LTST-S220KEKT SMD LED Veri Sayfası - Yandan Işık Yayan - Kırmızı (AlInGaP) - 20mA - 50mcd - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

LTST-S220KEKT, öncelikle yandan ışık yayan aydınlatma uygulamaları için tasarlanmış bir yüzey montaj cihazı (SMD) ışık yayan diyottur (LED). Temel yapısı, yüksek yoğunluklu kırmızı ışık üretmek üzere tasarlanmış bir Alüminyum İndiyum Galyum Fosfit (AlInGaP) yarı iletken çip kullanır. Bu bileşenin temel tasarım amacı ve ana pazarı, düzgün kenar aydınlatması gereken sıvı kristal ekran (LCD) panelleri için bir arka aydınlatma kaynağı olarak entegrasyondur.

Bileşen, standart bir EIA uyumlu formatta paketlenmiştir ve 7 inç çapındaki makaralara sarılmış 8mm şerit üzerinde tedarik edilir. Bu paketleme, modern elektronik üretiminde yaygın olarak kullanılan yüksek hızlı otomatik yerleştirme montaj ekipmanlarıyla tam uyumludur. LED ayrıca standart kızılötesi (IR) reflow, buhar fazı reflow ve dalga lehimleme işlemleriyle uyumluluk özelliğine sahiptir, bu da seri üretime uygun olmasını sağlar.

1.1 Temel Avantajlar

• Özelleştirilmiş Optikler:Yandan ışık yayan lens tasarımı, ışığı yanal olarak yönlendirmek için optimize edilmiştir; bu, ışığın LCD arka aydınlatma ünitelerinde (BLU) kullanılan ışık kılavuzlarına yönlendirilmesi için idealdir.
• Yüksek Parlaklık:AlInGaP teknolojisinin kullanımı, küçük bir çip alanından yüksek ışık şiddeti sağlar.
• Üretime Hazırlık:Şerit ve makara paketleme ile reflow işlem uyumluluğu, verimli ve otomatik montajı mümkün kılarak üretim süresini ve maliyetini düşürür.
• Güvenilirlik:Cihaz, -55°C ila +85°C arasındaki geniş bir sıcaklık aralığında çalışmak üzere derecelendirilmiştir ve çeşitli ortamlardaki uygulamaları destekler.

2. Derinlemesine Teknik Parametre Analizi

Aksi belirtilmedikçe tüm özellikler 25°C ortam sıcaklığında (Ta) tanımlanmıştır. Bu parametreleri anlamak, güvenilir devre tasarımı ve uzun vadeli performansın sağlanması için kritik öneme sahiptir.

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Bu değerler, cihaza kalıcı hasar verebilecek stres sınırlarını tanımlar. Bu sınırlar altında veya bu sınırlarda çalışma garanti edilmez ve güvenilir çalışma için kaçınılmalıdır.

• Güç Dağılımı (Pd):75 mW. Bu, cihaz içindeki izin verilen maksimum güç kaybıdır.
• Sürekli İleri Akım (IF):30 mA. Sürekli olarak uygulanabilen DC akımdır.
• Tepe İleri Akım:80 mA. Yalnızca darbe koşullarında izin verilir (1/10 görev döngüsü, 0.1ms darbe genişliği).
• Derecelendirme Faktörü:0.4 mA/°C. 25°C'nin üzerindeki her bir Santigrat derece için, izin verilen maksimum sürekli ileri akım bu miktarda azaltılmalıdır.
• Ters Gerilim (VR):5 V. Ters öngerilimde bu gerilimin aşılması, eklem bozulmasına neden olabilir.
• Çalışma ve Depolama Sıcaklık Aralığı:-55°C ila +85°C.

2.2 Elektriksel ve Optik Karakteristikler

Bunlar, normal çalışma koşulları altındaki tipik performans parametreleridir.

