Turuncu LED PLCC2 2.2x1.4x1.3mm - İleri Gerilim 1.8V - Güç 69mW - Baskın Dalga Boyu 605nm - Türkçe Teknik Veri Sayfası

1. Ürün Genel Bakış

RF-AURB14TS-AA-B, zorlu otomotiv ve endüstriyel uygulamalar için tasarlanmış, PLCC2 paketinde yüksek performanslı bir yüzey montaj LED'idir. Cihaz, substrat üzerinde gelişmiş AlGaInP (Alüminyum Galyum İndiyum Fosfür) epitaksi teknolojisini kullanarak, 605 nm merkezinde baskın dalga boyuna sahip doymuş turuncu ışık üretir. Kompakt paket 2.2 mm × 1.4 mm × 1.3 mm boyutlarındadır ve alt termal ped aracılığıyla mükemmel ısı dağılımı sağlarken alan kısıtlı tasarımlar için uygundur.

Temel özellikler arasında son derece geniş 120° görüş açısı, tüm SMT montaj süreçleriyle uyumluluk ve RoHS ile REACH direktiflerine uygunluk yer alır. Ürün kalifikasyon test planı, zorlu koşullar altında sağlam güvenilirlik sağlayan AEC-Q101 Stres Test Kalifikasyonu'na (Otomotiv Sınıfı Ayrık Yarı İletkenler) dayanmaktadır. Nem hassasiyet seviyesi Seviye 2 olarak derecelendirilmiştir ve mühürlü paket açıldıktan sonra dikkatli kullanım gerektirir.

1.1 Özellikler

• Kolay al-ve-yerleştir için PLCC2 standart paket
• Eşit ışık dağılımı için son derece geniş 120° görüş açısı
• Tüm SMT montaj ve lehimleme süreçlerine uygundur (reflow, dalga, el lehimi)
• Otomatik üretim için bant ve makara üzerinde temin edilir
• Nem hassasiyet seviyesi: Seviye 2 (J-STD-033'e göre)
• RoHS ve REACH çevre standartlarına uygundur
• Otomotiv uygulamaları için AEC-Q101'e göre kalifiye edilmiştir

1.2 Uygulamalar

Birincil uygulama: Otomotiv iç aydınlatması; gösterge paneli göstergeleri, bilgi-eğlence sistemi arka aydınlatması, ortam aydınlatma şeritleri ve buton aydınlatması dahil. Geniş görüş açısı ve yüksek ışık şiddeti (5 mA'de 120 mcd'ye kadar), araç kabinlerinde mükemmel görünürlük ve estetik çekicilik sağlar.

2. Teknik Parametreler

Aksi belirtilmediği sürece tüm elektriksel ve optik özellikler 25°C lehim sıcaklığında ölçülür. LED, tipik uygulamalar için 5 mA ileri akımda çalışacak şekilde tasarlanmıştır, mutlak maksimum derecesi 30 mA DC'dir.

Bu LED'in ileri gerilimi, rakip teknolojilere kıyasla nispeten düşüktür ve 5 mA'de tipik değer 1.8 V'tur. Bu düşük gerilim, düşük gerilimli güç raylarından doğrudan sürüş sağlar ve LED'in kendisinde güç kaybını azaltır. Ters akım, 5 V ters öngerilimde 10 µA ile sınırlandırılmıştır ve ters polarite koşullarında ihmal edilebilir kaçak sağlar.

Işık şiddeti, 5 mA'de 65 ila 120 mcd arasında gruplandırılmıştır ve üç yoğunluk sınıfı (F1, F2, G1) sağlar. Baskın dalga boyu, 7.5 nm'lik (602.5–610 nm) sıkı bir aralıkta kontrol edilir, merkez 605 nm'dir ve doymuş turuncu renk tonuna karşılık gelir. Geniş 120° görüş açısı, LED'i sıcak noktalar olmadan geniş alan aydınlatması gerektiren uygulamalar için ideal kılar.

