Ters Montaj SMD LED Mavi InGaN Veri Sayfası - EIA Paketi - Gerilim 2.8-3.8V - Işık Şiddeti 28-180mcd - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

Bu belge, yüksek parlaklıklı, ters montaj Yüzey Montaj Cihazı (SMD) Işık Yayan Diyot (LED) için teknik özellikleri detaylandırır. Cihaz, mavi ışık üretmek için InGaN (İndiyum Galyum Nitrür) yarı iletken çip kullanır ve EIA (Elektronik Endüstrileri Birliği) standartlarına uygun su berraklığında lensli bir pakette bulunur. Otomatik montaj süreçleri için tasarlanmış olup, kızılötesi reflow lehimlemeye uyumludur. Temel ürün özellikleri arasında RoHS direktiflerine uygunluk, yeşil ürün sınıflandırması ve yüksek elektrostatik deşarj (ESD) eşiği bulunur.

2. Derinlemesine Teknik Parametre Analizi

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Cihazın çalışma limitleri, 25°C ortam sıcaklığında (Ta) tanımlanmıştır. Bu değerlerin aşılması kalıcı hasara neden olabilir.

• Güç Dağılımı (Pd):76 mW. Bu, paketin ısı olarak dağıtabileceği maksimum sürekli güçtür.
• Tepe İleri Akımı (I_FP):100 mA. Bu değer, aşırı ısınmayı önlemek için yalnızca 1/10 görev döngüsü ve 0.1ms darbe genişliği ile darbe koşullarında geçerlidir.
• Sürekli İleri Akım (I_F):20 mA. Bu, güvenilir uzun vadeli performans için önerilen maksimum DC çalışma akımıdır.
• Elektrostatik Deşarj (ESD) Eşiği:8000 V (İnsan Vücut Modeli). Bu yüksek değer, elleçleme sırasında karşılaşılan statik elektriğe karşı sağlam koruma sağladığını gösterir.
• Çalışma Sıcaklığı Aralığı (T_opr):-20°C ila +80°C. Cihaz bu ortam sıcaklığı aralığında işlevseldir.
• Depolama Sıcaklığı Aralığı (T_stg):-30°C ila +100°C.
• Kızılötesi Reflow Lehimleme Koşulu:10 saniye boyunca 260°C tepe sıcaklığına dayanır, kurşunsuz (Pb-free) montaj süreçlerine uygundur.

2.2 Elektriksel ve Optik Özellikler

Tipik performans, aksi belirtilmedikçe Ta=25°C ve I_F=20 mA'de ölçülür.

• Işık Şiddeti (I_V):28.0 - 180.0 mcd (millikandela). CIE fotopik göz tepki eğrisine filtreli bir sensör kullanılarak ölçülür. Geniş aralık, sınıflandırma yoluyla yönetilir.
• Görüş Açısı (2θ_1/2):130 derece. Bu, ışık şiddetinin eksenel (on-axis) değerinin yarısına düştüğü tam açıdır ve geniş bir görüş desenini gösterir.
• Tepe Emisyon Dalgaboyu (λ_P):468 nm. Spektral çıkışın en güçlü olduğu spesifik dalgaboyu.
• Baskın Dalgaboyu (λ_d):465.0 - 475.0 nm. Bu, insan gözünün rengi tanımlamak için algıladığı, CIE renklilik diyagramından türetilen tek dalgaboyudur.
• Spektral Çizgi Yarı Genişliği (Δλ):25 nm. Yayılan ışık spektrumunun maksimum yoğunluğunun yarısındaki bant genişliği (Yarım Yükseklikte Tam Genişlik - FWHM).
• İleri Gerilim (V_F):2.80 - 3.80 V, I_F=20 mA'de. LED üzerinden akım geçtiğindeki gerilim düşümü.
• Ters Gerilim (V_R):0.6 - 1.2 V, I_R=20 mA'de. Bu yalnızca bir test koşuludur; cihaz ters öngerilim altında çalışmak için tasarlanmamıştır.

