıntı karakterizasyonu içindir.

3. Binning System Açıklaması

Üretimde tutarlılığı sağlamak için, LED'ler ana parametrelere göre gruplara ayrılır. Bu, tasarımcıların renk ve parlaklık düzgünlüğü için belirli uygulama gereksinimlerini karşılayan parçaları seçmelerine olanak tanır.

3.1 İleri Voltaj Binning

Gruplar, LED'lerin benzer voltaj düşüşlerine sahip olmasını sağlar; bu, paralel dizilerde güç kaynağı tasarımını basitleştirebilir. Her grup için tolerans ±0.1V'dur.

• Bin 1: 2.65V - 2.75V
• Bin 2: 2.75V - 2.85V
• Bin 3: 2.85V - 2.95V
• Bin 4: 2.95V - 3.05V
• Bin 5: 3.05V - 3.15V

3.2 Işık Şiddeti Sınıflandırması

Bu sınıflandırma, LED'leri 5 mA'deki parlaklık çıktılarına göre gruplandırır. Her sınıf için tolerans ±%15'tir.

• L1: 11.2 mcd - 14.0 mcd
• L2: 14.0 mcd - 18.0 mcd
• M1: 18.0 mcd - 22.4 mcd
• M2: 22.4 mcd - 28.0 mcd
• N1: 28.0 mcd - 35.5 mcd
• N2: 35.5 mcd - 45.0 mcd

3.3 Baskın Dalga Boyu Sınıflandırması

Bu, mavi ışığın algılanan rengini (tonunu) kontrol eder. Her grup için tolerans ±1 nm'dir.

• Bin AC: 465.0 nm - 470.0 nm (biraz daha yeşilimsi mavi)
• Bin AD: 470.0 nm - 475.0 nm (biraz daha saf mavi)

4. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfasında belirli grafiksel eğrilere atıfta bulunulsa da (örn. Şekil 1, Şekil 6), bunların tasarım için taşıdığı anlam kritik öneme sahiptir.

4.1 Işık Şiddeti vs. İleri Akım

Işık çıkışı (I_V), çalışma aralığında ileri yön akımına (I_F) yaklaşık olarak orantılıdır. LED'i 5 mA üzerinde sürmek parlaklığı artırır, ancak aynı zamanda güç dağılımını ve bağlantı sıcaklığını da yükseltir; bu da ömür ve dalga boyunu etkileyebilir. 20 mA DC maksimum değeri, 5 mA test noktasından kayda değer bir parlaklık marjı sağlar.

4.2 İleri Yönlü Gerilim vs. Forward Current & Temperature

Bir diyodun V_F değeri negatif bir sıcaklık katsayısına sahiptir; eklem sıcaklığı arttıkça bu değer düşer. Bu özellik, sabit akım sürücü tasarımları için önemlidir, çünkü uygun şekilde akım sınırlaması yapılmazsa sabit bir gerilim kaynağı termal kaçaklara yol açabilir. 25°C'de belirtilen V_F aralığı bir kılavuz olarak kullanılmalı ve çalışma sıcaklığına bağlı olarak değişeceği göz önünde bulundurulmalıdır.

4.3 Spektral Dağılım

Referans alınan spektral grafik (Şekil 1), 468 nm tepe dalga boyunda merkezlenmiş, 25 nm yarı yükseklikte tam genişliğe (FWHM) sahip Gauss benzeri bir dağılım gösterecektir. Bu spektral genişlik, sensörler veya renk karışımlı aydınlatma sistemleri gibi belirli dalga boylarına duyarlı uygulamalar için önemlidir.

5. Mechanical & Package Information

5.1 Paket Boyutları ve Polarite

Cihaz standart bir EIA paket şekline uygundur. "Ters montaj" tanımı PCB ayak izi tasarımı için çok önemlidir. Katot ve anot, paketin belirli kenarlarında bulunur. Mekanik çizim, lehim pedi boyutu ve aralığı da dahil olmak üzere uygun lehimleme ve hizalamayı sağlamak için, pad deseni tasarımı için tam boyutları (mm cinsinden) sağlar. Çoğu boyut için tolerans ±0.10 mm'dir.

5.2 Önerilen Lehim Pisti Düzeni

Yeniden akış sırasında güvenilir lehim bağlantısı oluşumunu sağlamak için önerilen bir PCB lehim padi deseni (lehim padi geometrisi) sağlanmıştır. Bu desene uyulması, mezar taşı etkisini (bileşenin dik durması) önlemeye yardımcı olur ve uygun termal ve elektriksel bağlantıyı sağlar.

6. Soldering & Assembly Guidelines

6.1 IR Yeniden Akış Lehimleme Profili

Kurşunsuz (Pb-free) işlemler için önerilen bir reflow profili dahildir. Temel parametreler şunlardır:

• Ön ısıtma: 150–200°C aralığı.
• Ön Isıtma Süresi: Sıcaklık stabilizasyonu ve flux aktivasyonu için maksimum 120 saniye.
• Tepe Sıcaklığı: Maksimum 260°C.
• Likidüs Üzeri Süre: Cihaz, zirve sıcaklığına maksimum 10 saniye dayanabilir. Reflow işlemi en fazla iki kez gerçekleştirilmelidir.