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Çalışma sırasında mutlak maksimum değerler asla aşılmamalıdır. LED, çoklamalı sürüş şemaları için kullanışlı olan 1/10 görev döngüsü ve 10 ms darbe genişliği ile 100 mA tepe ileri akımı kaldırabilir. 120°C'lik bağlantı noktası sıcaklığı sınırı, uygun termal yönetim gerektirir; termal direnç (bağlantı noktasından lehim pedine) maksimum 300°C/W olarak belirtilmiştir, bu nedenle 69 mW'lık bir güç dağılımı için lehim noktasının üzerindeki sıcaklık artışı yaklaşık 20.7°C'dir. Bu, LED'in 100°C'ye kadar yüksek ortam sıcaklıklarında bile güvenli bir şekilde çalışmasına olanak tanır.

3. İleri Gerilim, Işık Şiddeti ve Baskın Dalga Boyu için Grup Sistemi

Tutarlı optik ve elektriksel performans sağlamak için bu LED, ileri gerilim, ışık şiddeti ve baskın dalga boyuna göre gruplara ayrılır. Gruplama sistemi, müşterilerin çoklu LED uygulamalarında tek tip aydınlatma için sıkı eşleşen özelliklere sahip cihazları seçmesine olanak tanır.

3.1 İleri Gerilim Grupları (IF=5mA'de)

İleri gerilim altı gruba ayrılmıştır: A2 (1.7–1.8 V), B1 (1.8–1.9 V), B2 (1.9–2.0 V), C1 (2.0–2.1 V), C2 (2.1–2.2 V) ve D1 (2.2–2.3 V). Tipik 1.8 V gerilim B1 grubuna düşer. Dar bir gerilim grubu seçmek, LED'ler paralel bağlandığında akım paylaşımındaki varyasyonu azaltır.

3.2 Işık Şiddeti Grupları (IF=5mA'de)

Üç yoğunluk grubu tanımlanmıştır: F1 (65–80 mcd), F2 (80–100 mcd) ve G1 (100–120 mcd). Tipik 100 mcd değeri F2 ve G1 sınırındadır. Maksimum parlaklık için G1'i seçin; maliyet hassasiyeti olan uygulamalar için F1 yeterli olabilir.

3.3 Baskın Dalga Boyu Grupları (IF=5mA'de)

Üç dalga boyu grubu turuncu spektrumu kapsar: A2 (602.5–605 nm), B1 (605–607.5 nm) ve B2 (607.5–610 nm). Tipik 605 nm değeri B1 grubunun alt sınırıdır. Sıkı dalga boyu kontrolü, üretim partileri arasında renk tutarlılığı sağlar.

4. Performans Eğrileri Analizi

Veri sayfasında sağlanan tipik optik karakteristik eğrileri, LED'in çeşitli çalışma koşulları altındaki davranışına ilişkin fikir verir. Bu eğrileri anlamak, doğru devre tasarımı ve termal yönetim için kritiktir.

4.1 İleri Gerilim ile İleri Akım (I-V Eğrisi)

Şekil 1-6, LED'ler için tipik olan üstel ilişkiyi göstermektedir. 1.5 V'ta akım ihmal edilebilir düzeydedir; 1.7 V'ta akım keskin bir şekilde yaklaşık 2 mA'ye yükselir; 1.9 V'ta akım yaklaşık 10 mA'ye ulaşır. Bu dik eğim, voltaj sürmekten ziyade akım regülasyonu ihtiyacını vurgular. Gerilimdeki küçük bir değişiklik (0.2 V), akımda beş katlık bir değişikliğe neden olabilir ve potansiyel olarak mutlak maksimum değeri aşabilir.

4.2 İleri Akım ile Bağıl Şiddet

Şekil 1-7, 8 mA'ye kadar ileri akım ile bağıl ışık çıkışı arasındaki neredeyse doğrusal ilişkiyi göstermektedir. Akımın 2 mA'den 4 mA'ye iki katına çıkarılması, ışık çıkışını yaklaşık olarak iki katına çıkarır. 5 mA'nin ötesinde eğri hafifçe doymaya başlar ve maksimum verimliliğin orta akımlarda meydana geldiğini gösterir.