3. Sınıflandırma Sistemi Açıklaması

Üretimde renk ve parlaklık tutarlılığını sağlamak için, cihazlar temel parametrelere göre sınıflara ayrılır. Parça numarası tipik olarak sınıfını belirten kodlar içerir.

3.1 İleri Gerilim Sınıflandırması

Birimler 20 mA'de ölçülen Volt (V) cinsindendir. Sınıf başına tolerans ±0.1V'dur.
Sınıf D7: 2.80 - 3.00V
Sınıf D8: 3.00 - 3.20V
Sınıf D9: 3.20 - 3.40V
Sınıf D10: 3.40 - 3.60V
Sınıf D11: 3.60 - 3.80V

3.2 Işık Şiddeti Sınıflandırması

Birimler 20 mA'de ölçülen millikandela (mcd) cinsindendir. Sınıf başına tolerans ±%15'tir.
Sınıf N: 28.0 - 45.0 mcd
Sınıf P: 45.0 - 71.0 mcd
Sınıf Q: 71.0 - 112.0 mcd
Sınıf R: 112.0 - 180.0 mcd

3.3 Baskın Dalgaboyu Sınıflandırması

Birimler 20 mA'de ölçülen nanometre (nm) cinsindendir. Sınıf başına tolerans ±1nm'dir.
Sınıf AC: 465.0 - 470.0 nm
Sınıf AD: 470.0 - 475.0 nm

4. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası, tasarım için temel olan tipik performans eğrilerine atıfta bulunur. Spesifik grafikler metinde yeniden üretilmemiş olsa da, tipik olarak şunları içerir:

• Bağıl Işık Şiddeti - İleri Akım (I_V/ I_FEğrisi):Işık çıkışının akımla nasıl arttığını gösterir, genellikle yüksek akımlarda doyuma ulaşan doğrusal olmayan bir ilişkidir.
• İleri Gerilim - İleri Akım (V_F/ I_FEğrisi):Diyodun I-V karakteristiğini gösterir, akım sınırlama devreleri tasarlamak için çok önemlidir.
• Bağıl Işık Şiddeti - Ortam Sıcaklığı:Eklem sıcaklığı yükseldikçe ışık çıkışındaki azalmayı gösterir, termal yönetim için kilit bir faktördür.
• Spektral Dağılım:Farklı dalgaboyları boyunca yayılan bağıl gücü gösteren, 468 nm tepe dalgaboyu ve 25 nm FWHM ile merkezlenmiş bir grafiktir.

5. Mekanik ve Paket Bilgisi

5.1 Cihaz Boyutları

LED, standart bir EIA paket şekline uyar. Aksi belirtilmedikçe tüm boyutlar milimetre cinsinden olup standart tolerans ±0.10 mm'dir. Paket, ters montaj tasarımına sahiptir, yani birincil ışık yayılımı substrat tarafından olur, bu da PCB pad düzeni ve optik tasarımı etkiler.

5.2 Önerilen Lehimleme Pad Düzeni

PCB için, doğru lehimleme, mekanik stabilite ve termal rahatlama sağlamak amacıyla önerilen bir land pattern (footprint) sağlanmıştır. Reflow sırasında güvenilir lehim bağlantıları elde etmek için bu düzene uymak kritiktir.