Not: Profil, spesifik PCB montajı için karakterize edilmelidir; çünkü kart kalınlığı, bileşen yoğunluğu ve lehim pastası ısı transferini etkiler.

6.2 El ile Lehimleme

El ile lehimleme gerekliyse:

• Havya Sıcaklığı: Maksimum 300°C.
• Lehimleme Süresi: Bağlantı ayağı başına maksimum 3 saniye.
• Frekans: Termal stresi önlemek için yalnızca bir kez yapılmalıdır.

6.3 Temizleme

Lehim sonrası temizlik gerekliyse:

• Sadece belirtilen çözücüler kullanılmalıdır: normal oda sıcaklığında etil alkol veya izopropil alkol.
• Daldırma süresi bir dakikadan az olmalıdır.
• Belirtilmemiş kimyasallar, LED paketleme malzemesine (epoksi lens) zarar verebilir.

7. Storage & Handling

7.1 ESD Önlemleri

8000V HBM derecesine rağmen, standart ESD önlemleri önerilir: elleme sırasında topraklanmış bileklikler, antistatik paspaslar ve uygun şekilde topraklanmış ekipman kullanın.

7.2 Nem Hassasiyeti

Cihazın Nem Hassasiyet Seviyesi (MSL) derecesi 2a'dır.

• Mühürlü Torba: ≤30°C ve ≤%90 BA'da saklayın. Orijinal nem bariyerli torbada desikant ile saklandığında raf ömrü bir yıldır.
• Açıldıktan Sonra: ≤30°C ve ≤%60 RH'de saklayın. Cihazlar, fabrika ortam koşullarına maruz kaldıktan sonraki 672 saat (28 gün) içinde IR yeniden akış işlemine tabi tutulmalıdır.
• Uzatılmış Saklama (Açılmış): Desikatörlü kapalı bir kapta veya nitrojen desikatöründe saklayın.
• Yeniden pişirme: 672 saatten fazla açıkta kaldıysa, emilen nemi gidermek ve yeniden akış sırasında "patlamayı" önlemek için lehimlemeden önce yaklaşık 60°C'de en az 20 saat pişirin.

8. Packaging & Ordering

8.1 Şerit ve Makara Özellikleri

• Taşıyıcı Şerit Genişliği: 8 mm.
• Makara Çapı: 7 inç.
• Makara Başına Miktar: 3000 adet.
• Minimum Sipariş Miktarı (MOQ): Kalan miktarlar için 500 adet.
• Cep Kapsamı: Boş cepler kapama bandı ile kapatılır.
• Eksik Bileşenler: Spesifikasyona (ANSI/EIA 481) göre, art arda en fazla iki LED eksikliğine izin verilir.

9. Application Notes & Tasarım Hususları

9.1 Tipik Uygulama Senaryoları

• Durum Göstergeleri: Tüketici elektroniği, ev aletleri ve endüstriyel kontrol panellerinde, geniş görüş açısından faydalanarak.
• Arka Aydınlatma: Küçük LCD ekranlar, tuş takımları veya membran anahtarlar için.
• Dekoratif Aydınlatma: Düşük güçlü vurgu aydınlatması veya tabelacılıkta.
• Sensör Aktivasyonu: Optik sensörler (yakınlık, nesne algılama) için bir ışık kaynağı olarak.

Önemli Feragatname: Bu LED, genel elektronik ekipmanlar için tasarlanmıştır. Arızasının hayat veya sağlık riski oluşturabileceği güvenlik açısından kritik uygulamalarda (örn. havacılık, tıbbi yaşam desteği, ulaşım kontrolü) kullanım için derecelendirilmemiştir veya önerilmemektedir.

9.2 Devre Tasarımı Hususları

1. Akım Sınırlama: Her zaman bir seri direnç veya sabit akım sürücüsü kullanın. Direnç değerini maksimum V_F Kutudan (örneğin, 3.15V) ve minimum besleme voltajı, en kötü koşullar altında bile akımın mutlak maksimum dereceyi asla aşmamasını sağlamak için.
2. Termal Yönetim: Güç dağılımı düşük olsa da, maksimum akım yakınında veya yüksek ortam sıcaklıklarında çalışırken, bağlantı sıcaklığını sınırlar içinde tutmak için yeterli PCB bakırı veya termal rahatlama sağlayın.
3. Ters Voltaj Koruması: Cihaz ters polarma için tasarlanmadığından, LED devrede ters voltaj geçici durumlarına maruz kalabilecekse, paralel olarak bir koruma diyotu (katot anota) eklemeyi düşünün.

10. Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

10.1 "Reverse mount" ne anlama gelir?

Ters montaj, LED yarı iletken çipinin paket içindeki fiziksel yönelimini ifade eder. Standart bir LED'de ışık esas olarak üstten yayılır. Ters montaj tasarımında, çip ışık yayılımını yanlardan veya PCB üzerinden optimize edecek şekilde yönlendirilir; bu genellikle LED'in bir boşluğa monte edildiği veya belirli bir optik yol gerektirdiği durumlarda kullanılır. PCB ayak izi, standart bir üstten görünümlü LED'den farklı olacaktır.