4.3 Sıcaklığın Işık Çıkışı ve İleri Gerilim Üzerindeki Etkileri

Şekil 1-8, lehim sıcaklığı oda sıcaklığından 120°C'ye yükseldikçe bağıl ışık akısının yaklaşık %40 düştüğünü göstermektedir. Bu termal düşüş, AlGaInP LED'ler için tipiktir ve otomotiv iç mekanları gibi yüksek sıcaklıklı ortamlarda hesaba katılmalıdır. Şekil 1-10, ileri gerilimin sıcaklıkla doğrusal olarak azaldığını (yaklaşık -2 mV/°C) göstermektedir. Bu negatif sıcaklık katsayısı, yüksek sıcaklıklarda güç kaybını azaltmaya yardımcı olur ancak dikkatli akım sınırlaması gerektirir.

4.4 Maksimum İleri Akım ile Lehim Sıcaklığı

Şekil 1-9 bir değer düşürme eğrisi sağlar: 25°C lehim sıcaklığında maksimum ileri akım 30 mA'dir; 100°C'de yaklaşık 12 mA'ye düşer. Bu değer düşürme, bağlantı noktası sıcaklığının asla 120°C'yi aşmamasını sağlar. Tasarımcılar, beklenen ortam sıcaklığında güvenli çalışma akımını belirlemek için bu eğriyi kullanmalıdır.

4.5 Işıma Deseni ve Spektrum

Işıma diyagramı (Şekil 1-11), yarı güç açısı ±60° olan geniş bir lambertian yayılım desenini doğrular. Spektrum (Şekil 1-13), yaklaşık 20 nm yarı maksimumda tam genişlik (FWHM) ile 605 nm'de dar bir emisyon zirvesi gösterir ve saf turuncu renk sağlar.

5. Mekanik Boyutlar ve Paketleme

5.1 Paket Anahatları

LED paketi standart bir PLCC2 formatındadır: 2.2 mm × 1.4 mm × 1.3 mm (U×G×Y). Üstten görünüm dikdörtgen bir optik pencere gösterir; yandan görünüm paket kalınlığını ortaya çıkarır. Alttan görünüm, iki anot/katot pedi ve bir merkezi termal pedi gösterir. Polarite, paket üzerinde bir çentikle işaretlenmiştir (bkz. Şekil 1-4). Önerilen lehimleme deseni (Şekil 1-5), ısı dağılımı ve doğru hizalama için geniş bakır pedler içerir.

5.2 Bant ve Makara Paketleme

Bileşenler, 178 mm çapındaki makaralarda 8 mm genişliğinde taşıyıcı bant üzerinde, makara başına 3000 adet olarak tedarik edilir. Taşıyıcı bant boyutları (A0 = 1.50 mm, B0 = 2.35 mm, K0 = 1.48 mm) güvenli cep tutmayı sağlar. Makara göbek çapı 60 mm ve toplam kalınlık 13 mm'dir. Her makara, kurutucu ve nem gösterge kartı ile birlikte neme dayanıklı bir torbada mühürlenir. Depolama koşulları sıcaklık ≤30°C ve nem ≤%60 RH gerektirir. Açıldıktan sonra LED'ler 24 saat içinde kullanılmalıdır; aksi takdirde, 60±5°C'de en az 24 saat fırınlama önerilir.

6. SMT Reflow Lehimleme Kılavuzu

LED güvenilirliğini korumak için doğru lehimleme esastır. Önerilen reflow profili, maksimum 260°C tepe sıcaklığı ile JEDEC J-STD-020'yi takip eder. Ön ısıtma bölgesi (150–200°C) 60–120 saniye sürmelidir. 217°C'nin üzerindeki süre 60 saniyeyi geçmemeli ve tepe sıcaklığı en fazla 10 saniye tutulmalıdır. Soğutma hızı 6°C/s'yi geçmemelidir. Aralarındaki süre 24 saatten az olması koşuluyla iki reflow döngüsüne izin verilir; aksi takdirde nem hassasiyeti bozulabilir.

El lehimlemesine, bağlantı başına en fazla 3 saniye olmak üzere 300°C'nin altındaki uç sıcaklığı ile izin verilir ve yalnızca bir yeniden işleme izin verilir. Çift başlı havya kullanılarak yapılan onarım çalışmalarının LED'e zarar vermediği doğrulanmalıdır. Silikon kapsülleme yumuşaktır; lehimleme veya kullanım sırasında merceğe mekanik baskı uygulamaktan kaçının. Lehimlemeden sonra PCB'yi bükmeyin ve hızlı soğutma uygulamayın.