• Işık Şiddeti (Iv):20 mA ileri akımda (IF) 30.0 mcd (Min), 50.0 mcd (Tip). Şiddet, CIE fotopik göz tepki eğrisiyle eşleşecek şekilde filtrelenmiş bir sensör kullanılarak ölçülür.
• Görüş Açısı (2θ½):130 derece (Tip). Bu geniş görüş açısı, yandan ışık yayan tasarımın karakteristiğidir ve ışığın geniş bir yanal düzlemde yayıldığını gösterir.
• Tepe Emisyon Dalga Boyu (λTepe):632 nm (Tip). Spektral çıkışın en güçlü olduğu dalga boyudur.
• Baskın Dalga Boyu (λd):624 nm (Tip). Bu, insan gözünün LED'in rengiyle eşleşen tek dalga boyu olarak algıladığı, CIE renklilik koordinatlarından türetilen algısal bir metrik olup kırmızı renk noktasını tanımlar.
• Spektral Çizgi Yarı Genişliği (Δλ):20 nm (Tip). Tepe yoğunluğunun yarısında yayılan spektrumun bant genişliğidir ve renk saflığını gösterir.
• İleri Gerilim (VF):IF=20mA'da 2.0 V (Min), 2.4 V (Tip). Bu parametre, seri direnç değerlerinin ve güç kaynağı tasarımının hesaplanması için çok önemlidir.
• Ters Akım (IR):VR=5V'da 100 µA (Maks).
• Kapasitans (C):VF=0V, f=1MHz'de 40 pF (Tip). Yüksek frekanslı anahtarlama uygulamaları için ilgilidir.

3. Performans Eğrisi Analizi

Metin özetinde belirli grafiksel veriler sağlanmamış olsa da, böyle bir cihaz için tipik eğriler tasarım analizi için temeldir. Mühendisler, LED karakterizasyonu için standart olan aşağıdaki ilişkileri gözden geçirmeyi bekler:

3.1 Akım - Gerilim (I-V) Eğrisi

Bu eğri, ileri gerilim ve akım arasındaki üstel ilişkiyi gösterir. AlInGaP LED'ler için diz gerilimi (akımın keskin bir şekilde yükselmeye başladığı yer) tipik olarak yaklaşık 1.8-2.0V civarındadır. Bu eğri, LED'in dinamik direncinin belirlenmesi ve uygun akım sınırlayıcı devrelerin tasarlanması için gereklidir.

3.2 Işık Şiddeti - İleri Akım İlişkisi

Bu grafik, tipik olarak önerilen çalışma aralığı içinde ileri akım ve ışık çıkışı arasında neredeyse doğrusal bir ilişki gösterir. Tasarımcıların, termal sınırlar içinde kalırken istenen bir parlaklık seviyesine ulaşmak için sürücü akımını seçmelerine yardımcı olur.

3.3 Sıcaklık Bağımlılığı

İleri gerilim ve ışık şiddeti gibi temel parametreler, eklem sıcaklığına göre değişir. VF tipik olarak sıcaklık arttıkça azalır (negatif sıcaklık katsayısı), ışık şiddeti ise genellikle azalır. Bu değişimleri anlamak, geniş bir sıcaklık aralığında veya yüksek güç seviyelerinde çalışan tasarımlar için hayati öneme sahiptir.

3.4 Spektral Dağılım

Bağıl şiddetin dalga boyuna karşı grafiği, tipik yarı genişliği 20nm olan yaklaşık 632nm civarında bir tepe noktası gösterecektir; bu da AlInGaP çipinin monokromatik kırmızı çıkışını doğrular.

4. Mekanik ve Paketleme Bilgisi

4.1 Cihaz Boyutları

LED, standart bir EIA paket şekline uyar. Kritik boyutlar gövde uzunluğu, genişliği, yüksekliği ve katot tanımlayıcısının yerleşimini (genellikle şerit üzerinde bir çentik veya yeşil işaret) içerir. Tam milimetre boyutları ve toleranslar (±0.1mm), veri sayfası içindeki paket çiziminde sağlanır.