10.2 Bu LED'i sürekli olarak 20 mA'de sürebilir miyim?

Evet, 20 mA mutlak maksimum sürekli DC ileri akım değeridir. Optimum ömür ve kararlı performans için, LED'leri mutlak maksimumlarının altında, genellikle 10-15 mA'de sürmek yaygın bir uygulamadır. Yüksek ortam sıcaklıklarında çalışma için daima güç azaltma eğrilerine (mevcutsa) başvurun.

10.3 Işık şiddeti değerini nasıl yorumlarım?

Işık şiddeti (mcd), belirli bir yönde (eksen boyunca) algılanan parlaklığın bir ölçüsüdür. 130 derecelik görüş açısı, bu parlaklığın çok geniş bir koni üzerinde korunduğu anlamına gelir. Odaklanmış bir ışın demeti gerektiren uygulamalar için ikincil optikler (lensler) gerekli olacaktır. Sınıflandırma sistemi (L1'den N2'ye), tasarımınız için minimum bir parlaklık seçmenize olanak tanır.

10.4 Saklama koşulu neden bu kadar önemlidir?

SMD bileşenleri havadaki nemi emer. Yüksek sıcaklıklı reflow lehimleme işlemi sırasında, hapsolmuş bu nem hızla buharlaşarak bileşeni tahrip eden iç katman ayrılmasına, çatlamaya veya "popcorning"e neden olabilir. MSL derecelendirmesi ve ön ısıtma (baking) talimatları, montaj verimi ve güvenilirliği için kritik öneme sahiptir.

11. Pratik Tasarım Örneği

Senaryo: 5V devre için basit bir güç açık göstergesi tasarlama.

1. Bin Seçin: Hesaplama için bir yoğunluk bin'i (örneğin, 18-22.4 mcd için M1) ve bir voltaj bin'i (örneğin, ~2.9V için Bin 3) seçin.
2. Seri Direnç Hesapla: Hedef I_F = Parlaklık ve ömür dengesi için 10 mA.
   R = (V_kaynağı - V_F) / I_F = (5V - 2.9V) / 0.01A = 210 Ω.
   Standart bir 220 Ω direnç kullanın. Güç derecesini doğrulayın: P_R = I²R = (0.01)² * 220 = 0.022W, bu nedenle 1/10W veya 1/8W direnç yeterlidir.
3. PCB Yerleşimi: Veri sayfasındaki önerilen lehim pedi boyutlarını kullanın. Paket işaretleme şemasına göre polaritenin doğru olduğundan emin olun.
4. Montaj: Önerilen IR yeniden akış profiline uyun. Kartlar nemli bir ortamda monte ediliyorsa ve hemen kullanılmayacaksa, LED'ler mühürlü torbadan çıkarıldıktan sonra 28 günden fazla geçmişse, montajdan önce LED'leri pişirmeyi düşünün.

12. Teknoloji Tanıtımı

Bu LED, tipik olarak safir veya silisyum karbür bir substrat üzerinde büyütülmüş InGaN (İndiyum Galyum Nitrür) yarı iletken teknolojisine dayanmaktadır. İleri yönde bir voltaj uygulandığında, elektronlar ve boşluklar aktif kuantum kuyusu bölgesinde yeniden birleşerek enerjiyi foton formunda salar. Alaşımdaki indiyum ve galyumun spesifik oranı, bant aralığı enerjisini ve dolayısıyla yayılan ışığın tepe dalga boyunu belirler; bu durumda mavi spektrumdadır (~468 nm). Su berraklığındaki epoksi lens, çipi kapsüller, mekanik koruma sağlar, ışık çıktısını şekillendirir (130 derece görüş açısı) ve ışık çıkarma verimliliğini artırır.

13. Endüstri Trendleri

2014 Nobel Fizik Ödülü'ne layık görülen mavi LED'lerin geliştirilmesi, beyaz LED'leri (fosfor dönüşümü yoluyla) ve tam renkli ekranları mümkün kılan temel bir atılımdı. Bunun gibi SMD LED'lerdeki güncel trendler şunlara odaklanmaktadır:

• Artan Verimlilik: Daha yüksek ışık etkinliği (elektriksel watt başına daha fazla ışık çıktısı).
• Küçültme: Daha yoğun elektronikler için daha küçük paket boyutları (örneğin, 0201, 01005).
• Geliştirilmiş Renk Tutarlılığı: Görüntüleme arka aydınlatması gibi uygulamalar için kritik öneme sahip olan baskın dalga boyu ve yoğunluk için daha sıkı sınıflandırma toleransları.
• Geliştirilmiş Güvenilirlik: Otomotiv ve endüstriyel uygulamalar için daha yüksek maksimum çalışma sıcaklıkları ve geliştirilmiş nem direnci.
• Gelişmiş Paketleme: Birden fazla LED çipinin (RGB, beyaz) tek bir pakette veya dahili akım sınırlama dirençleri veya kontrol entegre devreleri ("akıllı LED'ler") bulunan paketlerde entegrasyonu.