5.3 Polarite Tanımlama

Tüm diyotlar gibi, LED'in bir anot (+) ve katot (-) ucu vardır. Montaj sırasında doğru polariteye dikkat edilmelidir. Veri sayfasındaki paket çizimi, cihaz üzerindeki polarite işaretini gösterir ve bu, PCB footprint'teki karşılık gelen işaretle hizalanmalıdır.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzları

6.1 Reflow Lehimleme Profili

Kurşunsuz işlemler için önerilen bir kızılötesi (IR) reflow profili sağlanmıştır. Temel parametreler şunlardır:
- Ön Isıtma:150-200°C.
- Ön Isıtma Süresi:Maksimum 120 saniye, kartı ve bileşenleri kademeli olarak ısıtmak, flux'u aktifleştirmek ve termal şoku en aza indirmek için.
- Tepe Sıcaklığı:Maksimum 260°C.
- Sıvı Faz Üzerinde Kalma Süresi:Profil, lehim pastasının düzgün şekilde erimesini sağlamalıdır. Bileşen, tepe sıcaklığına maksimum 10 saniye dayanabilir ve reflow işlemi maksimum iki kez yapılmalıdır.

Not:Optimum profil, spesifik PCB tasarımına, lehim pastasına ve fırına bağlıdır. Spesifik uygulama için karakterizasyon önerilir.

6.2 El Lehimlemesi

El lehimlemesi gerekliyse (örneğin, yeniden işleme için), sıcaklığı 300°C'yi aşmayan bir lehim havya kullanın. Lehimleme süresi bağlantı başına maksimum 3 saniye ile sınırlandırılmalı ve paket hasarını önlemek için bu işlem yalnızca bir kez yapılmalıdır.

6.3 Depolama Koşulları

Uygun depolama, nem emilimini önlemek için hayati önem taşır; nem emilimi reflow sırasında \"patlamış mısır\" (paket çatlaması) etkisine neden olabilir.
- Kapalı Paket:≤30°C ve ≤%90 Bağıl Nem (RH) koşullarında depolayın. Bir yıl içinde kullanın.
- Açılmış Paket:Nem geçirmez torbasından çıkarılan bileşenler için, depolama ortamı 30°C veya %60 RH'yi aşmamalıdır. IR reflow işleminin 672 saat (28 gün, MSL 2a) içinde tamamlanması önerilir.
- Uzatılmış Depolama (Açık):Nem alıcılı kapalı bir kapta veya nitrojen desikatöründe depolayın.
- Yeniden Kurutma:Bileşenler 672 saatten fazla açıkta kaldıysa, lehimlemeden önce yaklaşık 60°C'de en az 20 saat kurutun.

6.4 Temizleme

Belirtilmemiş kimyasalları kullanmayın. Lehimlemeden sonra temizlik gerekliyse, LED'i oda sıcaklığında etil alkol veya izopropil alkol içinde bir dakikadan az süreyle daldırın. Agresif çözücüler paket malzemesine veya lense zarar verebilir.

7. Paketleme ve Sipariş Bilgisi

7.1 Şerit ve Makara Özellikleri

Cihaz, 7 inç (178mm) çapında makaralara sarılmış 8mm genişliğinde kabartmalı taşıyıcı şerit içinde paketlenmiş olarak tedarik edilir. Bu, otomatik pick-and-place makineleri için standart formattır.
- Makara Başına Adet: 3000.
- Minimum Paketleme Miktarı:Kalan miktarlar için 500 adet.
- Kapak Şeridi:Taşıyıcı şeritteki boş cepler, üst kapak şeridi ile kapatılır.
- Eksik Bileşenler:Makara spesifikasyonuna göre, makara başına maksimum iki ardışık eksik LED'e (boş cep) izin verilir.
- Standart:Paketleme, ANSI/EIA-481 spesifikasyonlarına uygundur.

8. Uygulama Notları ve Tasarım Hususları

8.1 Amaçlanan Kullanım

Bu LED, ofis ekipmanları, iletişim cihazları ve ev aletleri dahil olmak üzere sıradan elektronik ekipman uygulamaları için tasarlanmıştır. Ön danışma ve nitelendirme olmaksızın, arızanın hayatı veya sağlığı tehlikeye atabileceği güvenlik açısından kritik uygulamalar (örneğin, havacılık, tıbbi yaşam destek, ulaşım güvenlik sistemleri) için derecelendirilmemiştir.