4.2 Polarite Tanımlama

Doğru yönlendirme zorunludur. Katot genellikle cihaz gövdesinde işaretlenir veya şerit cebindeki belirli bir özellikle gösterilir. Yanlış yönlendirme LED'in ışık yaymasını engeller ve ters öngerilim uygulamak ona zarar verebilir.

4.3 Önerilen Lehim Pedi Düzeni

PCB pedleri için önerilen bir ayak izi, reflow sırasında uygun lehim bağlantısı oluşumu, mekanik stabilite ve termal rahatlama sağlamak üzere sağlanmıştır. Bu düzene uymak, mezar taşı ve diğer montaj kusurlarını en aza indirir.

4.4 Şerit ve Makara Özellikleri

Bileşen, koruyucu bir kapak şeridi ile birlikte kabartmalı taşıyıcı şeritte tedarik edilir. Temel özellikler şunlardır: 8mm şerit genişliği, 7 inç makara çapı ve makara başına 4000 adet. Paketleme ANSI/EIA 481-1-A-1994 standartlarını takip eder. Makara başına en fazla iki ardışık eksik bileşene (boş cep) izin verilir.

5. Lehimleme ve Montaj Kılavuzu

5.1 Reflow Lehimleme Koşulları

LED, yaygın lehimleme işlemleri için derecelendirilmiştir. Veri sayfası, plastik paket ve tel bağlantılarına termal hasarı önlemek için maksimum maruz kalma koşullarını belirtir:

• Kızılötesi (IR) / Dalga Lehimleme:Maksimum 5 saniye için 260°C tepe sıcaklığı.
• Buhar Fazı Lehimleme:Maksimum 3 dakika için 215°C.

LED'i bozmadan güvenilir lehim bağlantıları sağlamak için tipik olarak zaman ve sıcaklık kısıtlamalarıyla ayrıntılı bir reflow profili (ön ısıtma, bekleme, reflow, soğutma) önerilir.

5.2 Temizleme

Lehim sonrası temizleme dikkat gerektirir. Yalnızca belirtilen kimyasallar kullanılmalıdır. Veri sayfası açıkça şunları önerir:

• Normal oda sıcaklığında etil alkol veya izopropil alkole daldırma.
• Daldırma süresi bir dakikadan az olmalıdır.
• Belirtilmemiş kimyasal sıvılardan kaçınılmalıdır çünkü bunlar LED'in epoksi lensine veya paketine zarar verebilir.

5.3 Depolama ve Taşıma

Cihazlar, kontrollü bir ortamda (-55°C ila +85°C aralığında) nem bariyerli orijinal, kapalı torbalarında kurutucu ile depolanmalıdır. Lehimlemeden önce aşırı neme maruz kalmak, reflow sırasında "patlamış mısır" etkisine yol açabilir. Taşıma sırasında standart ESD (elektrostatik deşarj) önlemlerine uyulmalıdır.

6. Uygulama Notları ve Tasarım Hususları

6.1 Birincil Uygulama: LCD Arka Aydınlatma

Yandan ışık yayan tasarım, kenardan aydınlatmalı arka aydınlatma üniteleri için idealdir. Birden fazla LED, bir ışık kılavuz plakasının (LGP) bir veya daha fazla kenarı boyunca yerleştirilir. LED'lerden gelen ışık, LGP'nin kenarına enjekte edilir, burada toplam iç yansıma yoluyla yayılır ve basılı veya kalıplanmış yüzey özellikleriyle LCD panel'e doğru yukarı çıkarılarak düzgün bir alan ışık kaynağı oluşturur.