7. Güvenilirlik Testleri ve Kalifikasyon

LED, AEC-Q101 standartlarına dayalı kapsamlı kalifikasyon testlerinden geçmiştir. Tablo 2-3 beş anahtar testi listeler: Reflow (260°C, 10 sn, 2 döngü), MSL2 ön koşullandırma (85°C/%60 RH, 168 saat), Termal Şok (-40°C ila 125°C, 15 dk bekleme, 1000 döngü), Ömür Testi (Ta=105°C, IF=5mA, 1000 saat) ve Yüksek Sıcaklık Yüksek Nem Ömür Testi (85°C/%85 RH, IF=5mA, 1000 saat). Tüm testler 20 numunede sıfır arıza kabul eder. Geçme/kalma kriterleri: ileri gerilim kayması ≤1.1 × USL, ters akım ≤2.0 × USL ve ışık şiddeti ≥0.7 × LSL.

8. Kullanım Önlemleri ve Uygulama Tasarımı Değerlendirmeleri

Uzun vadeli güvenilirliği sağlamak için çeşitli tasarım ve kullanım önlemlerine uyulmalıdır:

• Kükürt ve Halojen Kontrolü:Ortamdaki ve eşleşen malzemelerdeki kükürt elementi içeriği 100 ppm'yi geçmemelidir. Brom ve klor içeriklerinin her biri 900 ppm'nin altında ve toplamları 1500 ppm'nin altında olmalıdır. Uçucu organik bileşikler (VOC'ler) silikon kapsülleyiciye nüfuz edebilir ve renk bozulmasına neden olabilir; bu nedenle yapıştırıcılar ve dolgu malzemeleri gaz çıkışı uyumluluğu açısından test edilmelidir.
• ESD Koruması:LED, >%90 verimle 2000 V HBM olarak derecelendirilmiştir, ancak ESD korumalı alanlarda kullanım zorunludur. Topraklı çalışma istasyonları, iyonlaştırıcılar ve iletken aletler kullanın.
• Akım Regülasyonu:Her zaman bir akım sınırlama direnci veya sabit akım sürücüsü kullanın. 30 mA DC'yi aşmayın. Darbe koşulları altında görev döngüsü sınırlarına uyun.
• Termal Yönetim:LED pedinin altında yeterli bakır alanı ve termal via'lar sağlayın. Bağlantı noktası sıcaklığı 120°C'nin altında kalmalıdır. Şekil 1-9'a göre ortam sıcaklığı değer düşürmesini göz önünde bulundurun.
• Temizlik:Temizlik gerekiyorsa izopropil alkol kullanın. Ultrasonik temizlik kullanmayın çünkü LED bağlantı tellerine zarar verebilir.
• Depolama:Neme duyarlı cihaz depolama koşullarını takip edin. Nem gösterge kartı >%30 RH gösteriyorsa veya maruz kalma süresi 24 saati aşarsa fırınlama gereklidir.

9. Teknoloji Karşılaştırması: AlGaInP ve Diğer LED Teknolojileri

RF-AURB14TS-AA-B, kırmızı-turuncu-sarı spektrumda yüksek verimlilik sağlayan bir substrat (büyük olasılıkla GaAs) üzerinde AlGaInP malzemesi kullanır. Mavi/yeşil için InGaN tabanlı LED'lerle karşılaştırıldığında, AlGaInP çok düşük ileri gerilim (InGaN için 2.8–3.2 V'a kıyasla tipik 1.8 V) sunarak doğrudan pil çalışmasına olanak tanır. Bununla birlikte, AlGaInP daha yüksek bir termal düşüşe sahiptir, bu nedenle değer düşürme esastır. PLCC2 paketi, küçük ayak izi ve otomatik montajla uyumluluğu nedeniyle otomotiv uygulamalarında yaygın olarak benimsenmiştir.