8.2 Devre Tasarımı

Harici bir akım sınırlama direnci veya sabit akım sürücü devresi zorunludur. İleri gerilim bir aralığa (2.8-3.8V) sahiptir, bu nedenle tasarımlar sabit bir V_F olduğunu varsaymamalıdır. Devre, güç kaynağı değişimlerini ve sıcaklık etkilerini dikkate alarak, tüm çalışma koşullarında I_F'yi 20 mA DC veya daha az ile sınırlayacak şekilde tasarlanmalıdır.

8.3 Termal Yönetim

Paket 76 mW dağıtabilse de, düşük eklem sıcaklığını korumak için PCB pad'leri üzerinden etkili ısı yayılımı esastır. Yüksek eklem sıcaklığı, ışık çıkışını azaltır (lümen düşüşü) ve çalışma ömrünü kısaltır. PCB düzeninin, özellikle yüksek ortam sıcaklıklarında veya maksimum akıma yakın çalışırken yeterli termal via ve bakır alanı sağladığından emin olun.

8.4 ESD Önlemleri

Yüksek 8000V HBM derecesine rağmen, standart ESD elleçleme önlemleri her zaman takip edilmelidir. Bu cihazları elleçlerken topraklanmış bileklikler, antistatik paspaslar ve uygun şekilde topraklanmış ekipman kullanın.

9. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

Bu cihaz, kategorisinde birkaç belirgin avantaj sunar:
1. Ters Montaj Tasarımı:Işığın PCB'ye karşı monte edilen taraftan yayıldığı benzersiz optik entegrasyona olanak tanır, daha ince ürün tasarımları veya spesifik ışık kılavuzu eşlemesi sağlar.
2. Yüksek Parlaklık (180 mcd'ye kadar):Küçük bir paketten yüksek ışık şiddeti sağlar, yüksek görünürlük gerektiren gösterge uygulamaları için uygundur.
3. Geniş Görüş Açısı (130°):Arka aydınlatma panelleri veya birden fazla açıdan görüntülenen durum göstergeleri için ideal, geniş ve eşit aydınlatma sunar.
4. Sağlam ESD Koruması:8000V HBM derecesi tipik endüstri seviyelerini aşar, daha fazla elleçleme ve uygulama sağlamlığı sunar.
5. Kurşunsuz Reflow Uyumluluğu:260°C tepe sıcaklığı derecesi ile standart Pb-free montaj süreçleri için sertifikalıdır.

10. Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

S: Tepe dalgaboyu ile baskın dalgaboyu arasındaki fark nedir?
C: Tepe dalgaboyu (λ_P=468 nm), en yüksek spektral emisyonun fiziksel noktasıdır. Baskın dalgaboyu (λ_d=465-475 nm), insan renk algısına (CIE şeması) dayalı hesaplanmış bir değerdir ve gördüğünüz \"mavi\" rengi tanımlayan şeydir.

S: Bu LED'i bir direnç olmadan 3.3V besleme ile sürebilir miyim?
C: Hayır. İleri gerilim 2.8V ile 3.8V arasında değişir. Doğrudan 3.3V'a bağlamak, eğer V_F 3.3V'dan düşükse aşırı akıma neden olabilir ve LED'i potansiyel olarak tahrip edebilir. Her zaman bir akım sınırlama mekanizması kullanın.

S: Depolama bölümündeki \"MSL 2a\" ne anlama geliyor?
C: Nem Hassasiyet Seviyesi (MSL) 2a, bileşenin reflow lehimlemeden önce kurutma gerektirmeden fabrika kat koşullarına (≤30°C/%60 RH) 4 hafta (672 saat) maruz kalabileceğini gösterir.

S: Bu LED, 20 mA'de sürekli çalışmaya uygun mudur?
C: Evet, 20 mA derecelendirilmiş sürekli DC ileri akımdır. Ancak, uzun vadeli güvenilirlik için eklem sıcaklığını güvenli limitler içinde tutmak amacıyla PCB üzerinden termal yönetim çok önemlidir.