6.2 Sürücü Devresi Tasarımı

LED'ler akım kontrollü cihazlardır. Bir seri akım sınırlayıcı direnç en basit sürücü yöntemidir. Direnç değeri (R) Ohm Kanunu kullanılarak hesaplanır: R = (Vcc - VF) / IF, burada Vcc besleme gerilimi, VF LED ileri gerilimi (güvenilirlik için tipik veya maks değer kullanın) ve IF istenen ileri akımdır (örn. 20mA). Birden fazla LED arasında veya değişen sıcaklıklarda sabit parlaklık için, sabit akımlı bir sürücü devresi önerilir.

6.3 Termal Yönetim

Güç dağılımı düşük olsa da (maks 75mW), etkili termal yönetim uzun ömür ve kararlı ışık çıkışı için çok önemlidir. PCB bir soğutucu görevi görür. LED'in termal pedlerine (varsa) veya lehim pedlerine bağlı yeterli bakır alan olduğundan emin olarak ısının eklemden uzaklaştırılmasını sağlayın. 25°C ortam sıcaklığının üzerindeki akım derecelendirme eğrisine uyun.

6.4 Optik Entegrasyon

Arka aydınlatma uygulamaları için, LED yayıcı yüzeyi ile ışık kılavuz plakası kenarı arasındaki hassas mekanik hizalama ve mesafe, bağlantı verimliliğini en üst düzeye çıkarmak ve optik kayıpları en aza indirmek için kritik öneme sahiptir. Geniş 130 derecelik görüş açısı bu bağlantıya yardımcı olur.

7. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

Kırmızı ışık yayan diğer LED teknolojileriyle karşılaştırıldığında:

• Geleneksel GaAsP'ye Karşı:AlInGaP, önemli ölçüde daha yüksek ışık verimliliği ve daha iyi sıcaklık stabilitesi sunarak daha parlak ve tutarlı kırmızı ışık sağlar.
• AlInGaP Üstten Görünümlü LED'lere Karşı:Temel farklılaştırıcı, ışık hüzmesi desenidir. Bu yandan ışık yayan varyant, ışığı PCB düzlemine paralel olarak yayarken, standart LED'ler dik olarak yayar. Bu onu doğrudan gösterge için uygun olmasa da kenar aydınlatması için optimal kılar.
• Arka Aydınlatma için Beyaz LED'lere Karşı:Bunun gibi monokromatik kırmızı LED'ler, geniş bir renk gamı oluşturmak için çok renkli (RGB) arka aydınlatma sistemlerinde veya belirli kırmızı aydınlatma gerektiren monokrom ekranlarda sıklıkla kullanılır.

8. Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

8.1 Bu LED'i doğrudan 5V veya 3.3V mantık çıkışından sürebilir miyim?

Hayır. Akımı belirtilen maksimuma (30mA sürekli) sınırlamak için bir seri direnç veya sabit akımlı sürücü kullanmalısınız. Doğrudan bir gerilim kaynağına bağlamak aşırı akım akışına neden olarak LED'i potansiyel olarak tahrip edebilir.

8.2 Tepe dalga boyu ile baskın dalga boyu arasındaki fark nedir?

Tepe dalga boyu (λTepe), spektral gücün en yüksek olduğu fiziksel dalga boyudur. Baskın dalga boyu (λd), insan gözünün LED'in rengiyle eşleşen tek dalga boyu olarak algıladığı, renk biliminden (CIE diyagramı) türetilen algısal bir metrikdir. Monokromatik LED'ler için genellikle yakın ama özdeş değildirler.

8.3 Kaç LED'i seri bağlayabilirim?

Sayı, besleme geriliminize (Vcc) ve her LED'in ileri gerilimine (VF) bağlıdır. Serideki tüm LED'lerin VF toplamı, Vcc'den küçük olmalı ve akım sınırlayıcı eleman (direnç veya regülatör) için yeterli baş payı bırakılmalıdır. Örneğin, 12V besleme ve VF=2.4V ile teorik olarak 4 LED'i seri bağlayabilirsiniz (4 * 2.4V = 9.6V), akım sınırlayıcı direnç için 2.4V kalır.