10. Tasarım Örnek Olayı: Otomotiv İç Ortam Aydınlatması

Tek tip parlaklığa sahip 10 turuncu LED gerektiren bir gösterge paneli ortam ışık şeridi düşünün. G1 yoğunluk grubunun (100–120 mcd) ve B1 dalga boyu grubunun (605–607.5 nm) kullanılması sıkı renk ve parlaklık eşleşmesi sağlar. LED'ler, bir sabit akım IC'si aracılığıyla 5 mA'de sürülür. Her LED'e seri olarak bağlanan bir direnç, ileri gerilim farklılıklarını telafi eder. Termal analiz, 5 mA ve 25°C ortam sıcaklığında bağlantı noktası sıcaklık artışının yalnızca yaklaşık 4.5°C (0.009 W × 300°C/W = 2.7°C artı ortam marjı) olduğunu ve bunun güvenli aralıkta olduğunu göstermektedir. Geniş 120° görüş açısı, görünür sıcak noktalar olmadan eşit aydınlatma sağlar.

11. Sıkça Sorulan Sorular

S1: Bu LED'i 3.3V kaynaktan direnç olmadan 20 mA'de sürebilir miyim?
C: Hayır. 20 mA'de ileri gerilim yaklaşık 2.0 V'tur (bkz. I-V eğrisi). 3.3 V'luk bir kaynak aşırı akıma (30 mA'nin üzerinde) neden olur ve LED'e zarar verir. Her zaman bir akım sınırlama direnci (ör. (3.3–2.0)/0.02 = 65 Ω) veya bir sabit akım sürücüsü kullanın.

S2: Bu LED'in tipik ömrü nedir?
C: 105°C ve 5 mA'de sıfır arızalı 1000 saatlik AEC-Q101 ömür testine dayanarak, ekstrapole edilen ömür daha düşük sıcaklıklarda tipik olarak >50.000 saattir. Gerçek ömür çalışma koşullarına bağlıdır.

S3: Birden fazla LED'i bireysel dirençler olmadan paralel bağlayabilir miyim?
C: Önerilmez çünkü ileri gerilimdeki farklılıklar akım dengesizliğine yol açar. Paralel çalışma gerekliyse, aynı gerilim grubundan LED'ler seçin ve her dala küçük dengeleme dirençleri (ör. 10 Ω) ekleyin.

S4: Görünür ışık çıkışı için minimum akım nedir?
C: Yüksek verimlilik sayesinde LED, 0.5 mA'de bile algılanabilir turuncu ışık yayar. Kararlı rengi sağlamak için önerilen minimum çalışma akımı 1 mA'dir.

12. AlGaInP LED'lerin Çalışma Prensibi

AlGaInP, III-V grubundan doğrudan bant aralıklı bir yarı iletken bileşiktir. Aktif katman, örgü uyumlu bir GaAs substratı (veya gelişmiş ışık çıkarma için şeffaf bir substrat) üzerinde büyütülmüş bir kuantum kuyusu yapısından oluşur. İleri kutuplandığında, elektronlar ve boşluklar ışımalı olarak yeniden birleşir ve bant aralığına karşılık gelen enerjide fotonlar yayar. Alüminyum ve galyum fraksiyonları ayarlanarak emisyon dalga boyu yaklaşık 560 nm'den (sarı-yeşil) 650 nm'ye (koyu kırmızı) ayarlanabilir. Bu turuncu LED için bileşim, 605 nm civarında bir tepe dalga boyu verir. AlGaInP malzeme sistemi, yüksek iç kuantum verimliliğine ve düşük dirence sahiptir, bu da düşük ileri gerilimle sonuçlanır.

13. Otomotiv LED Paketlemesinde Gelişim Trendleri

Endüstri trendi, daha yüksek güvenilirlik ve daha sıkı renk kontrolü ile daha küçük paketlere yöneliktir. PLCC2, orta güç uygulamaları için popüler olmaya devam ederken, daha yüksek güç yoğunluğu için çip ölçekli paketler (CSP) ve EMC paketleri ortaya çıkmaktadır. Bununla birlikte, maliyet ve sağlamlığın öncelikli olduğu otomotiv iç aydınlatmasında PLCC2 yaygın olarak benimsenmeye devam etmektedir. Gelecekteki gelişmeler arasında gelişmiş substrat malzemeleri (ör. AlN) aracılığıyla iyileştirilmiş termal performans ve minimum renk sapması ile çoklu LED sistemlerinin gereksinimlerini karşılamak için daha sıkı dalga boyu gruplandırması yer almaktadır.