11. Tasarım ve Kullanım Vaka Çalışması

Senaryo: Membran Anahtar Paneli Arka Aydınlatması
Bir tasarımcı, eşit mavi aydınlatmaya sahip büyük, kavisli bir membran anahtar panelini arka aydınlatmak istiyor. Bu LED'in ters montaj tasarımı idealdir. LED'ler, yayıcı yüzeyi bir ışık kılavuzu katmanına bakacak şekilde esnek PCB (flex devre) üzerine yerleştirilir. 130 derecelik görüş açısı, ışığın kılavuz boyunca eşit şekilde yayılmasını sağlar. Tasarımcı, gerekli parlaklığı elde etmek için üst ışık şiddeti aralığından sınıflar seçer (örneğin, Sınıf Q veya R) ve panel genelinde renk tutarlılığı için sıkı bir baskın dalgaboyu sınıfı belirler (örneğin, AC veya AD). Otomatik şerit ve makara paketleme, montaj makinesi tarafından hızlı ve güvenilir yerleştirmeye olanak tanır. Yüksek ESD derecesi, flex devrenin elleçlenmesi sırasında koruma sağlar.

12. Teknoloji Prensibi Tanıtımı

Bu LED, InGaN yarı iletken teknolojisine dayanır. Bir Işık Yayan Diyot'ta, ışık elektrolüminesans adı verilen bir süreçle üretilir. Yarı iletkenin (InGaN) p-n eklemine bir ileri gerilim uygulandığında, n-tipi bölgeden elektronlar ve p-tipi bölgeden delikler aktif bölgeye enjekte edilir. Bu elektronlar ve delikler yeniden birleştiğinde, enerjilerini foton (ışık) formunda serbest bırakırlar. Işığın spesifik dalgaboyu (rengi), yarı iletken malzemenin bant aralığı enerjisi tarafından belirlenir. InGaN, spektrumun mavi ve yeşil bölgelerinde ışık üretmek için uygun bir bant aralığına sahiptir. \"Su berraklığı\" lens tipik olarak epoksi veya silikondan yapılır ve yarı iletken çip içinde üretilen ışığı verimli bir şekilde çıkarmak için tasarlanmıştır.

13. Endüstri Trendleri ve Gelişmeler

SMD LED pazarı, daha yüksek verimlilik, daha küçük paketler ve daha fazla entegrasyona doğru gelişmeye devam etmektedir. Bu tür cihazla ilgili trendler şunlardır:
1. Artırılmış Verimlilik (lm/W):Epitaksiyel büyüme ve çip tasarımındaki sürekli iyileştirmeler, birim elektrik gücü başına daha fazla ışık çıkışı sağlar, enerji tüketimini ve termal yükü azaltır.
2. Küçültme:Daha küçük nihai ürünler için itici güç, ışık çıkışını korurken veya artırırken giderek daha küçük paket ayak izlerinde LED'ler için baskı oluşturur.
3. Geliştirilmiş Renk Tutarlılığı:Üretim kontrolündeki ilerlemeler ve daha ayrıntılı sınıflandırma stratejileri, üretim serilerinde daha sıkı renk toleranslarına izin verir, bu da çoklu LED dizileri için önemlidir.
4. Geliştirilmiş Güvenilirlik:Paket malzemelerindeki (örneğin, yüksek sıcaklık silikonları) ve çip bağlama teknolojilerindeki iyileştirmeler, daha uzun çalışma ömrü ve zorlu çevre koşullarında daha iyi performans sağlar.
5. Akıllı Entegrasyon:Bu ayrık bir bileşen olsa da, daha geniş trend, LED'leri sürücüler, kontrolörler ve sensörlerle tek bir pakette birleştiren entegre modüllere doğrudur.