8.4 Bu LED otomotiv uygulamaları için uygun mudur?

Çalışma sıcaklık aralığı (-55°C ila +85°C) birçok otomotiv gereksinimini kapsar. Ancak, gerçek otomotiv sınıfı bileşenler tipik olarak titreşim, nem ve zorlu koşullar altında uzun ömür için ek yeterlilik gerektirir. Bu veri sayfası AEC-Q101 veya benzeri otomotiv yeterliliklerini belirtmez, bu nedenle daha fazla doğrulama olmadan güvenlik açısından kritik veya dış otomotiv aydınlatması için uygun olmayabilir.

9. Pratik Tasarım Vaka Çalışması

Senaryo:Küçük bir akrilik ışık borusunun yandan aydınlatılmasını gerektiren taşınabilir bir cihaz için basit bir durum göstergesi tasarlama.

Uygulama:LTST-S220KEKT mükemmel bir seçimdir. Ana PCB üzerine, yayıcı yüzeyi akrilik ışık borusunun kenarına hizalı olacak şekilde yerleştirilir. 3.3V sistem için bir seri direnç hesaplanır: R = (3.3V - 2.4V) / 0.020A = 45 Ohm. Standart 47 Ohm'luk bir direnç seçilir, bu da yaklaşık 19.1mA'lik bir ileri akımla sonuçlanır ve sınırlar içinde kalır. Geniş görüş açısı, ışık borusuna verimli bağlantıyı sağlayarak, cihaz kasasındaki göstergenin çıkış noktasında parlak, eşit bir kırmızı ışıma sağlar.

10. Teknoloji Prensibi Tanıtımı

LTST-S220KEKT, Alüminyum İndiyum Galyum Fosfit (AlInGaP) yarı iletken teknolojisine dayanır. P-n eklemine ileri gerilim uygulandığında, elektronlar ve delikler aktif bölgeye enjekte edilir ve burada yeniden birleşirler. AlInGaP'de, bu yeniden birleşme olayı, enerjiyi esas olarak tam alaşım bileşimine bağlı olarak kırmızıdan sarı-turuncu spektrumunda foton (ışık) şeklinde salar. Yandan ışık yayan paket, yayılan ışığı yukarı doğru değil, yanlara, montaj düzlemine paralel olacak şekilde kıran ve yönlendiren şekillendirilmiş bir epoksi lens içerir. Bu, belirli lens eğriliği ve yarı iletken çipin paket içindeki konumlandırılmasıyla elde edilir.

11. Sektör Trendleri ve Gelişmeler

Yandan ışık yayan LED pazarı gelişmeye devam etmektedir. Temel trendler şunlardır:

• Artırılmış Verimlilik:Devam eden malzeme bilimi iyileştirmeleri, AlInGaP ve diğer renk LED'ler için lümen/vat (etkinlik) değerini artırmayı ve arka aydınlatma ünitelerindeki güç tüketimini azaltmayı amaçlamaktadır.
• Küçültme:Daha ince ekranlar ve daha kompakt cihazlar için daha küçük paket boyutlarına (örn. 0603, 0402 metrik) doğru sürekli bir çaba vardır.
• Entegre Çözümler:Trendler, birden fazla rengi (RGB) veya beyaz LED'leri sürücüler ve optiklerle tek bir önceden monte edilmiş ünitede birleştiren çoklu LED modülleri veya "ışık çubuklarına" doğru ilerlemektedir; bu da arka aydınlatma için tasarım ve montajı basitleştirir.
• Alternatif Teknolojiler:Beyaz arka aydınlatma için, fosfor dönüşümlü mavi LED'ler baskın olmaya devam etmektedir. Ancak, renkli ekranlar için, doğrudan yayılımlı kırmızı, yeşil ve mavi (RGB) LED'ler veya mini/mikro-LED dizileri, üst düzey ekranlardaki üstün renk gamı ve yerel karartma yetenekleri nedeniyle ilgi görmektedir.